姜中重金属铅镉含量的研究及污染评价

◎ 黄宗兰，黎申英，李 彪，刘花梅，戴瑞平，刘 涛，熊小辉

(江西省检验检测认证总院食品检验检测研究院，江西 南昌 330001)

姜（Zingiber officinaleRosc.），也称生姜，为姜科姜属多年生草本植物，分布于中国的中部、西南及东南部，是中国的一种重要的特色蔬菜[1]。其根茎供药用，生姜可用于烹调配料，制成醋姜、糖姜，或者晒干或烘干制成干姜泡茶[2]。生姜的叶及其根茎可用于提取芳香油，也可用于饮料、食品和化妆品香料中[3]。

重金属，是指比重超过5、密度一般在4.5 g·m-3以上的金属，如铅、镉、汞、铬、金、砷、银和镍等，总计种类超过40种，多数属于过渡元素[4]。重金属不能分解，过量的重金属元素对人体会产生伤害。土壤中重金属含量的增多会使农作物中重金属含量相应增多，如蔬菜、谷物等，同时通过食物链进入渔业产品、畜牧产品中，最终在人体积聚，危害人体健康[5]。《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中对常见的食品污染物作了相关规定。近年来随着工业进程的加快，水质、土壤受到重金属污染加剧，姜具有重金属吸收、富集特性，铅（Pb）和镉（Cd）是姜中易富集的两种重金属污染物[6]。因此，近几年的《国家食品安全监督抽检实施细则》把铅（Pb）和镉（Cd）列为姜必检项目，本文分析姜中重金属污染物铅（Pb）和镉（Cd）含量并进行污染风险评价，为抽检监测提供有效的数据支撑，具有较大的实际意义。本文主要研究姜的鲜品，包括生姜、老姜、黄姜、仔姜、水姜、姜粉、姜丝、洋生姜、口味姜及酱姜中的重金属污染水平。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

分别从超市、农贸市场销售点采集姜样品141个，每个样品约2.5 kg；铅和镉混合元素标准贮备液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）：浓度为1 000 mg·L-1，用5%（体积比）硝酸溶液逐级稀释到500 μg·L-1；内标元素钪、锗贮备液（国家有色金属及电子材料分析测试中心）：浓度为1 000 mg·L-1，用5%（体积比）硝酸溶液逐级稀 释 到500 μg·L-1；68%UP级硝酸（苏州晶瑞化学股份有限公司）；实验室用水均为Milli-Q二次去离子水。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS（型号PE 2000P，美国PekinElmer公司）；原子吸收光谱仪（型号PinAAcle 900T，美国PekinElmer公司）；微波消解仪（美国CEM公司）；赶酸仪（型号GS25-20A，天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司）；电子天平（sartorius，QUINTIX124-1CN）。

1.3 实验方法

1.3.1 试样前处理

铅参考GB 5009.12—2017第二法，即ICP-MS法，镉参考GB 5009.15—2014，即原子吸收法，称取一定量粉碎并混合均匀的样品置于微波消解管中，加硝酸5 mL，盖紧微波消解密封垫和盖子，放置1 h，然后放进微波消解仪中，按照设定的程序（见表1）进行微波消解；微波消解结束，冷却，打开盖子，用少量水冲洗内盖和密封垫，将消解管置于赶酸仪中，设置条件为100 ℃赶酸30 min，冷却，用水冲洗消解管内壁并定容至50.0 mL，摇匀。同时做试剂空白试验。

表1 微波消解仪条件表

1.3.2 仪器条件

按照GB 5009.12—2017第二法测铅、GB 5009.15—2014测镉设定条件。ICP-MS用调谐液以及内标溶液调试仪器，将仪器的灵敏度、精密度等符合测定要求。

1.3.3 限量要求

依据《食品中污染物限量》（GB 2762—2017）为参考标准对监测结果进行评价，具体限量值见表2。

表2 姜中铅和镉含量限量要求表

1.3.4 重金属污染风险评价方法

本研究分别采用单因子污染污染指数[7]对姜中重金属铅和镉污染状况进行评价。单因子污染指数为：

式中：Pi表示姜中重金属铅或者镉的污染指数；Ci表示姜中重金属铅或者镉的实际测定浓度，mg·kg-1；Si表示姜中重金属铅或者镉的限量标准值，mg·kg-1，即表2中铅和镉的限量。

当Pi≤1时，即姜未受到污染；当1＜Pi≤2时，即姜受到轻微污染；当2＜Pi≤3时，即姜受到轻度污染；当3＜Pi≤5时，即姜受到中度污染；当Pi＞5时，即姜受到重度污染[7]。

1.4 数据处理

实验数据采用Microsoft Excel 2016进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 线性范围及检出限

ICP-MS测铅线性范围0～500 μg·L-1做校准曲线，原子吸收测镉线性范围0～3 μg·L-1，当样品处理液中镉的测定浓度超出线性范围时，用2%硝酸稀释至线性范围0～3 μg·L-1。由表3可知，铅和镉均具有很好的线性。

表3 铅和镉标准系列浓度、线性方程和复相关系数表

2.2 样品中铅的测定

141份姜中铅的检出情况见表4，铅的检出率为19.86%，铅含量较高的姜样品有5份（按照GB 2762—2017标准判定为超标）。经计算可知，所有姜样品中铅含量的平均值达到0.021 1 mg·kg-1，未超过食品安全国家标准中姜中铅含量的限量值0.1 mg·kg-1。

表4 姜中铅检出情况及检出值分布表

2.3 样品中镉的测定

141份姜中镉的检出情况见表5，镉的检出率为70.92%，镉含量较高的姜样品有2份（按照GB 2762—2017标准判定为超标）。经计算可知，所有姜样品中镉含量的平均值达到0.022 mg·kg-1，未超过食品安全国家标准中姜中镉含量的限量值0.1 mg·kg-1。

表5 姜中镉检出情况及检出值分布表

2.4 姜中铅和镉的单因子污染评价

选用单因子污染评价对141份姜样品的测定结果进行评估分析，结果见表6，有5份姜样品的铅含量高于限量值，分别为中度污染1份、轻度污染2份、轻微污染2份；镉元素含量高于限量值的样品有2份，2份为轻微污染。总体而言大部分姜样品未受到重金属元素的污染，处于安全水平。

3 结论与讨论

本研究测定了141份姜样品中铅和镉的含量，采用单因子污染指数法来评价姜中的铅和镉污染水平。结果表明，大部分姜样品未受到重金属元素的污染，处于安全水平。对于受到铅和镉污染的姜，分析其原因，姜属于块根类蔬菜，可能与种植土壤中重金属污染情况及环境有关。针对Pb＞0.1 mg·kg-1，Cd＞0.1 mg·kg-1的姜样品，后期可以追溯样品的产地来源，测定产地及周围土壤中铅和镉的含量，进一步分析重金属元素在土壤及姜中的迁移规律。