姜中重金屬鉛鎘含量的研究及污染評(píng)價(jià)

◎ 黃宗蘭，黎申英，李 彪，劉花梅，戴瑞平，劉 濤，熊小輝

(江西省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證總院食品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，江西 南昌 330001)

姜（Zingiber officinaleRosc.），也稱生姜，為姜科姜屬多年生草本植物，分布于中國(guó)的中部、西南及東南部，是中國(guó)的一種重要的特色蔬菜[1]。其根莖供藥用，生姜可用于烹調(diào)配料，制成醋姜、糖姜，或者曬干或烘干制成干姜泡茶[2]。生姜的葉及其根莖可用于提取芳香油，也可用于飲料、食品和化妝品香料中[3]。

重金屬，是指比重超過5、密度一般在4.5 g·m-3以上的金屬，如鉛、鎘、汞、鉻、金、砷、銀和鎳等，總計(jì)種類超過40種，多數(shù)屬于過渡元素[4]。重金屬不能分解，過量的重金屬元素對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生傷害。土壤中重金屬含量的增多會(huì)使農(nóng)作物中重金屬含量相應(yīng)增多，如蔬菜、谷物等，同時(shí)通過食物鏈進(jìn)入漁業(yè)產(chǎn)品、畜牧產(chǎn)品中，最終在人體積聚，危害人體健康[5]。《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中對(duì)常見的食品污染物作了相關(guān)規(guī)定。近年來隨著工業(yè)進(jìn)程的加快，水質(zhì)、土壤受到重金屬污染加劇，姜具有重金屬吸收、富集特性，鉛（Pb）和鎘（Cd）是姜中易富集的兩種重金屬污染物[6]。因此，近幾年的《國(guó)家食品安全監(jiān)督抽檢實(shí)施細(xì)則》把鉛（Pb）和鎘（Cd）列為姜必檢項(xiàng)目，本文分析姜中重金屬污染物鉛（Pb）和鎘（Cd）含量并進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為抽檢監(jiān)測(cè)提供有效的數(shù)據(jù)支撐，具有較大的實(shí)際意義。本文主要研究姜的鮮品，包括生姜、老姜、黃姜、仔姜、水姜、姜粉、姜絲、洋生姜、口味姜及醬姜中的重金屬污染水平。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

分別從超市、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)銷售點(diǎn)采集姜樣品141個(gè)，每個(gè)樣品約2.5 kg；鉛和鎘混合元素標(biāo)準(zhǔn)貯備液（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）：濃度為1 000 mg·L-1，用5%（體積比）硝酸溶液逐級(jí)稀釋到500 μg·L-1；內(nèi)標(biāo)元素鈧、鍺貯備液（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）：濃度為1 000 mg·L-1，用5%（體積比）硝酸溶液逐級(jí)稀 釋 到500 μg·L-1；68%UP級(jí)硝酸（蘇州晶瑞化學(xué)股份有限公司）；實(shí)驗(yàn)室用水均為Milli-Q二次去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS（型號(hào)PE 2000P，美國(guó)PekinElmer公司）；原子吸收光譜儀（型號(hào)PinAAcle 900T，美國(guó)PekinElmer公司）；微波消解儀（美國(guó)CEM公司）；趕酸儀（型號(hào)GS25-20A，天津市萊玻特瑞儀器設(shè)備有限公司）；電子天平（sartorius，QUINTIX124-1CN）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 試樣前處理

鉛參考GB 5009.12—2017第二法，即ICP-MS法，鎘參考GB 5009.15—2014，即原子吸收法，稱取一定量粉碎并混合均勻的樣品置于微波消解管中，加硝酸5 mL，蓋緊微波消解密封墊和蓋子，放置1 h，然后放進(jìn)微波消解儀中，按照設(shè)定的程序（見表1）進(jìn)行微波消解；微波消解結(jié)束，冷卻，打開蓋子，用少量水沖洗內(nèi)蓋和密封墊，將消解管置于趕酸儀中，設(shè)置條件為100 ℃趕酸30 min，冷卻，用水沖洗消解管內(nèi)壁并定容至50.0 mL，搖勻。同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。

表1 微波消解儀條件表

1.3.2 儀器條件

按照GB 5009.12—2017第二法測(cè)鉛、GB 5009.15—2014測(cè)鎘設(shè)定條件。ICP-MS用調(diào)諧液以及內(nèi)標(biāo)溶液調(diào)試儀器，將儀器的靈敏度、精密度等符合測(cè)定要求。

1.3.3 限量要求

依據(jù)《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）為參考標(biāo)準(zhǔn)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體限量值見表2。

表2 姜中鉛和鎘含量限量要求表

1.3.4 重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

本研究分別采用單因子污染污染指數(shù)[7]對(duì)姜中重金屬鉛和鎘污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。單因子污染指數(shù)為：

式中：Pi表示姜中重金屬鉛或者鎘的污染指數(shù)；Ci表示姜中重金屬鉛或者鎘的實(shí)際測(cè)定濃度，mg·kg-1；Si表示姜中重金屬鉛或者鎘的限量標(biāo)準(zhǔn)值，mg·kg-1，即表2中鉛和鎘的限量。

當(dāng)Pi≤1時(shí)，即姜未受到污染；當(dāng)1＜Pi≤2時(shí)，即姜受到輕微污染；當(dāng)2＜Pi≤3時(shí)，即姜受到輕度污染；當(dāng)3＜Pi≤5時(shí)，即姜受到中度污染；當(dāng)Pi＞5時(shí)，即姜受到重度污染[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性范圍及檢出限

ICP-MS測(cè)鉛線性范圍0～500 μg·L-1做校準(zhǔn)曲線，原子吸收測(cè)鎘線性范圍0～3 μg·L-1，當(dāng)樣品處理液中鎘的測(cè)定濃度超出線性范圍時(shí)，用2%硝酸稀釋至線性范圍0～3 μg·L-1。由表3可知，鉛和鎘均具有很好的線性。

表3 鉛和鎘標(biāo)準(zhǔn)系列濃度、線性方程和復(fù)相關(guān)系數(shù)表

2.2 樣品中鉛的測(cè)定

141份姜中鉛的檢出情況見表4，鉛的檢出率為19.86%，鉛含量較高的姜樣品有5份（按照GB 2762—2017標(biāo)準(zhǔn)判定為超標(biāo)）。經(jīng)計(jì)算可知，所有姜樣品中鉛含量的平均值達(dá)到0.021 1 mg·kg-1，未超過食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中姜中鉛含量的限量值0.1 mg·kg-1。

表4 姜中鉛檢出情況及檢出值分布表

2.3 樣品中鎘的測(cè)定

141份姜中鎘的檢出情況見表5，鎘的檢出率為70.92%，鎘含量較高的姜樣品有2份（按照GB 2762—2017標(biāo)準(zhǔn)判定為超標(biāo)）。經(jīng)計(jì)算可知，所有姜樣品中鎘含量的平均值達(dá)到0.022 mg·kg-1，未超過食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中姜中鎘含量的限量值0.1 mg·kg-1。

表5 姜中鎘檢出情況及檢出值分布表

2.4 姜中鉛和鎘的單因子污染評(píng)價(jià)

選用單因子污染評(píng)價(jià)對(duì)141份姜樣品的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析，結(jié)果見表6，有5份姜樣品的鉛含量高于限量值，分別為中度污染1份、輕度污染2份、輕微污染2份；鎘元素含量高于限量值的樣品有2份，2份為輕微污染。總體而言大部分姜樣品未受到重金屬元素的污染，處于安全水平。

3 結(jié)論與討論

本研究測(cè)定了141份姜樣品中鉛和鎘的含量，采用單因子污染指數(shù)法來評(píng)價(jià)姜中的鉛和鎘污染水平。結(jié)果表明，大部分姜樣品未受到重金屬元素的污染，處于安全水平。對(duì)于受到鉛和鎘污染的姜，分析其原因，姜屬于塊根類蔬菜，可能與種植土壤中重金屬污染情況及環(huán)境有關(guān)。針對(duì)Pb＞0.1 mg·kg-1，Cd＞0.1 mg·kg-1的姜樣品，后期可以追溯樣品的產(chǎn)地來源，測(cè)定產(chǎn)地及周圍土壤中鉛和鎘的含量，進(jìn)一步分析重金屬元素在土壤及姜中的遷移規(guī)律。