鎘對波紋巴非哈(Paphiaundulata)的急性毒性及組織蓄積性研究

于淑池，符修正，王昌昊，袁艷菊

(海南熱帶海洋學院 食品學院，海南 三亞 572022)

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鎘對波紋巴非哈(Paphiaundulata)的急性毒性及組織蓄積性研究

于淑池，符修正，王昌昊，袁艷菊

(海南熱帶海洋學院 食品學院，海南 三亞 572022)

采用水生動物急性毒性實驗方法,研究了鎘對波紋巴非哈的急性毒性,實驗結(jié)果顯示,24、48、72、96 h半致死濃度分別為為4.953、4.081、3.022、2.767 mg·L-1,安全濃度0.02767 mg·L-1.鎘對波紋巴非蛤的毒性等級為高毒級.對安全濃度與96 h半致死濃度下波紋巴非蛤各組織鎘的蓄積量進行了測定,結(jié)果安全濃度與96 h半致死濃度下蓄積量及富集速度均是內(nèi)臟團>鰓>肌肉組織,安全濃度下培養(yǎng)5 d肌肉組織并未超出國家標準,但96 h半致死濃度下超出國家標準2.05倍.同濃度下鰓與內(nèi)臟團的蓄積量是肌肉的4倍左右.

波紋巴非哈;鎘;急性毒性;蓄積性;安全評價

0 引言

波紋巴非哈又稱芒果螺,屬貝類動物(Shellfish animal),軟體動物門(Mollusca)，雙殼鋼(Bivalvia),真瓣腮目(Eulameltibranchia),簾蛤科(Veneridae).多棲息于低潮區(qū)至水深10m左右的泥沙底中,是海南沿海地區(qū)養(yǎng)殖的重要品種,是一種高蛋白、低脂肪、富含礦物質(zhì)及碳水化合物的健康海洋食品.同時還含有豐富的生物活性物質(zhì)[1],味道鮮美,深受人們喜愛.

近些年工業(yè)發(fā)展迅速,重金屬排放引起的海洋漁業(yè)養(yǎng)殖重金屬污染問題逐漸嚴重化[2].鎘主要通過大氣及污染物排入海洋等途徑進入水體,部分溶于海水,部分呈懸浮物沉淀于海底.化合態(tài)鎘對貝類危害很大,生化毒性作用強[3],蓄積性也很大.貝類對鎘有較強的富集能力.從已有文獻報道看,直接監(jiān)測鎘等重金屬在水產(chǎn)品中的蓄積程度報道較多[4-7].但未見重金屬Cd2+對波紋巴非蛤的急性毒性及組織蓄積性探究報道.本研究探討了Cd2+對波紋巴非蛤的急性毒性、組織蓄積性及安全評價,為波紋巴非蛤的養(yǎng)殖環(huán)境條件控制及水產(chǎn)品安全提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料

實驗用波紋巴非蛤購自三亞勝利路旺豪超市.體重8.0±1.2 g,殼長為39±1.4 mm,殼高23±1.3 mm,海沙取自三亞市三亞灣.人工海水鹽度為31左右,pH為7.6 -7.8,溫度為18- 22℃.實驗室訓養(yǎng)7 d,選擇閉殼反應靈敏的個體進行實驗.

氯化鎘為分析純.

1.2 方法

1.2.1 鎘對波紋巴非蛤的急性毒性實驗：根據(jù)預實驗所確定的96 h最小全致死濃度與最大全致死濃度范圍(1-5 mg·L-1)，參照在此范圍內(nèi)展開9個等差濃度,同時設置一組對照組,得到10個濃度梯度(即1.0、1.5 、2.0、2.5 、3.0、3.5 、4.0、4.5 、5 mg·L-1).實驗設置2組平行實驗，共20組實驗.實驗采用96 h半靜水試驗法,使用小塑料盆養(yǎng)殖，每盆(組)放入20只波紋巴非蛤,放入人工海水1L，并24 h用充氧泵充氧.每隔12小時換水一次,換液量50%.換水同時剔除死亡個體,以保證海水的pH，鹽度及其他理化指標的穩(wěn)定.每24 h觀察記錄死亡個數(shù),實驗期間不投餌.

1.2.2 鎘對波紋巴非蛤的蓄積性實驗

以1.2.1 鎘對波紋巴非蛤的急性毒性實驗結(jié)果，計算出鎘對波紋巴非蛤的安全濃度和96 h半致死濃度分別為0.02767 、2.767 mg·L-1.采用這兩種濃度分別處理波紋巴非蛤,考察鎘在波紋巴非蛤體內(nèi)的蓄積性,在染毒實驗過程中每隔24 h取樣1次,連續(xù)5 d取樣,將取出的波紋巴非蛤的螺肉整個剔出,用濾紙擦干螺肉表面海水，用剪刀將斧足及連接貝殼的貝柱部分(即肌肉組織)、鰓與內(nèi)臟團分離.真空冷凍干燥,稱重,采用濕法消化,原子吸收光譜法測鎘含量.

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

半致死濃度及可信限利用SPSS probit回歸的方法計算,安全濃度應用經(jīng)驗公式即96 h半致死濃度乘以貝類系數(shù)0.01[8].

2 結(jié)果與分析

2.1 鎘對波紋巴非蛤的急性毒性實驗結(jié)果

波紋巴非蛤暴露于鎘溶液中,最初表現(xiàn)為伸出觸足做挖掘動作,伸長進出水管,有些小幅度張開貝殼;隨處理時間與處理濃度的增大,個體逐漸表現(xiàn)出進出水管反映遲緩,外殼微張,觸碰個體使其受到驚嚇殼卻不閉合或閉合緩慢,有些甚至殼緊緊閉合卻把斧足暴露在外面夾住.死亡的個體均會大張開殼,并且觸碰斧足,針刺斧足及內(nèi)臟團均無反映.從表1可以看出,波紋巴非蛤在相同的時間狀態(tài)下，Cd2+濃度越高死亡率就越高，Cd2+濃度為1 mg·L-1,24 h死亡率為3%.濃度為4.5 、5.0 mg·L-1,96 h的死亡率分別為91%和98%為接近100%,對照組全部健康存活.

表1 波紋巴非蛤暴露于不同濃度鎘溶液中的死亡情況統(tǒng)計結(jié)果

利用SPSS probit回歸的方法計算得出數(shù)據(jù)見表2[8].

表2 波紋巴非蛤暴露于不同濃度鎘溶液的統(tǒng)計結(jié)果

24 、48、72、96 h半致死濃度為4.953、4.081、3.2 54、2.767 mg·L-1,均位于95%置信區(qū)間內(nèi),得出的結(jié)論可信度高.根據(jù)經(jīng)驗公式計算安全濃度,貝類系數(shù)為0.01,鎘對波紋巴非蛤單一作用的安全濃度為0.02767 mg·L-1.

環(huán)境污染物對水生生物毒性的評價,一般以96h LC50值作為評價的依據(jù).參考國家環(huán)保局1986年修訂的《生物技術(shù)檢測規(guī)范(水環(huán)境部分)》[9]中,將化學毒性物質(zhì)對貝類的毒性分級分為5個等級,得出鎘對波紋巴非蛤?qū)儆诟叨炯?

2.2 鎘在波紋巴非蛤不同組織蓄積性結(jié)果

安全濃度(0.02767 mg·L-1)下處理120 h,3種組織的鎘含量均呈上升趨勢.肌肉組織含量稍低,上升較慢,而內(nèi)臟團含量最高,鰓組織含量較高,與內(nèi)臟團接近.1 20 h鰓和內(nèi)臟團Cd2+含量與與0 h對比,差異顯著.

表3 安全濃度下波紋巴非蛤各組織鎘蓄積情況

*：與0h對比P﹤0.05,代表差異顯著.

表3顯示,內(nèi)臟團120 h鎘蓄積量高達7.2 5±0.04 mg·kg-1,肌肉組織鎘蓄積量也達到了1.823±0.003,鰓則是7.3 1±0.04 mg·kg-1.5 d時內(nèi)臟團、肌肉組織及鰓的平均富集速度分別為0.072、0.005、0.07 mg/(kg.d).波紋巴非蛤的內(nèi)臟團組織的蓄積程度和富集速度均高于肌肉組織.其中初始蓄積程度內(nèi)臟團是肌肉組織的3.83倍,鰓的蓄積程度則略低于內(nèi)臟團.而富集速度方面,波紋巴非蛤內(nèi)臟團在安全濃度下富集速度是肌肉組織的14.4 倍,鰓與內(nèi)臟團相差無幾.

96 h半致死濃度(2.767 mg·L-1)處理5d時,3種組織鎘含量變化趨勢與安全濃度下的趨勢相同.均呈上升趨勢.肌肉組織含量稍低,上升較慢,而內(nèi)臟團含量最高,鰓組織含量次之,但總體含量值均較高. 120 h 3種組織Cd2+含量與與0 h對比,差異極顯著.

表4 96h半致死濃度下波紋巴非蛤各組織鎘蓄積情況

*：與0h對比P﹤0.05,代表差異顯著；**:P﹤0.01,代表差異極顯著.

表4顯示，96 h半致死濃度(2.767 mg·L-1)處理5 d時,內(nèi)臟團鎘蓄積量高達15.1 5±0.1 3 mg·kg-1,肌肉組織鎘蓄積量達到4.1 1±0.04 mg·kg-1,鰓則是14.96±0.1 5 mg·kg-15d內(nèi)內(nèi)臟團、肌肉組織及鰓的平均富集速度分別為1.6 52、0.4 62、1.5 96 mg.kg-1.d-1.鰓則略低于內(nèi)臟團.所以波紋巴非蛤中內(nèi)臟團與鰓是鎘的主要蓄積位置,因此吃貝類盡量不要吃內(nèi)臟團和鰓,避免過多攝入鎘對人體造成損傷,但事實上人們平時烹飪時絕大多數(shù)都會采用整個烹飪、整個食用的方式,因此國標中對鎘在雙殼貝類的含量要求中規(guī)定,要去除內(nèi)臟團進行檢測不超過2.0 mg·kg-1,綠色無公害食品國家標準中則要求貝類重金屬鎘含量不得超過0.1 mg·kg-1.筆者認為應改成整體檢測用以衡量貝類重金屬含量及保護消費者健康更為妥當.

3 討論

周凱等[10]在對青蛤幼貝的鎘脅迫實驗中,得到了96 h半致死濃度LC50 = 14 mg/L；李玉環(huán)等[11]利用鎘對5月齡海灣扇貝脅迫的實驗,其96 h的LC50僅為3.4 5 mg/L.張麗巖[12]在研究Cd2+對青蛤的急性毒性時,得到Cd2+對青蛤96 h半致死濃度為20.09 mg/L,安全濃度為0.2 01mg/L.本研究中 Cd2+對波紋巴非蛤的96 h半致死濃度LC50為2.767 mg·L-1,安全濃度0.02767 mg·L-1,說明不同雙殼類生物對金屬鎘的承受力差別較大.

貝類對重金屬Cd2+主要是通過鰓、體表離子交換、攝食以及高親和力的重金屬與蛋白質(zhì)的結(jié)合等途徑進行吸收[3].葉寒青研究表明,Cd2+通過不同途徑進入生物體后,先參與細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導,導致生物代謝途徑受阻,代謝技能受損,接著腎臟會出現(xiàn)損傷,同時酶活性和內(nèi)分泌系統(tǒng)也會受到不同程度的損害[13].當損害達到一定程度,生物體就不能維持正常生命體征,最終死亡.

李玉環(huán)在研究貝類體內(nèi)重金屬鎘的富集與消除規(guī)律時發(fā)現(xiàn),鎘的富集量在貝類各個組織中蓄積情況有所不同,內(nèi)臟團中富集量與速度都要高于肌肉組織數(shù)倍[14].與本研究結(jié)論一致.本次實驗結(jié)果安全濃度為0.02767 mg/L,是國家規(guī)定的漁業(yè)水質(zhì)標準中的0.005 mg/L的5.6 倍.但肌肉組織蓄積量也均未超過國家規(guī)定的食品中污染物限量的2.0 mg/kg.因此有效控制養(yǎng)殖水質(zhì)是養(yǎng)殖的關鍵所在.王增煥指出,雖然食用的貝類中重金屬未超標,但考慮到蔬菜及其他食品的攝入可能會造成重金屬攝入量超出JECFA(聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會)的推薦量,所以要盡量減少重金屬的攝入,去除內(nèi)臟食用是有必要的[15].而從96 h半致死濃度下進行的實驗來看,水質(zhì)中鎘超出國家標準553倍,肌肉組織超出國家規(guī)定值2.06倍,表明環(huán)境中鎘濃度越高,富集量也越多.

鎘富集速度方面不論是內(nèi)臟團還是肌肉組織，在0-3 d都有加快的趨勢,而3-5 d時內(nèi)臟團的鎘富集速度有所降低,4-5 d時肌肉組織的鎘富集速度出現(xiàn)降低.鰓在蓄積速度方面表現(xiàn)為穩(wěn)定,波動很小,4-5 d時有放緩趨勢.李玉環(huán)曾指出鎘在貝類蓄積時,當時間達到一定值時富集速度會放緩[14],與此次實驗得出的結(jié)果相符合.這與波紋巴非蛤自身的代謝機制有關,體內(nèi)鎘的蓄積量達到一定值后在代謝速率的影響下富集速度會放緩.

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(編校：李由明)

Cadmium’s Acute Toxicity and Accumulation onPaphiaundulata

YU Shu-chi，F(xiàn)U Xiu-zheng, WANG Chang-hao ,YUAN Yan-ju

(School of Food Science, Hainan Tropical Ocean Universty, Sanya Hainan 572022, China)

To study the acute toxicity of cadmium toPaphiaundulata, aquatic animal acute toxicity method is conducted. The result shows that the half-lethal concentration of cadmium at 24h, 48h, 72h and 96h is 4.953、4.081、3.022、2.767 mg·L-1respectively, whereas the safe concentration is 0.2 767mg/L. The toxic level of cadmium onPaphiaundulatais high. The concentrations of cadmium are tested under the 96-h half lethal concentration and the safe concentration. The results show that the orders of contents and concentration rate both are viscera>gill>muscle. The 5d muscle tissues are within the government standard under safe content, while under 96-h half-lethal concentrations of cadmium the content of cadmium is 5 times as high as that of the government standard. Under the same contents, the accumulation of cadmium in gill and visceral is as high as that in muscle.

Paphiaundulate; cadmium; acute toxicity; accumulation; safety evaluation

2015-10-12

海南省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(20140156)

于淑池(1966-)女,河北平泉人,滿族,海南熱帶海洋學院食品學院副教授,主要研究方向為食品安全.

Q789

A

1008-6722(2016) 02-0035-05

10.1 3307/j.issn.1 008-6722.2 016.02.08