廣東竹筍有害物質污染分析及其健康風險評估

曾 雷，王志宏，徐巧林，陳穎樂，王 頌，黃文妍，余玉娟

（廣東省林業科學研究院，廣東省森林培育與保護利用重點實驗室，廣東 廣州 510520）

竹筍為禾本科（Gramineae）竹亞科（Bambusoideae）多年生植物竹子的竹鞭或稈基上的芽萌發分化而成的膨大芽和幼嫩莖，富含黃酮、多糖、纖維素、礦物質和維生素等多種營養成分[1-2]，且低脂高蛋白，有“素食第一品”之稱，是深受現代人喜愛的純天然綠色蔬菜。據不完全統計，全球竹筍消費量每年以15 %的速度遞增，且未來呈持續上升趨勢[3]。隨著竹筍產品需求量增加，筍用林和筍竹兩用林人工栽培逐年推廣，竹筍的生產模式與生長環境均發生改變。種植地周圍工業發展、交通尾氣排放和過量化肥使用等因素，均明顯影響竹筍的生長代謝與質量安全[4-5]；進一步可能富集于食物鏈中最終進入人體，危害人體健康和生命安全[6-7]。目前，竹筍食用安全研究主要集中在竹筍產地環境質量安全評價和竹筍中有害污染物殘留評價[8-11]，但是針對不同產地和品種食用竹筍本身的健康風險評估卻鮮有報道。

為進一步了解廣東省不同產地和品種竹筍有害物質污染情況和健康風險水平，本研究采集了7個地市36個生產基地的246份具產地和品種差異性食用竹筍樣品，檢測其乙酰甲胺磷等6種農藥殘留，及鉛（Pb）、鎘（Cd）與砷（As）3種重金屬含量，并利用單項污染指數法和內梅羅綜合污染指數法評估竹筍中重金屬等的污染水平，利用每日最大可耐受攝入量（EDI）、靶標危害系數（THQ）、綜合目標危害指數（HI）和致癌風險（CR）等評價方法探討廣東竹筍的健康風險水平，為保障廣東省地區竹筍產品的質量安全、推動廣東食用林產品可持續發展提供有效科技支撐。

1 材料與方法

1.1 儀器

電感耦合等離子體質譜（Agilent 7700，安捷倫），氣相色譜儀（Agilent 7890B，安捷倫），微波消解儀（WX-8000，上海屹堯），電子天平（Quintix224-1CN，德國賽多利斯）。

1.2 試劑

Pb、Cd、As標準溶液質量濃度均為1000 μg/ml；乙腈、丙酮（重蒸）為色譜純，濃硝酸（HNO3）為優級純；氬氣（Ar）：純度≥99.995%；氦氣（He）：純度≥99.995%；蒸餾水來自Merck Millpore 純化系統。其他試劑均為分析純（國藥集團）。

1.3 樣品采集

本實驗竹筍樣品主要采集于廣東省韶關、梅州、清遠、肇慶、揭陽等地竹筍生產基地，樣品按照《經濟林產品質量安全監測技術規程》（LY/T 2800-2017）要求進行采集。竹筍樣品剝去筍殼取可食部分，磨碎后冷凍備用。竹筍樣品產地和品種信息見表1。

表1 樣品信息

1.4 檢測方法

1.4.1 農藥殘留檢測 竹筍樣品中6項農藥殘留：氧樂果、乙酰甲胺磷、殺螟硫磷、水胺硫磷、殺撲磷、甲基對硫磷，按照《蔬菜和水果中有機磷、有機氯、擬除蟲菊酯和氨基甲酸酯類農藥多殘留的測定》（NY/T 761-2008）檢測，并參照《食品安全國家標準 食品中農藥最大殘留限量》（GB 2763-2021）進行評價。

1.4.2 重金屬含量檢測 竹筍樣品的Pb、Cd和As的含量按照《食品安全國家標準 食品中多元素的測定》（GB 5009.268-2016）進行測定，并參照《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762-2017）標準進行評價。

1.5 重金屬污染評價方法

竹筍中重金屬污染的評價方法采用單因子污染指數法和綜合污染指數法。單因子污染指數體現污染物超出限制的倍數[11-12]，Pi≤1.0時，為無污染水平；當1.0＜Pi≤2.0時，為輕度污染水平；當2.0＜Pi≤3.0時，為中度污染水平。綜合污染指數體現高污染物的影響程度[11]，當PN≤0.7時，為無污染水平；當0.7＜PN≤1.0時，為警戒水平；當1.0＜PN≤2.0時，為輕度污染水平。

單因子污染指數按式（1）計算。

式中：Pi為污染物i的單因子污染指數，Ci為第i種污染物的濃度，Si為第i種污染物的限制。

綜合污染指數按式（2）計算。

式中：PN綜為綜合污染指數，Pmax為單因子污染指數中的最大值，Pave為單因子污染指數平均值。

1.6 健康風險評估

1.6.1EDI的計算 估算重金屬每日估計攝入量是評價重金屬暴露評估的有效方法之一[13]，重金屬EDI按式（3）計算。

式中：C為竹筍樣品中重金屬含量（mg/kg），BW（body weight）為人的平均體質量，此處采用國際通用標準成人為55.9 kg，兒童為32.7 kg。IRD（daily ingestion rate）是每日蔬菜攝入量，成人IRDa為225 g/d，兒童IRDc為163 g/d[14-15]。

1.6.2THQ和CR的計算 針對我國人群體質對THQ和CR的部分參數進行修正后應用，并分別對成人、兒童可能產生的危害進行估算[16]，具體計算方法按式（4）～（6）。

式中：EF為人群暴露頻率，定為350 d/a；ED為持續暴露時間，成人EDa為24 a，兒童EDc為6 a；ATnc為非致癌效應平均時間，2190 d，ATca為致癌效應平均時間，26280 d。RFD（oral reference dose）為參考劑量，USEPA提供的參考劑量（每日）為：Cd 0.001 μg/g，As 0.0003 μg/g[17]，由于USEPA拒絕設置Pb的參考劑量[18]，因此采用由歐洲食品安全局（EFSA）設置的Pb的RFD為0.0015 μg/g[19]。其他參數同式（3）。CSF為致癌斜率因子，Pb為0.0085 mg/(kg·d)-1，Cd為6.1 mg/(kg·d)-1，As為1.5 mg/(kg·d)-1[20]。

評價多種有害物質對人體危害常采用綜合目標危害指數HI[16]，具體計算方法按式（7）.

THQ或HI值大于1，表明該樣品中重金屬對人體有健康風險；重金屬HI數值越大，表明潛在的健康風險越大；若小于1，表明對暴露人群無明顯的健康風險。

1.7 數據分析

本實驗中，由于重金屬含量的檢測數值包含有未檢出值，即低于方法檢出限（LOD），取1/2 LOD值作為樣品對應重金屬的含量。數據利用Excel 2016匯總與整理，采用spss22.0軟件進行相關性分析，通過Origin 2021進行圖像繪制。

2 結果與分析

2.1 不同產地竹筍農藥殘留量分析

將所有產地竹筍樣品按照NY/T 761-2008檢測方法，采用氣相色譜對氧樂果、乙酰甲胺磷、殺螟硫磷、水胺硫磷、殺撲磷、甲基對硫磷6項農藥殘留進行分析，參照GB 2763-2021進行評價，結果表明，6項農藥殘留量均低于最大殘留限量，結果均為未檢出。

2.2 不同生產基地竹筍重金屬含量特征

各基地竹筍樣品中Pb、Cd和As含量特征見圖1，以GB 2762-2017中Pb（0.1 mg/kg）、Cd（0.1 mg/kg）和As（0.5 mg/kg）的限量值為參考。FX和CK-2基地竹筍樣品中Pb含量相對于其他基地分布范圍較寬，但均小于0.6 mg/kg；XN-3，6～8、HG-1～3、LJ-1～4、HS和ZA基地竹筍Pb均未檢出，JT、SK、PT-2、XN-1～5基地個別竹筍樣品有檢出值，其余也均未檢出；除MZF-2和NJ各有一個樣品Pb含量高于0.1 mg/kg，其它基地平均值均低于限量值。PT-1～5、HG-3、HS、NJ和ZA基地竹筍中Cd均未檢出，CK-1～2基地竹筍Cd含量個別樣品相對較高，但其平均值均低于0.1 mg/kg，其他基地也均在限量值范圍內。對于As而言，CJ、LH、CK-3、HS和NJ基地竹筍As含量分布范圍相對較寬，但均低于限量值。

圖1 不同產地重金屬Pb、Cd和As的含量

2.3 不同品種竹筍重金屬特征分析

分析廣東省不同品種竹筍的Pb、Cd和As含量，結果見圖2。由圖2可見，竹筍品種不同重金屬含量也具差異性。毛竹筍Pb含量的分布范圍較寬，有個別樣品中Pb含量相對較高，文筍和麻竹筍也各有一個樣品Pb含量大于0.1 mg/kg，但其平均值均在限量范圍內，Pb含量依次為毛竹筍＞文筍＞雷竹筍＞麻竹筍＞甜筍＞苦筍。不同竹筍品種Cd含量均低于限量值，Cd含量高低依次為毛竹筍、麻竹筍、甜筍、雷竹筍、文筍和苦筍。不同品種竹筍As含量均在限量值范圍內，文筍和苦筍的As含量平均值相對較高，其次為毛竹筍，甜筍和雷筍中As均低于檢出限。

圖2 不同品種竹筍重金屬Pb、Cd和As的含量

不同品種竹筍中的重金屬含量相關性分析見表2。由表2可見，文筍中Pb和As含量，毛竹筍中Pb和Cd含量呈正相關，麻竹筍中Cd和As含量呈極顯著正相關；甜筍中Pb和Cd含量，雷竹筍中Pb和Cd含量，毛竹筍中As與Pb、Cd含量呈負相關，但未達到顯著水平；麻竹筍中Pb和Cd含量呈負相關，達到極顯著水平，另外Pb和As含量也呈顯著負相關。由于文筍中Cd、甜筍中As、苦筍中Pb和Cd以及雷筍中As均未檢出，因此未進行相關性分析。

表2 不同品種竹筍中Pb、Cd和As含量Spearman相關性分析

2.4 竹筍重金屬污染評價

各地竹筍重金屬污染評價結果見表3。

單因子污染指數法是以污染物的環境質量標準為基準的評價方法，此法僅能對單一重金屬污染物進行評價，不能對多種因素引起的污染水平進行整體分析，但此法是其他評價方法的基礎。由表3可見，不同產地竹筍中Cd與As的Pi值均小于1.0，為無污染水平；但對于Pb，FX和CK-2基地竹筍的Pi值超過2.0，分別為2.2384和2.4848，屬于中度污染水平，其余基地竹筍Pb均為無污染水平。

綜合污染指數法多用于評價土壤、蔬菜等污染情況，與單因子污染指數相比，此法是將單因子污染指數的平均值和最大值歸納到一起進行綜合評價的方法，除了考慮污染物的平均污染情況，也考慮到了高濃度污染的情況，更能綜合反應竹筍中各重金屬污染的影響[11,21]。由表3可見，36個基地的竹筍樣品中，僅有FX和CK-2竹筍樣品PN值為1.6825和1.8778，屬于輕度污染，其余均為無污染。

2.5 竹筍重金屬健康風險評估

EDI是健康風險評估的基本參數，本研究中將EDI與每日暫定可耐受攝入量（PTDI）對比，得出食用竹筍可能導致的健康風險水平。參照文獻[13]，Pb、Cd和As的PTDI分別為0.003570，0.000830和0.002140 mg/(kg·d)-1，當EDI＜PTDI時，認為人體負荷的重金屬含量對健康無明顯影響[15,22]。由圖3可見，對于成人和兒童，所有竹筍樣品中Pb、Cd和As的EDI均小于PTDI，即使樣品中Pb含量超過GB 2762-2019限量值，其EDI值也小于Pb的PTDI值[0.003570 mg/(kg·d)-1]。結果表明，以EDI為風險評價指標時，正常食用采樣范圍內的竹筍，對人體無明顯的健康影響。

圖3 不同產地竹筍樣品的EDI值

重金屬在人體內代謝較慢，并能不斷累積，對人體造成傷害[23]。此外，食物中的重金屬等污染物對兒童的傷害可能更嚴重。THQ一般用于評價污染物對人體非致癌健康的危害。THQ比值小于1，表明暴露人群無潛在健康風險；THQ比值大于1，表明暴露人群有潛在健康風險，且值越大風險越高[20,24]。由于多種重金屬可能共同作用，因此，重金屬的總危害系數（HI）等于各重金屬危害系數之和[25-26]。

由圖4可見，對于不同人群（成人或兒童），不同竹筍產地的THQ有一定差異，且相同產地竹筍樣品不同重金屬之間的THQ也不相同。成人THQ和兒童THQ在不同竹筍產地的變化趨勢基本一致，FX、LH、CK-2、CK-3、LK、HS和NJ的THQ值相對較高，FX、CK-2、CK-3和LK的THQ值受Pb的影響較大，而LH、HS和NJ的THQ值主要受到As影響，Cd對CK-1產地的THQ值影響較明顯。其他竹筍產地的THQ值均相對較低。對于不同竹筍產地，兒童THQ值高于成人，但不同重金屬THQ值均小于1.0。此外，除CK-2的THQ值（0.9275）較接近1.0以外，其它產地的HI值都小于1.0。結果表明，當以THQ和HI為風險評估指標時，本實驗中所采集不同產地竹筍樣品均不對成人和兒童的健康產生影響。

圖4 不同產地竹筍樣品的THQ值

CR用于評價個體一生中因暴露于致癌危害而患癌癥的概率[20]。Pb、Cd和As等重金屬均有一定程度的致癌毒性。根據USEPA的指導，CR的可接受范圍為10-6～10-4，CR＜10-6時，癌癥風險可忽略不計；CR＞10-4時，在大多數國家這些風險是不可接受的[27]。由圖5可見，對于成人，不同產地竹筍中Pb、Cd和As的CR值均小于1.0×10-6；對于兒童，重金屬的CR值整體高于成人，但均在可接受范圍內。結果表明，無論是成人還是兒童，在正常食用竹筍的前提下，對人體不會產生致癌的風險。

圖5 不同產地竹筍重金屬CR值

3 討論

廣東省竹筍種植面積非常廣泛，產品類型也呈現多樣化。本研究表明，不同產地竹筍樣品中均未檢出農藥殘留，但同種重金屬的含量差異較明顯，且一些產地竹筍有一定程度的污染風險；同一產地不同重金屬含量之間也有差異，且不同品種竹筍間重金屬Pb、Cd和As含量也會發生變化。這也進一步表明，竹筍中重金屬的含量與樣品類型、產地環境等因素密切相關。另外，由于土壤中重金屬污染來源包括工業活動、農業生產和交通運輸等，土壤重金屬具有明顯的時空分異性，土壤-植物系統中重金屬的遷移過程具有多變性，不同類型樣品的重金屬吸收和累積特征規律也有差異，土壤pH、有機質含量、微生物、成分組成和重金屬總量等是影響植物對重金屬吸收和分配的重要因素。因此開展種植地土壤環境研究、發現重金屬形態轉化與富集遷移規律以及明確重金屬污染主要來源也是關于竹筍污染水平和健康風險評估的重要研究方向，將有助于竹筍產業的可持續發展。

4 結論

通過對廣東省7個地市36個基地246份竹筍樣品進行有害物質分析，結果表明，（1）各產地竹筍中乙酰甲胺磷、氧樂果、殺撲磷、甲基對硫磷、殺螟硫磷等6種農藥殘留均未檢出。（2）竹筍中Cd和As含量均低于食品中污染物限量 GB 2762-2017中規定的限量值，除FX和CK-2基地竹筍樣品Pb含量相對較高以外，各基地Pb含量平均值均低于0.1 mg/kg。（3）不同品種竹筍重金屬含量也具有差異，毛竹筍中Pb和Cd含量較高，文筍和苦筍中As含量高于其它品種；同時發現麻竹筍中Pb和Cd呈極顯著負相關，Pb和As含量的負相關性達到顯著水平，而Cd和As含量為極顯著正相關。（4）單項污染指數法和內梅羅綜合指數法評價結果表明，FX和CK-2基地竹筍屬于輕度污染，其它基地竹筍安全程度都為無污染。（5）竹筍健康風險評估結果表明，雖有個別竹筍樣品Pb含量較高，但以EDI為風險值時，正常食用采樣范圍內的竹筍，對人體無明顯的健康影響；以THQ和HI為風險評估指標時，采樣范圍內竹筍樣品對成人和兒童健康均不產生影響。以CR為評價指標，成人和兒童正常食用采樣范圍內竹筍，不會對人體產生致癌風險。