中国南方主要养猪大省生猪重金属污染分析

陈家丽 刘永乐 王发祥 李赤翎

长沙理工大学化学与食品工程学院 湖南长沙 410007

重金属被定义为一种金属，它在低水平下表现出严重的毒理学症状，被定义为比重超过5g/cm3的金属[1]。重金属被生猪从受污染环境或添加了大剂量重金属的饲料中摄入，然后经过食物链各环节的富集作用，最后进入人体[2]。当蓄积在人体中的重金属含量超过自身净化能力范围时，就会对人类的生命健康造成损伤，如与酶等蛋白质反应，导致蛋白质活性受到抑制甚至丧失，还会破坏人体新陈代谢过程，使组织中毒，最严重的可导致人类死亡[3]。中国既是生猪产出大国，又是猪肉消耗大国[4,5]，有关部门应及时关注和掌握各地生猪及其产品的质量水平和污染状态，借助各种先进的检验检疫技术和工具，从源头上对生猪重金属污染展开有效的防治工作，有益于保障生猪养殖业良好发展以及国民生命健康。

现阶段，尚无关于中国南方生猪组织中重金属含量特征和分布规律的分析研究。因此，本研究从广东、湖南、江西、广西、云南5个生猪养殖大省收集新鲜猪后腿、猪肝、猪肾样本，采用ICP-MS和原子荧光光谱等方法分析其重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)的污染情况和含量差异，旨在全面了解并掌握我国南方省份不同地区、不同生猪可食用组织的质量安全性。

1 材料与方法

1.1 实验材料、试剂及仪器

新鲜猪后腿、肝脏、肾脏组织：分别购买于广东、湖南、江西、广西、云南；

硝酸，优级纯，德国默克；

过氧化氢，优级纯，天茂化工；

多元素标准贮备液(Cd、Cu、Cr、Pb、As)，浓度100mg/L，国家标准物质中心；

Hg标准储备液，浓度1 000ug/mL，国家标准物质中心；

内标元素储备液(锗、铑、铼)，色谱纯，国家有色金属分析测试中心；

消化管GS54，瑞尼克科技；

微波消解仪ETHOS UP，瑞利仪器；

温控赶酸仪G-400，深圳双平；

ICP-MS，NexIONTM350，天瑞仪器；

原子荧光光度计Kylin S18，北京吉天。

1.2 实验方法

1.2.1 采样方法

从广东、湖南、江西、广西、云南这5个生猪养殖大省分别选取3个城市(表1)，每个城市至少采集猪后腿、猪肝和猪肾样品各1份，来自同一城市的样本均源于同一头生猪，最终收集54份样品。样品经洁净塑料袋包装后在塑料袋上做好地区、日期等标记，在-20℃的冰箱中冷冻保藏，备用。

表1 采样地区

1.2.2 样品预处理

各样品用纯水洗净，同时将猪后腿肉进行瘦肉与肥肉的分割，随后用绞肉机将其分别搅碎，将已搅碎混匀的肥肉、瘦肉、肝、肾等部位随机分取(约100g)放入洁净封口袋中并做好编号，放入冷冻室备用。同时设置3组平行实验。

1.2.3 样品微波消解

取样0.5～1.0g于消化管中，加入5mL HNO3和1mLH2O2，先在赶酸仪中100℃预消解20min，冷却后补加1mL HNO3和1mLH2O2，再按照表2的条件在微波消解仪中消解。

表2 微波消解升温程序

1.2.4 赶酸

样品经微波消解后冷却至室温，连同消解管一起放到赶酸仪上，140℃赶酸50min，冷却，转移到25mL具塞比色管中，用水定容，摇匀，待测。

1.2.5 检测

试样经消解后，Cd、Cu、Cr、Pb、As含量由电感耦合等离子体质谱仪测定，操作参数见表3，以元素特定质量数(质荷比，m/z)定性，采用外标法[6]。

表3 电感耦合等离子体质谱仪操作参数

Hg元素检测方法：以GB 5009.17-2014《食品中总汞及有机汞的测定》为操作依据，采用原子荧光光谱分析法，操作参数见表4。

表4 原子荧光光度计操作参数

1.2.6 检测指标

本次研究中，主要以中国食品安全国家标准GB 2762-2017《食品中污染物限量》中的规定为检测指标。待测的6种重金属元素在猪肉组织各部位的检测限量与本次实验中的检出限如表5。

表5 6种重金属元素在各生猪组织的检测限量

1.2.7 数据处理方法

检测结果由ICP-MS自带软件生成，运用Excel软件和Origin软件进行数据处理及分析。低于检出限的样品金属含量取检出限的1/2。

2 结果与讨论

2.1 5省份生猪组织中重金属检测结果分析

图1为5省份生猪可食用部分重金属镉(Cd)、铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)的平均含量。湖南省的生猪中Cd、Cr、Pb含量均为最高，湖南省相关部门应加强饲养环境和饲料监管。云南省的生猪Cu污染程度最为严重，平均含量为6.761mg/kg。湖南省生猪样品中Hg含量<0.001mg/kg，除湖南省外，广东、江西、广西、云南生猪可食组织中Hg的总含量依次递减，呈阶梯式分布。所有省份生猪的重金属平均含量均符合国家相关标准。整体上，广西省的猪肉样品安全质量最好。

图1 5省份生猪样品中重金属检测结果

由于生猪组织器官消化功能存在差异，对污染物接触反应也存在差异，从而重金属在同一省份生猪的不同组织中的蓄积含量会存在明显区别。因此我们接下来分析了重金属在不同省份、不同生猪可食用组织中的蓄积水平和分布规律。

2.2 广东省生猪组织中典型重金属的污染特征

广东省生猪可食组织中6种重金属的污染情况如表6所示。在各组织中，Cu的总含量远高于其他重金属。Cd、As、Hg在猪肾中的平均含量最高，Cr和Pb的蓄积水平在肥肉中最高；而Cu在猪肝中平均含量最高，并且部分样品的Cu含量超过了《食品中污染物限量》中的安全标准，建议加强生猪内脏中Cu含量的监测。广东省的猪肾存在较严重的Hg污染，最高检测值为0.044mg/kg，与GB 2762-2017《食品中污染物限量》规定的肉及肉制品中Hg安全限量值(0.05mg/kg)十分接近，有潜在的超标风险，建议相关部门继续严格监测，控制广东省生猪肾脏的Hg污染水平。

表6 广东省生猪组织中重金属的检测结果 mg/kg

2.3 湖南省生猪组织中典型重金属的污染特征

由表7可知，湖南省的猪肝中明显存在Cu超标的现象。猪肾和肥肉中含Cr量接近；而Pb和As在各组织中的污染特征相似，在各组织中的含量为：猪肝>瘦肉≈猪肾>肥肉，Hg只在猪肝中检测到，且含量极低。Cd含量在猪肾中最多，最高检测值为0.971mg/kg，十分接近GB 2762-2017《食品中污染物限量》的限量标准(1.0mg/kg)，有关部门需紧密关注其含量变化，防止其超标。

表7 湖南省生猪组织中重金属的检测结果 mg/kg

2.4 江西省生猪组织中典型重金属的污染特征

江西省生猪组织中重金属含量的检测结果见表8。猪肝中的Cu残留量极高，严重超过GB 2762-2017《食品中污染物限量》的限量(10mg/kg)。除Cu以外，在瘦肉和肥肉中均是Cr含量最高，Cd和Hg含量都很低；猪肾中的Cd含量明显高于其他重金属的含量。As在4种生猪组织中的含量呈现显著的阶梯式分布，从低到高分别为瘦肉、肥肉、猪肝和猪肾，其中猪肾含As量约为瘦肉的6倍。GB 2762-2017《食品中污染物限量》中对肉及肉制品As含量的要求为0.5mg/kg，所有样品中的As含量均符合该要求。

表8 江西省生猪组织中重金属的检测结果 mg/kg

2.5 广西省生猪组织中典型重金属的污染特征

广西省生猪组织中6种重金属的分布情况如表9所示。各重金属在所有样本中的总含量由高到低分别为：CuCr>Cd>As>Pb>Hg，显然，猪肝中的含Cu量超出GB 2762-2017《食品中污染物限量》的限量要求(10mg/kg)；除Cu外，猪肾受Cd污染最重；而肥肉中Pb与As蓄积水平接近，Hg在各组织中的含量都很低。

表9 广西省生猪组织中重金属的检测结果 mg/kg

2.6 云南省生猪组织中典型重金属的污染特征

如表10所示，Hg在云南省各组织中的含量均较低，符合GB 2762-2017《食品中污染物限量》中对Hg的规定0.05mg/kg；Cd在猪肾中富集程度最高，在猪肉组织中含量非常低；值得高度重视的是，云南省猪肝中存在较为严重的Cu污染现象，其Cu残留量约为17.000mg/kg，远超GB 2762-2017《食品中污染物限量》的标准限量10mg/kg，究其原因，可能与被添加了过高Cu含量的饲料和环境污染有关。

表10 云南省生猪组织中重金属的检测结果 mg/kg

3 结论

在本次检测中，广西省的猪肉样品安全质量最好。湖南省生猪组织中Cd、Cr、Pb含量均为最高，Cd和Cr在其猪肾中检测到最大值分别为0.971mg/kg和0.596mg/kg，Cd有潜在的超标风险(安全限度值10mg/kg)；Pb在其猪肝中观察到最高检测值0.241mg/kg。As在江西省的猪肝中检测到最大值0.128mg/kg，而Hg在广东省的猪肾中检测到最大值0.044mg/kg，也有潜在的超标风险(安全限量值0.05mg/kg)。上述5种重金属在各样本中的含量水平均符合相关国标要求。需高度重视的是，所有省份的猪肝均存在Cu含量超标现象，其中云南省猪肝的Cu污染程度最为严重，高达28.057mg/kg，约为国家限量标准的2.8倍，需要有关部门严格监管饲料、环境等安全问题。并且各样本中重金属的检测结果离散水平较大，反映出各省不同地区生猪的重金属污染程度并不均衡。

实验中所检测的重金属含量均为总量，部分重金属有多种不同价态，而不同的价态对生猪及人体的影响不同，譬如：Cd主要以Cd3+和Cd6+的形式存在，Cd3+有利于提高生物的免疫力，与人和动物体内的代谢过程息息相关，而Cd6+则具有严重的致癌性，甚至导致人死亡。因此，今后的研究过程中可使用更有针对性的检测方法和仪器，着重检测样品中重金属不同价态的蓄积水平，以便于进一步分析与验证。相信在政府工作人员、科研人员、生猪养殖产业链从业人员等社会各界的共同关注和努力下，生猪及其肉制品的食用安全性一定会愈来愈高，广大人民群众对食品质量安全的信心也会不断增强。