我国不同产地小麦籽粒有害金属含量分析

2018-10-12万涛李发活黄玲

现代农业科技 2018年16期

关键词：小麦

万涛　李发活　黄玲

摘要为了解我国不同小麦产地有害金属对小麦质量安全的影响，采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对全国74个小麦产地的88份小麦样品中Pb、Cd、Hg、As和Cr 5种有害金属含量进行测定分析。结果表明，小麦五大重金属除As含量未超标外，其他重金属含量均存在不同程度超标，其中Pd超标率21.59%，Cd超标率2.27%，Hg超标率15.91%，Cr超标率6.82%。在自然条件下种植的小麦均有可能受到重金属污染，因而应对土壤重金属污染进行防治，规范小麦种植，同时严格把关进入市场的小麦及其加工制品，保障饮食安全。

关键词小麦；有害金属；电感耦合等离子体质谱

中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）16-0248-03

Research on Content of Harmful Metals in Wheat Grain from Different Places in China

WAN Tao 1 LI Fa-huo 2，3 HUANG Ling 1 QIN Hong-bo 4，5 XIE Fei 4，5 LIANG Jun 2，4，5 * WANG Ai-qin 3

（1 Guangxi-Asean Food and Drug Safety Inspection and Testing Center，Nanning Guangxi 530021； 2 Guangxi TGR Food Safety Research Institute；

3 College of Agriculture，Guangxi University； 4 Guangxi Yipu Detection Technology Co.，Ltd.； 5 Guangxi TGR Technology Co.，Ltd.）

Abstract In order to know about the effect of harmful metals on wheat quality and safety in different areas，five kinds of harmful metal（Pb，Cd，Hg，As and Cr）contents of 88 wheat samples from 74 wheat producing areas in China were determined and analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry（ICP-MS）.The results showed that，beyond the As content was not exceeded，the contents of other heavy metals in wheat were exceeded standard to different degrees.Among the exceeded heavy metals，the exceeding standard rate of Pb was 21.59%，the exceeding standard rate of Cd was 2.27%，the exceeding standard rate of Hg was 15.91%，the exceeding standard rate of Cr was 6.82%.Under natural conditions，wheat was likely to be contaminated by heavy metals in planted process.Therefore，in order to ensure food safety，heavy metal pollution should be prevented and controlled，and wheat planting should be standardized. Meanwhile，wheat and its processed products must be strictly controlled while entering the market.

Key words wheat；harmful metal；inductively coupled plasma mass spectrometry

中國是小麦生产和消费大国，小麦是仅次于水稻的主要粮食作物，是多种食品的原料，其品质安全关系到人类的健康和社会经济的发展。目前，小麦中有害金属含量超标成为威胁小麦安全性的潜在因素，有害金属能在食物链的生物放大作用下成千百倍地富集[1]，最后到达食物链顶端，进入人体。有害金属过度累积对人体的危害非常大，在人体内可与蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人体的某些器官中累积，造成慢性中毒[2-3]。开展小麦有害金属含量检测是评估小麦食品安全的重要基础。

周彦珍[4]的研究表明，不同地区的土壤中有害金属含量有所区别，其对于不同地区小麦的生长造成的影响也不尽相同；于文超等[5-7]分析小麦植株对铅、铜的富集特征，结果表明，铅、铜主要富集在小麦的根部，越往地上部富集越少，且小麦不同生育时期的富集量也有所不同；此外，还有更多关于多个区域和环境小麦重金属污染分析和健康风险评价[8-11]。但对于小麦代表性主产区地域差异性的研究却很少，对不同区域小麦中有害金属含量情况仍然没有一致的结论。电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的方法具有线性范围宽、检出限低的特点，是一种可靠的金属检测方法。本研究拟通过该技术进行不同主产区小麦的有害金属含量检测，为需求量大的面制品生产者和消费者选料提供依据，也为不同产区的小麦种植预防有害金属超标提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器、试剂

1.1.1 供试材料。小麦按地区分别采自全国21个省市74个小麦产区88个样品，具体产区及样品量如表1所示。

1.1.2 供试仪器。Thermo scientific电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）、微波消解仪、UPT-Ⅱ-20超纯水器、ECH-Ⅱ微机控温加热板、电子分析天平（AUW120D）、高速万能粉碎机。

1.1.3 供试试剂。硝酸（优级纯）、30%过氧化氢、超纯水（电阻率18.2 MΩ）、铅（100 μg/mL）、镉（100 μg/mL）、砷（100 μg/mL）、铜（100 μg/mL）、镍（100 μg/mL）、锰（100 μg/mL）、铬（100 μg/mL）、内标溶液为锗、铟、铋、钪单元素标准溶液；标准参考物质为小麦标准物质GBW。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理。一般采集的小麦样品在1 kg左右，先对小麦进行杂质筛除，将小麦进行充分混匀后通过四分法分出250 g小麦进行进一步处理，剩余小麦用样品袋装好密封后存放于样品库中。将分出的小麦在65 ℃烘箱烘干后，通过小型小麦脱粒机进行脱粒，再通过四分法分出50 g小麦籽粒，用研钵磨细后备用。

1.2.2 ICP-MS测定工作条件。FwD功率1 550 W，冷却气流速14.0 L/min，雾化气流速1.1 L/min，采样深度5 mm，样品提升泵转速40 r/min，雾化器压力3.8 kPa，检测器电压1 142 V，模拟电压1 938 V。

1.2.3 准系列溶液和内标溶液的制备。汞参考GB/T 5009.17—2003；砷参考GB/T 5009.11—2003；镉参考GB/T 5009.15—2003；铅参考GB/T 5009.12—2010；镍参考GB/T 5009.138—2003；铬参考GB/T 5009.123—2003；铜参考GB/T 5009.13—2003；锌参考GB/T 5009.14—2003；铝参考GB/T 23374—2009。

1.2.4 标准曲线及灵敏度。按1.2.2的工作条件，分别对5种有害金属标准溶液进样分析，得到各标准溶液的线性方程和相关系数，结果见表2。表明5种被测有害金属线性关系良好，相关系数均>0.996。

1.2.5 检出限。连续测定10次样品空白（除标准空白值），取平均值为检出限，以空白溶液测定值的3倍标准偏差除以相应元素的标准曲线的斜率计算该方法的检出限，结果见表3。各元素的检出限均能较好地满足分析要求。

1.3 统计分析

采用Excel 2013和SPSS 22进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 小麦有害金属含量分析

在1.2.2的工作条件下，采用ICP-MS 法对五大地区的小麦中5种有害金属进行含量测定，结果如表4～5所示。可以看出，Pb含量高于国家食品卫生标准（0.2 mg/kg）的样品有19个，超标率21.59%，超标的产地有宁夏银川兴庆、四川简阳、四川广汉、西藏波密、西藏巴宜、江苏建湖、天津静海、安徽淮南、四川南充、新疆阿克苏、云南鹤庆、河南郑州、河南周口、河北邯郸、山东冠县、江苏猴嘴、山东临沂、云南保山、云南玉溪。其中，四川简阳产的小麦Pb含量最高，为国家食品卫生标准（0.2 mg/kg）的10.9倍；其后依次是四川南充、河南周口、云南宝山和新疆阿克苏的小麦，分别为国家食品卫生标准（0.2 mg/kg）的8.15倍、7.75倍、7.00倍和4.55倍。Cd含量超过国家卫生标准（0.1 mg/kg）的样品有2个，超标率2.27%，超标的产地有四川西昌、湖南石门，其中四川西昌产地小麦Cd含量最高，为国家食品卫生标准（0.1 mg/kg）的19倍。Hg含量超过国家卫生标准（0.02 mg/kg）的样品有14个，超标率15.91%，超标的产地有山东潍坊、四川简阳、西藏巴宜、江苏建湖、天津静海、天津武清、安徽淮南、内蒙古巴彦淖尔、云南鹤庆、山西太原、江苏镇江、河北行唐、河南许昌、河北廊坊。其中，江苏镇江产的小麦Hg含量最高，为国家食品卫生标准（0.02 mg/kg）的5倍；其后依次是山西太原、天津静海、江苏建湖和内蒙古巴彦淖尔，分别为国家食品卫生标准（0.02 mg/kg）的4.5倍、3.5倍、2.5倍和2.0倍。As含量在所有的小麦检测样品中均未超过国家卫生标准（0.5 mg/kg）。小麦Cr含量超过国家卫生标准（1.0 mg/kg）的样品有6个，超标率6.82%，超过国家标准的产地有四川成都龙象、天津静海、新疆阿克苏、江苏东海、河南商丘、河南南陽。其中，新疆阿克苏产的小麦Cr含量最高，为国家卫生标准（1.0 mg/kg）的2.33倍；其后依次是天津静海、四川成都龙象和河南商丘，分别为国家卫生标准（1.0 mg/kg）的0.63倍、0.60倍和0.59倍。其他地区的小麦重金属含量均低于国家卫生标准。

2.2 小麦中有害金属的含量相关性分析

由表6可知，Pb与其他4种金属元素成正相关关系，但均未达显著水平；Cd与As成负相关关系，与其他金属元素成正相关关系，除了与Cr成显著正相关（相关系数0.305）外，其余均未达到显著水平；Hg与其他4种金属元素成正相关关系，但均未达显著水平；As与Cd成负相关关系，与其他金属元素成正相关关系，除了与Cr成极显著正相关关系（相关系数0.556）外，其余均未达到显著水平；Cr与其他金属元素均成正相关关系，除了与Cd成显著正相关关系，与As成极显著正相关关系外，其余均未达到显著水平。

3 结论与讨论

3.1 结论

全国74个小麦产地88个小麦样品重金属含量，除As未超标外，其他重金属含量存在不同程度超标，其中Pd超标率21.59%，Cd超标率2.27%，Hg超标率15.91%，Cr超标率6.82%。Cr与Cd、As的相关性达到了显著和极显著的正相关关系。

3.2 讨论

3.2.1 小麦中有害金属安全风险分析。小麦籽粒重金属超标已有报道。朱桂芬等[12]对新乡市污灌区土壤和小麦籽粒中重金属检测表明，小麦籽粒中Cd、Ni、Cr和Zn含量分别是国家食品卫生标准的25.50倍、12.98倍、6.12倍和1.32倍。马守臣等[13]对河南省焦作市矿区矿井水排放对小麦籽粒中重金属污染的检测结果表明，Pb、Cd等达到重度污染水平。周振民等[14]研究表明，河南开封市污水灌溉区小麦籽粒受Pb污染最严重，Cd、Cr、As污染次之。朱昊等[11]报道苏中地区43组农田土壤样品中Cd超标率为14.0%；小麦籽粒样品中Cd、Pb超标率分别为4.65%、27.9%。本研究的结果进一步验证了前人研究的结果，即全国74个小麦产区 88份小麦样品中，除了As未超标外，其他金属含量存在不同程度超标，Pb超标率最高，Hg 和Cr次之，Cd超标率虽然较低，但其最高值为国家食品卫生标准的19倍。说明作为大宗粮食流通于全国市场的小麦，重金属污染问题日趋严重，如果以重金属超标的小麦为原材料进行面制品加工销售，将对人体健康造成危害。因此，食品监管部门应高度重视，加强对用于面制品加工的原材料进行严格的质量把关，发现问题立即销毁，保障面食安全。

3.2.2 小麦籽粒有害金属含量的相关性分析。从整体上看，不同的有害金属在小麦中的含量存在不同程度的正相关关系，其中Cr与Cd、As的相关性达到了显著和极显著的正相关关系，说明小麦吸收单一有害金属会同时促进几种有害金属的吸收，尤其当小麦吸收的Cr 越多，小麦吸收的Cd和As也会显著增加。戴文婷[15]研究表明，小麦中5种重金属的作物富集因子与土壤相应重金属浓度相关性显著，小麦中Cd与土壤Cd浓度相关性达极显著水平。麦麦提吐尔逊·艾则孜等[16]从新疆焉耆盆地采集35个小麦地土壤样品，测定其中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量，结果表明，焉耆盆地小麦地Cd含量平均值超出国家土壤环境质量二级标准的11.12倍，Cd、Cr、Pb含量的平均值分别超出新疆灌耕土背景值的 55.58倍、1.32倍、3.21倍。小麦地Cd、Pb呈重度污染，Cr轻度污染，As轻微污染[17]。土壤中重金属含量超标与产区周围环境，如矿区矿井水排放、公路两旁汽车尾气的排放[18]、冶炼厂烟囱烟尘排放及尾矿堆积以及工业矿区、染织业、油漆等产业的污水排放相关，与施肥[19]、喷药、灌水等人为方式有关。因此，要从根源上降低小麦重金属超标率，就要对重金属污染的土壤进行有效治理，加强工业废水、废气的处理排放监管，加强生活垃圾和田间垃圾的处理，通过多种方式加快污染农田的修复处理，避免有害金属通过水、空气进入小麦植株内，造成小麦有害金属含量超标。同时，对于有害金属污染的治理不应该是单一元素的治理，而应该是综合性的，不能因为某种有害金属的含量少而忽视其防治。

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