茄果類蔬菜中鎘的污染特征及風險評價

鎘是一種有毒的重金屬元素，是生物體生長發(fā)育和功能代謝過程中的非必需元素。但在化工、冶金、電子材料等行業(yè)中具有重要作用，通常經(jīng)“工業(yè)三廢”等途徑進入土壤，經(jīng)過生態(tài)大循環(huán)和食物鏈進入人體富集[1]。鎘元素一般通過食物攝入、皮膚接觸、空氣吸入等途徑進入人體，通過消化吸收、皮膚滲透、呼吸交換方式進入人體循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)血液循環(huán)系統(tǒng)轉運、累積于機體各組織器官，然而鎘在機體的生理代謝排除較為困難，最終在體內(nèi)累積，到達一定含量后影響人體健康和各項生理機能，甚至引發(fā)各種人體功能障礙或疾病，嚴重危害人體健康，且具有長期性、隱蔽性和不可逆性等特點，因此鎘被列為一類致癌物質[2]?；ぁ⒁苯?、電子材料和分析檢測等特殊職業(yè)的人員主要通過皮膚接觸和空氣吸入鎘，其他普通人的鎘吸收途徑基本來源于食物攝入[3]。國內(nèi)對大米中鎘的方法開發(fā)、污染狀況和風險評價關注度較高[4-8]，蔬菜中鎘的吸收規(guī)律、污染狀況、風險評價也是當前的研究熱點[9-13]。茄科蔬菜中含有多種氨基酸、礦質元素和維生素、果膠和膳食纖維等，是日常生活中常見的蔬菜品種，茄果類蔬菜中鎘的污染狀況和風險評價也有報道，特別是辣椒中鎘的研究較為普遍[14-19]。李富榮等[20]對茄果類蔬菜中5種重金屬元素（鎘、鉻、鉛、砷、汞）的富集能力進行研究，發(fā)現(xiàn)鎘相對于其他4種元素較容易在茄果蔬菜內(nèi)累積，且存在差異性。朱國柱等[21]將茄子分部位制備不同類型樣品研究，發(fā)現(xiàn)茄子中不同部位樣品鎘含量具有差異性?！妒称钒踩珖覙藴适称分形廴疚锵蘖俊罚℅B2762—2022）規(guī)定，茄果類蔬菜中鎘含量不大于0.05mg·kg-1。實際工作中，茄子和辣椒中鎘的含量較高，有超標情況存在，因此研究常見茄果類蔬菜中鎘在不同食用部位中的污染特征具有實際意義。實驗選擇番茄、茄子、辣椒和小米辣4種典型茄果蔬菜作為實驗對象，將樣品分部位制備成籽樣品、無籽樣品、混合樣品3種類型，采用微波消解法制備試樣溶液，石墨爐原子吸收光譜法測定樣品中的鎘含量，分析鎘的污染特征。隨機選擇番茄、茄子、辣椒、小米辣4種茄果類蔬菜中鎘的檢測數(shù)據(jù)，采用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法進行風險分析，結合日常飲食習慣對茄果蔬菜進行風險評價。1材料與方法1.1儀器和試劑濃硝酸（65%，G3）：上海傲班科技有限公司；鎘標準溶液：編號GSB04-1721-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；過氧化氫（30%）：優(yōu)級純，西隴科學股份有限公司；電子天平：AB204-S，梅特勒-托利多；微波消解儀：Multiwave3000，安東帕中國；原子吸收光譜儀：iCE3500，賽默飛世爾科技（中國）有限公司。1.2儀器工作參數(shù)采用石墨爐原子吸收測定標準溶液和試液中鎘含量，儀器工作參數(shù)如下。波長：228.8nm；狹縫寬度：0.5nm；燈電流：5mA；進樣體積：10μL；載氣類型：高純氬氣；石墨管：普通石墨管。石墨管升溫程序：干燥溫度110℃，持續(xù)時間30s；灰化溫度350℃，持續(xù)時間20s；原子化溫度1000℃，持續(xù)時間5s；凈化溫度2100℃，持續(xù)時間3s。1.3實驗方法1.3.1樣品預處理于農(nóng)貿(mào)市場購買番茄、茄子、辣椒和小米辣4種代表性茄果類蔬菜作為實驗樣品；無筋豆、四季豆、菜豌豆3種豆類蔬菜作為對照樣品。將各種樣品清洗后用純水沖洗干凈，晾干水分，取蔬菜樣品可食用部分，按部位分別制備成籽樣、無籽樣和混合樣3種類型樣品，每種樣品磨碎、勻漿備用。1.3.2樣品消解參考《食品安全國家標準食品中鎘的測定》（GB5009.15—2023）（第一法）中的微波消解法，稱取試樣1～2g（精確到0.001g）置于微波消解罐中，加入5～10mL濃硝酸（65%）。微波消化程序可根據(jù)儀器型號調至最佳條件。消解完畢后，待消解罐冷卻至室溫后泄壓打開，消化液呈無色或淡黃色，趕酸儀上120℃加熱趕酸至近干，用純水沖洗消解罐3～4次，將溶液轉移至25mL容量瓶中，并用硝酸溶液（1%）定容至刻度，混勻備用；同時做試劑空白試驗。1.3.3樣品測定用1%的硝酸溶液做標準空白與稀釋液，將1000μg·mL-1的鎘標準溶液逐級稀釋成濃度為50μg·L-1的鎘標準中間液，再分別移取0mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL和4.00mL濃度為50μg·L-1的鎘標準中間液于50mL容量瓶中，用1%的硝酸溶液定容至刻度，得到濃度分別為0μg·L-1、0.5μg·L-1、1.0μg·L-1、2.0μg·L-1、3.0μg·L-1和4.0μg·L-1的鎘標準工作溶液。鎘元素空心陰極燈預熱30min后，調整儀器各項參數(shù)，和石墨爐升溫程序，建立方法。分別將標準曲線工作溶液和待測試液依次引入儀器進行測定，以吸光度為縱坐標，鎘濃度為橫坐標繪制標準曲線。引入試樣空白和樣品溶液，測定得出試液中鎘的濃度，依據(jù)稱樣量和定容體積，計算得出樣品中鎘的含量。1.3.4計算與結果表述試樣中鎘含量的計算公式為式中：X為試樣中鎘含量，mg·kg-1；Ci為試樣消化液中鎘含量，ng·mL-1；C0為空白液中鎘含量，ng·mL-1；V為試樣消化液定容總體積，mL；m為試樣的質量，g；1000為換算系數(shù)。1.4風險評價方法與依據(jù)根據(jù)《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB2762—2022）限量要求，茄果類蔬菜中鎘的含量≤0.05mg·kg-1。采用單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)評價樣品中鎘元素污染程度。單因子污染指數(shù)法是將某種污染物實測濃度與該種污染物的評價標準進行對比以確定類別的方法[22]。式中：Pi為蔬菜中污染物的單項污染指數(shù)；Ci為蔬菜中污染物i的實測濃度，mg·kg-1；Si為污染物i的限量標準值，mg·kg-1。內(nèi)梅羅污染指數(shù)法是一種兼顧極值或稱突出最大值的計權型多因子環(huán)境質量指數(shù)。式中：P綜為蔬菜質量綜合污染指數(shù)；(Ci/Si)max為污染物中污染指數(shù)最大值；(Ci/Si)ave為污染物中污染指數(shù)平均值。采用表1蔬菜質量分級標準對蔬菜質量狀況進行評價[22]。表1蔬菜污染等級評價表1.5數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)計算和結果分析采用MicrosoftOfficeExcel2016軟件，每個實驗樣品重復兩次獨立測定，測定值的算術平均值作為測定結果。2結果與分析2.1茄果蔬菜中鎘元素的污染特征分析2.1.1鎘在茄科蔬菜與豆類蔬菜中含量對比分析由表2可知，茄果蔬菜中鎘的含量在0.01600～0.09400mg·kg-1，而對照組豆類蔬菜中鎘含量在0.00072～0.00590mg·kg-1，茄果類蔬菜樣品中鎘的含量均高于對照組豆類蔬菜。茄果蔬菜中鎘含量存在差異，由高到低依次為小米辣＞茄子＞辣椒＞番茄，其中小米辣中鎘含量最高，為0.09400mg·kg-1，番茄中鎘含量相對較低，為0.01600mg·kg-1。表2茄果蔬菜與豆類蔬菜中鎘含量對比表2.1.2茄果蔬菜不同部位的鎘含量分析由表3可知，分部位制樣后，同一種茄果蔬菜內(nèi)鎘含量在不同部位樣品中存在差異性，籽樣品中鎘富集最高，遠高于無籽樣和混合樣。籽樣中鎘含量在0.0220～0.5600mg·kg-1，含量較高，除番茄外均遠高于國家限量標準，含量由高到低依次為小米辣籽樣＞辣椒籽樣＞茄子籽樣＞番茄籽樣；混合樣中鎘含量在0.01600～0.09400mg·kg-1，含量由高到低趨勢為小米辣混合樣＞茄子混合樣＞辣椒混合樣＞番茄混合樣；無籽樣品中鎘含量在0.0057～0.0470mg·kg-1，含量最低，含量高到低趨勢為小米辣無籽樣＞茄子無籽樣＞辣椒無籽樣＞番茄無籽樣。表3茄果蔬菜中不同部位中鎘含量表2.1.3豆類蔬菜不同部位的鎘含量分析選擇無筋豆、四季豆、菜豌豆3種豆類蔬菜作為對照組，按部位制備成籽樣品、無籽樣品、混合樣品3種類型，按茄果蔬菜相同實驗方法進行試驗，得出實驗樣品中鎘的含量。由表4可知，豆類蔬菜的籽樣、無籽樣和混合樣3種樣品的鎘含量較低，均小于0.01mg·kg-1，且3種類型樣品中鎘含量在同一水平，無差異性，說明鎘在豆科蔬菜不同部位中的分布較均勻。表4豆類蔬菜中不同部位鎘含量表2.2茄果蔬菜中鎘的污染風險評價從4種茄果蔬菜樣品中分別選擇20個實驗數(shù)據(jù)，參考《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB2762—2022）中茄果類蔬菜中鎘的限量要求不得大于0.05mg·kg-1，依據(jù)單因子污染指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法對實驗樣品中鎘的含量進行污染評價，結果表明番茄和辣椒綜合污染指數(shù)均為0.6，污染評價為清潔；茄子和小米辣綜合污染指數(shù)分別為1.6和1.5，污染評價均為已受污染。結果見表5。表54種茄果蔬菜中鎘的污染評價表3結語茄果類蔬菜中鎘含量有超標風險，分部位制樣后，發(fā)現(xiàn)鎘污染主要富集于籽樣中，無籽樣中鎘含量較低，說明鎘元素主要富集于茄科蔬菜的種子部位。茄子、辣椒、小米辣這3種蔬菜籽樣中的鎘含量在0.1200～0.5600mg·kg-1，遠高于GB2762—2022中0.05mg·kg-1的限量要求，因此混合樣中鎘含量超標時的主要貢獻率來源于籽樣部分。番茄籽樣中鎘含量僅為0.0220mg·kg-1，含量較低，可能原因是番茄籽部分被果漿包裹，制樣時不易得到純籽樣品。茄果蔬菜籽樣雖然鎘含量較高，但是純籽部分在整個果實中占比不高，制備均勻的混合樣不易超標，且日常生活