食物相無機砷在黃顙魚肉中的積累轉化與健康風險評估

駱文寶 彭菁珒

摘 要：為探究食物相無機砷（iAs）在黃顙魚肉中的積累轉化與暴露濃度的關系，將含砷飼料投喂給黃顙魚后，用ICP-MS測定魚肉中總砷的濃度，用HPLC-ICP-MS分析As（III）、As（V）、一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）和砷甜菜堿（AsB）的含量。結果表明：2種iAs試驗組中，總砷濃度均隨暴露濃度的升高而升高;DMA濃度遠高于MMA，最大約為7倍;AsB是魚肉中的主要砷形態;500μg/g的暴露濃度下，魚肉中iAs的積累已經能夠造成健康風險，需謹慎對待。

關鍵詞：無機砷;黃顙魚;食相暴露;砷形態;風險評估

中圖分類號 R995;S941.91文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）05-0070-03

Abstract：To investigate the relationship between the exposure concentration and bioaccumulation， biotransformation of inorganic arsenic （iAs） in muscle of Pelteobagrus fulvidraco after dietborne， the concentration of total arsenic in muscle of the fish was determined by ICP-MS and the contents of As（III）， As（V）， monomethylarsenic （MMA）， dimethylarsenic （DMA） and arsenicbetaine （AsB） were analyzed by HPLC-ICP-MS after feeding arsenic-containing diets to the fish The results revealed that total arsenic increased with increasing exposure concentrations in both iAs groups; the concentration of DMA was much higher than that with MMA， with a maximum of about 7-fold; AsB was the predominant arsenic form in muscle; and at an exposure concentration of 500μg/g， iAs accumulation levels in fish are already capable of posing a health risk and need to be treated with caution.

Key words：Inorganic arsenic; Pelteobagrus fulvidraco; Dietborne exposure; Arsenic species; Risk assessment

砷是自然界廣泛分布的有毒類金屬元素，砷污染物在環境中不斷遷移，使得砷在水生環境中的含量不斷增加。黃顙魚生長周期短，分布廣泛，營養藥用價值高，是我國重要的淡水經濟魚。因其底棲且雜食偏肉食的生活習性，極易受到底泥中及懸浮顆粒物中砷的污染。有研究表明，底棲魚類體內砷的濃度與沉積物中砷的濃度呈顯著正相關，攝食是魚體砷積累的主要途徑[1]。關于砷代謝的研究大多數集中在海水魚的水相砷暴露試驗，而關于食物相砷在淡水魚中積累轉化的研究卻很少。為此，本研究將含無機砷飼料暴露給黃顙魚，探究魚肉中砷的積累與轉化情況，并進行健康風險評估，以期為砷的生態毒理學研究提供相關數據和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試劑 As（III）和As（V）標準溶液（O2SI，美國）;HNO3（≥99.999%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;H2O2和NH3·H2O（GR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

1.1.2 魚樣及飼料 黃顙魚（10.0～15.0cm）購自湖南省長沙市漁場，分配到7個水族箱;魚食購自湖北省荊州市惠澤生物科技有限公司，7組魚食砷含量分別為（dw）：對照組：0.67μg/g;As（III）組：51.84、98.24、495.13μg/g;As（V）組：54.31、98.08、493.46μg/g。

1.1.3 儀器 ICP-MS（7700x，美國安捷倫科技有限公司），HPLC（1260，美國安捷倫科技有限公司），冷凍干燥機（Lab-1A-50E，北京博醫康實驗儀器有限公司），球磨儀（TL2010s，北京鼎昊源科技有限公司），微波消解儀（MDS-6G，上海新儀微波化學科技有限公司），電子天平（Scout SE-SE202F，奧豪斯儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 食物相暴露 魚樣馴化7～14d至能搶食且生命體征正常時開始砷暴露，每條每天喂其體重的2%。每24h換水，溫度維持在25℃。喂食10d，每組取5條安樂死，取肉約5g置冷凍干燥機中凍干至恒重，再用球磨儀處理至粉末狀待用。

1.2.2 總砷分析 稱取（0.2±0.05）g魚肉粉末于消解罐中，加入10mL濃HNO3和2mL H2O2。微波消解程序：室溫120℃，15min;120～180℃，15min;180℃，30min。冷卻至室溫，用去離子水（18.25mΩ·cm）定容至25mL，再用0.22μm醋酸纖維膜過濾后采用ICP-MS測定總砷濃度。

1.2.3 砷形態分析 稱取（0.2±0.05）g魚肉粉末于消解罐中，加入10mL 1% HNO3于100℃萃取90min。冷卻至室溫后10000rpm離心10min，取上清液定容至25mL，過膜后用HPLC-ICP-MS進行砷形態分析。

1.2.4 人體暴露風險評價 通過比較人體日攝入量的估值（EDI）與閾值（Rfd），評估攝入含砷魚肉的健康風險。EDI[μg/（kg BW·d）]采用下式計算：

EDIiAs[=CiAs×IRBW] （1）

式中：CiAs代表魚肉中iAs的濃度（μg/g， ww）;IR為人體對淡水魚的日攝入量（kg/d）;BW為中國人的平均體重（kg）;魚肉干重/濕重取0.3[2]。

1.2.5 數據處理 使用SPSS 25.0軟件對數據進行統計分析。結果用算數平均值（mean）±標準差（SD）表示（n=5）。采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小顯著差異法（LSD）檢驗顯著性差異（p<0.05）。

2 結果與分析

2.1 砷積累 由圖1可知，魚肉中總砷的濃度都隨著暴露濃度的升高而升高。50μg/g濃度下，As（V）組顯著高于As（III），其他2個濃度下無顯著差異。張偉等[3]給海洋魚花身鯻投喂含砷魚食10d后，發現價態和濃度對魚肉中總砷的積累沒有顯著影響;崔迪等[4]將50μg/g的iAs暴露給鯽魚10d后，As（V）試驗組中魚肉總砷濃度約為As（III）組的3.4倍。這些均表明海洋魚與淡水魚對砷的積累存在差異。

2.2 砷轉化

2.2.1 As（III）和As（V）的相互轉化 由圖2可知，魚肉中As（V）的濃度隨暴露濃度變化的趨勢同總砷相似;As（V）試驗組中As（III）的濃度隨暴露濃度呈“V”型變化;As（III）-50μg/g組魚肉中卻并未檢測到As（III），As（III）-500μg/g組中As（III）的積累濃度激增，是所有組中最大的。As（III）的毒性較高，約為As（V）的10倍[5]。魚肉是魚體中含砷最多的組織，魚體對As（III）非常敏感，竭力降低其積累水平，體現了黃顙魚對砷的適應性。

2.2.2 無機砷向甲基砷轉化 由圖3可知，DMA濃度明顯高于MMA，約為7倍;As（III）組只在500μg/g時才檢出MMA;AsB的檢出濃度遠高于砷其他形態，并隨著暴露濃度增加而遞增。由此可見，黃顙魚能將iAs轉化為AsB儲存在肉中以應對高濃度的砷暴露。AsB的化學結構與甜菜堿相似，甜菜堿是滲透壓調節物質，魚類可能需要AsB來維持機體的滲透壓平衡[6-7]。

2.3 飲食暴露風險評估 中國人的平均體重為58.1kg[8]，假設每天進食250g魚肉，由式（1）計算出的EDI結果如表1所示。As（III）-500μg/g組和As（V）-500μg/g組魚肉中的EDI超過了美國環保署規定iAs的Rfd[0.3μg/（kg BW·d）]，其他組均低于Rfd。由此可見，在高濃度的暴露下，2種iAs造成的健康風險程度相當。

3 結論與討論

試驗結果表明：經As（III）或As（V）暴露后，黃顙魚肉中總砷濃度均隨暴露濃度的增加呈上升趨勢。AsB是黃顙魚肉中的主要砷形態，魚體能根據環境來調整向AsB轉化的能力。在500μg/g、10d的食相暴露下的黃顙魚肉能對人體造成健康風險，需謹慎對待。隨著暴露時間的延長，這種風險的變化趨勢還有待于進一步研究。

參考文獻

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（責編：徐世紅）