成都市常见蔬菜品质研究
2018-10-08陈雅慧王华静
陈雅慧, 王华静
(四川师范大学 地理与资源科学学院, 四川 成都 610101)
蔬菜含有丰富的维生素、矿物质、纤维素和蛋白质等营养物质,是人们日常饮食中必不可少的植物性食品.成都市位于四川省中部,属于亚热带季风气候,冬无严寒,夏热多雨,四季分明,土壤肥沃,都江堰自流灌溉,水热条件优越,非常适合蔬菜的生长.20世纪90年代以来,蔬菜产业迅速发展,已成为成都市农业产业的重要组成部分[1].
但近年来成都城市化、工业化进程的加快给当地农业生态环境带来了一定的负面影响,且蔬菜生产规模化、标准化、组织化程度低,存在大量化肥、农药不合理施用的情况,对蔬菜卫生品质的影响较大[1].在解决食物总量的同时,蔬菜的安全也越来越引起社会的关注.为此,本研究对成都市蔬菜的常见品质(硝酸盐、重金属含量)进行调查研究,并引用相关卫生标准进行评价、分级,一方面帮助市民们了解成都蔬菜的卫生品质状况,另一方面为蔬菜产业的发展提供科学的着眼点.
1 样品采集和试验方法
1.1样品的采集及预处理根据蔬菜的农业生物学分类方法,从叶菜类中选取青菜、菠菜和豌豆尖,瓜类中选取佛手瓜、南瓜和黄瓜,根菜类中选取胡萝卜、白萝卜和土豆,茄果类中选取西红柿、茄子和青椒,共4类12种常见蔬菜进行试验.
上述蔬菜样品全部从成都市几个主要蔬菜销售市场进行采购,各取约1 kg.用自来水洗净后,取可食部分,用去离子水洗3遍,晾干.取0.5 kg左右上述蔬菜样品称鲜重后于80 ℃烘干24 h,称取干重并用植物粉碎机粉碎后置于磨口瓶中,用以测定重金属含量.剩下部分用保鲜样品袋进行包装,放入冰箱冷藏保存,标记采样时间,并在3 d内完成所采集蔬菜样品硝酸盐含量的测定.测定前将上述蔬菜样品捣碎并充分混合,以供分析测定用.
1.2实验项目及方法
1.2.1蔬菜中重金属含量的测定方法 所采蔬菜样品(每种0.5 kg)用自来水洗净,用去离子水洗3遍,晾干,去除表面粘附水后切取可食部分,称鲜重.再次用去离子水洗净,风干萎焉后,将样品放入烘箱中,70 ℃烘干24 h,称干重计算水分含量.烘干后的蔬菜样品经植物粉碎机磨碎后,置于磨口瓶中备用.样品测定前再在80 ℃烘干,蔬菜中重金属含量以鲜重计.采用干法灰化消解.用电子天平准确称取烘干蔬菜样品0.5 g于瓷坩埚中,置于加热板上低温加热排烟,直至样品呈现黑色颗粒后取出,转移至马弗炉中550 ℃下灰化12～16 h.冷却后加5 mL 50%稀硝酸酸化溶解,将坩埚内样品无损转入25 mL容量瓶中,并定容刻度.全过程用空白样作为对照.
取上述经过预处理的样品于原子吸收分光光度计上进行测定,Cu、Zn采用火焰原子吸收光谱法,Pb、Cd采用石墨炉原子吸收光谱法[2].
1.2.2蔬菜中硝酸盐含量的测定方法 测定水、植物和土壤中 NO3-N 的方法多种多样,如酚二磺酸法、电极法、离子色谱法和比色法等[3].磺基水杨酸比色法就是其中一种常用的方法,但该方法耗时多,操作繁琐,很难应用于大批量样品的分析.
近年来,新型连续流动分析仪在分析化学领域作为一种革命式的创新开始逐渐进入分析实验室,将繁琐的手动操作转化成自动化的仪器检测,能够对样品进行连续批量测试,不仅加快测定分析速度,节省人力、物力,而且准确度高,减少了对环境的影响[4].
本次实验运用流动分析仪与传统方法对比测定蔬菜中的硝酸盐含量,在实践中体会2种方法的优劣,并进一步提高实验的准确性.
1) 磺基水杨酸比色法[5].取适量蔬菜样品用去离子水洗净、晾干后,取可食部分捣碎并混匀,准确称取2～3 g分别放入3支刻度试管中,加入10 mL去离子水,用玻璃珠封口防止爆沸,置于沸水浴中提取30 min,取出后水浴冷却,将过滤提取液转移至50 mL容量瓶中,并用去离子水多次冲洗残渣,最后定容至刻度.
移取0.1 mL样品液至显色管中,加入0.4 mL质量浓度为5%水杨酸-硫酸溶液,摇匀,室温下放置20 min后,加入8%氢氧化钠溶液9.5 mL,摇匀冷却至室温后,以空白做对照,置于分光光度计上(设置波长为410 nm)测定吸光度,并从所作标准曲线上查得相应的硝酸盐浓度.
2) AA3连续流动分析仪[6].蔬菜样品处理方式同磺基水杨酸比色法.以空白做对照,将适量上述样品液置于流动分析仪上进行测定.
显色剂的配置:称取2 g磺胺溶入约120 mL去离子水中,加入0.1 g N-1-萘基乙二胺二盐酸(NEDD)并混合均匀.将20 mL磷酸缓慢加入上述溶液中,并加去离子水稀释至200 mL,于棕色瓶避光储存.一周或试剂吸收超过0.1 AU时及时更换.
2 结果与分析
2.1蔬菜重金属含量分析本文以国家颁布的蔬菜重金属卫生标准为评价标准[7],如表1所示.
对本次实验采集的12种蔬菜的4种重金属含量的测定结果表明(见表2):重金属Cu的含量变化范围为0.13～2.09 mg/kg,平均0.96 mg/kg,略低于标准限量值,Cu检出量最高值为2.09 mg/kg,是标准限量值的2倍.所调查蔬菜的重金属含量除Cu外都在污染物限值含量以内.对不同类别蔬菜重金属含量检测结果进行统计分析,发现不同类别的蔬菜重金属含量具有明显的差异,其中叶菜类对上述4种重金属的富集程度均高于瓜菜类、根菜类和茄果类,叶菜类Cu的超标率高达100%.Jinadasa等[8]对29种市售蔬菜的研究结果以及王丽凤等[9]对沈阳市10种蔬菜的调查结果均表明叶菜类的重金属富集程度高于根茎类和瓜果类等其他种类的蔬菜.
表 2 成都市不同类别蔬菜重金属含量检测结果(鲜重)
2.2蔬菜重金属污染健康风险分析本文采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对成都市市售蔬菜重金属污染的现状进行评价.
单因子污染指数法[10]是以国家颁布的蔬菜重金属卫生标准(表1)为评价标准来评价蔬菜中重金属元素的富集污染程度,表达式为
Pi=Ci/Si,
其中,Pi为蔬菜中污染物i的单项污染指数,Ci为蔬菜中污染物i的实测含量,Si为污染物i在蔬菜重金属卫生标准的临界值.若Pi≤1.0,则重金属含量低于标准限定值,未受到污染或污染较轻;若Pi>1.0,则重金属含量已超过标准限定值,蔬菜已受到污染,指数值越大则说明蔬菜中重金属富集污染水平越高.
内梅罗综合污染指数法[11]的公式为
其中,(Ci/Si)max为蔬菜各污染指数最大值,(Ci/Si)ave为各污染指数平均值.P综合≤0.7为安全,0.7
表 3 蔬菜重金属污染状况
由表3可知,青菜、菠菜、豌豆尖和土豆4种蔬菜中的P综合>1.0,污染程度达轻度污染.从单项污染指数看,青菜、菠菜、豌豆尖和土豆中Cu的Pi均大于1.0,土豆高达2.09,而上述4种蔬菜的其他重金属的Pi均小于0.7,说明青菜、菠菜、豌豆和土豆开始受到Cu的污染.茄子的P综合=0.86,达警戒线.其中Cu的Pi为1.11,处于轻度污染水平.可见,成都市市售蔬菜重金属污染整体为安全水平,但部分蔬菜重金属污染达轻度污染和警戒水平,且主要受Cu污染影响.
本次研究共采集叶菜类、瓜菜类、根菜类和茄果类的12种蔬菜,结果表明不同种类蔬菜中的重金属的含量有很大差异,其中叶菜类>根菜类>茄果类>瓜菜类.调查的3种叶菜类蔬菜均处于轻度污染程度,这可能与叶菜类蔬菜的生理特性有关.
2.3蔬菜硝酸盐含量分析本研究采用AA3流动分析仪与传统方法对比测定蔬菜中的硝酸盐含量,两种方法的测定结果如表4和表5所示.由表4和表5知,磺基水杨酸比色法和流动分析仪测定结果基本一致,但流动分析仪测定结果的标准差显著小于磺基水杨酸比色法,相对误差小,结果准确性高.另外,新鲜蔬菜中硝酸盐含量是随着其品种不同而有区别的,其中叶菜类(青菜、菠菜、豌豆尖)硝酸盐含量明显高于其他蔬菜类型,这一结果和其他报道相似[12].根菜类和茄果类蔬菜属于低富集硝酸型蔬菜,其特点是有着较高的硝酸还原酶活力以及较弱的根系对硝酸盐的吸收能力;而叶菜类蔬菜的特点则与其相反,属于高富集硝酸型蔬菜.
表 4 成都市蔬菜硝酸盐含量(磺基水杨酸比色法)
表 5 成都市蔬菜硝酸盐含量(AA3连续流动分析仪)
2.4蔬菜硝酸盐污染健康风险分析引用目前国内普遍采用的蔬菜硝酸盐类卫生评价标准,分级情况详见表6.该标准由中国农业科学院蔬菜研究所沈明珠等[13]在ADI值的基础上,根据中国蔬菜的实际情况以及中国人的饮食习惯提出的,目前已获得国内外的认可.
表 6 我国蔬菜硝酸盐污染程度评价标准
表 7 不同种类蔬菜硝酸盐检测结果
对成都市4类12种蔬菜硝酸盐污染的检测结果表明(表7):处于轻度污染水平(1级)的有8种,占检测总数的66.7%;处于中度污染程度(2级)的有2种,占检测总数的16.7%;处于重度污染程度(3级)和严重污染程度(4级)的各有1种,各占测定总数的8.3%.
叶菜类、瓜菜类、根菜类和茄果类蔬菜中,叶菜类硝酸盐污染最为严重,严重污染的比例为33.3%,中度污染的比例为66.7%,轻度污染的比例为0;其次为根菜类,处于重度污染的占该类蔬菜检测种数的33.3%;瓜菜类和茄果类均处于轻度污染程度.
3 结论与建议
3.1主要结论1) 成都市市售蔬菜重金属污染整体为安全水平,但部分蔬菜重金属污染达轻度污染和警戒水平,且主要受Cu污染影响.
2) 蔬菜种类不同,Cu、Zn、Pb、Cd的平均含量有很大差异,其中叶菜类>根菜类>茄果类>瓜菜类.调查的3种叶菜类蔬菜均处于轻度污染水平,这可能与叶菜类蔬菜的生理特性有关.
3) 新鲜蔬菜中硝酸盐含量是随着其品种不同而有区别的,其中叶菜类(青菜、菠菜、豌豆尖)硝酸盐含量明显高于其他蔬菜类型,严重污染的比例为33.3%,中度污染的比例为66.7%,轻度污染的比例为0;其次为根菜类,处于重度污染的占该类菜检测种数的33.3%;瓜菜类和茄果类均处于轻度污染程度.
4) 使用AA3型连续流动分析仪能够准确快速地测定蔬菜中的硝态氮含量,与磺基水杨酸比色法相比主要有操作上的便捷性和结果上的准确性两大特点.由于AA3型流动分析仪采用空气片段连续流动分析技术进行样品自动分析,能够实现样品溶液与试剂的充分混合,无需逐个样品添加显色剂等反应所需药品,操作简便、省时[14].磺基水杨酸比色法所用药品全部手动添加,不仅操作繁琐,且人为因素干扰大,在一定程度上影响了实验的准确性.由3个平行样变异系数的计算结果可以发现,用流动分析仪的相对误差明显减小.
3.2意见和建议根据成都市市售蔬菜存在的问题和本次的调查结果,提出如下建议.
1) 根据蔬菜种类合理布局蔬菜生产基地.由于每一种蔬菜种类对重金属和硝酸盐的富集程度都呈现其个性,其中叶菜类属于高富集型,因此应减少在污染区域内种植青菜、菠菜等叶菜类蔬菜.
2) 科学施肥.根据实际需求,合理施肥,增施有机肥.上述做法能增加土壤对重金属的吸附作用,降低硝酸盐的积累[15].科学施用氮肥,选用适当的氮肥品种,在此基础上探究合理的氮肥施用时间和施用量.
3) 加强对蔬菜品质的监控.完善对蔬菜品质的监测系统,并对蔬菜实行合理的分级(如可生食、不可生食、不合格),严禁质检不合格的蔬菜流入市场.
4) 合理选择食用方式.有研究表明,在食用前多次用自来水冲洗能明显减少附着在蔬菜表面的重金属[16].同时,腌渍或用沸水焯等处理方式能有效降低食用时蔬菜中的硝酸盐含量,有利于食用者的身体健康.
致谢四川师范大学大精设备开放基金项目(DJ2015-52)对本文给予了资助,谨致谢意.
