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太湖流域芡实中重金属含量测定及安全性评价

2023-08-19金小花刘青青王苹

食品安全导刊·中旬刊 2023年7期
关键词:安全性评价太湖流域芡实

金小花 刘青青 王苹

摘 要:芡实是太湖流域“水八仙”之一,也是药食同源物质。太湖流域属于长三角经济发达地区,区域内工农业生产生活带来较多的重金属污染。本研究对太湖流域城市所售12批次芡实采用电感耦合等离子体质谱法进行Pb、Cr、Cd、Cu、Hg 5种重金属含量测定及安全评价。参照《中华人民共和国药典(2020年版)》中部分药材重金属含量限值要求,12批次芡实样品中,采自无锡的3批样品中有1批样品Cr超标,采自湖州的3批样品中有1批样品Hg超标,应与当地工业生活影响芡实生长环境有关。部分重金属超标对芡实食用安全性造成一定影响,应引起注意。

关键词:芡实;重金属;电感耦合等离子体质谱法;安全性评价;太湖流域

Determination of Heavy Metal Content and Safety Evaluation of Semen Euryales in Taihu Lake Basin

JIN Xiaohua, LIU Qingqing, WANG Ping

(Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture, Jiangsu Food Safety and Rapid Detection Engineering Technology Research and Development Center, Deep Integration Training Platform for Higher Vocational Education in Jiangsu, Suzhou 215008, China)

Abstract: Semen euryales is one of the “Eight Immortals of water” in Taihu Lake basin, and it is also a homologous substance of medicine and food. The Taihu Lake basin belongs to the economically developed area of the Yangtze River Delta, and the industrial and agricultural production and life in the region bring more heavy metal pollution. In this study, the contents of Pb, Cr, Cd, Cu and Hg 5 heavy metals were determined and safety evaluated by inductively coupled plasma mass spectrometry of 12 batches of semen euryales sold in the cities of Taihu Lake basin. According to the limit of heavy metal content of some medicinal materials in the Pharmacopoeia of the Peoples Republic of China (2020 edition), among the 12 batches of semen euryales samples, 1 of the 3 batches of samples from Wuxi exceeded the Cr standard, and 1 of the 3 batches of samples from Huzhou exceeded the Hg standard, which should be related to the local industrial life affecting the growth environment of semen euryales. Some heavy metals exceed the standard and have a certain impact on the edible safety of semen euryales, which should be paid attention to.

Keywords: semen euryales; heavy metal content; inductively coupled plasma mass spectrometry; safety evaluation; Taihu Lake basin

芡實是睡莲科植物芡的果实,富含氨基酸、维生素、类黄酮等,属于药食同源物质,具有补脾止泻、补肝肾固精气的作用,主要生长在池塘、湖泊沼泽中,是太湖流域“水八仙”之一。近年来,太湖流域经济发达地区的环境污染,尤其是重金属污染的影响,对芡实的生长不利,若食用含重金属的芡实果仁,重金属会随食物进入人体。重金属易与人体中的酶蛋白结合,使蛋白质丧失活性,从而导致人体细胞组织受损,而且重金属还会在人体器官中逐渐累积,给人们的身体健康带来危害。因此,测定芡实中有害重金属元素含量,对保证芡实的食用安全性非常重要。太湖流域目前重金属污染主要为铜、铅、铬、镉和汞等金属[1-2],本研究参考部分文献报道[3-4],以及《中华人民共和国药典(2020年版)》四部中的重金属指导原则,采用电感耦合等离子体质谱法(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)对太湖流域所产芡实进行重金属含量测定,确定了与生产生活相关性较高的5种有害重金属元素,并对结果进行分析和评价,为太湖流域芡实食用安全性评价提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

12批次芡实采自苏州、无锡、常州和湖州太湖流域产区,分别采集于菜场和超市,样品在60 ℃烘箱中干燥至恒重,粉碎,过筛,4 ℃冰箱保存备用;质量浓度均为1 000 μg·mL-1的铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、汞(Hg)和铜(Cu)标准溶液,以及质量浓度均为1 μg·mL-1的铋(Bi)、铟(In)、钪(Sc)内标溶液,中国计量科学研究院;浓硝酸,Sigma公司;过氧化氢,国药集团化学试剂有限公司;超纯水系统,美国Thermo Fisher公司。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体质谱仪(岛津2030 型);微波消解仪(MARS6CLASSIC,美国CEM公司);VB18赶酸器(美国莱伯泰科仪器公司);电子分析天平(ME303E,梅特勒-托利多仪器有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 标准品溶液的配制

分别取各元素标准溶液,以10% HNO3作溶剂,制备成系列浓度的标准溶液:Pb溶液质量浓度为

0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1、60 μg·L-1和80 μg·L-1,Cr溶液质量浓度为0 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1和40 μg·L-1,Cd溶液质量浓度为0 μg·L-1、0.5 μg·L-1、1 μg·L-1、2 μg·L-1、5 μg·L-1和10 μg·L-1,Cu溶液质量浓度为0 μg·L-1、50 μg·L-1、200 μg·L-1、400 μg·L-1、600 μg·L-1和800 μg·L-1,Hg溶液质量浓度为0 μg·L-1、2 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、15 μg·L-1和20 μg·L-1。精密量取Bi、Sc、In标准溶液用水稀释成质量浓度为0.1 μg·mL-1的混合溶液,得内标溶液。Hg、Pb以Bi作内标物质,Cr、Cu以Sc作内标物质,Cd以In作内标物质。

1.3.2 供试品溶液的制备

粉碎过筛芡实样品,混匀备用,精密称取芡实粉末0.5 g,将其放在微波消解罐中,加入硝酸10 mL混匀,在密闭条件下按照微波消解仪的设置程序进行消解:3 min升温至120 ℃,保持3 min;2 min升温至150 ℃,保持5 min;2 min升温至190 ℃,保持10 min。消解结束后,调节温度至130 ℃,让酸挥发至1~2 mL时,用超纯水少量多次洗涤消解罐,同时转移消解液至50 mL量瓶中,用水稀释定容至刻度,同时做样品空白。

1.3.3 仪器条件

等离子体气体流量:18 L·min-1;液氩压力:0.7 MPa;脉冲电压:800 V;RF射频功率:1 300 W;辅助气体流量:1.3 L·min-1;雾化气流速:0.85 L·min-1;样品冲洗时间:30 s;延迟时间:10 s;采样深度:7.5 mm;样品提升速率:1.0 L·min-1;调谐模式:碰撞模式KED。

2 结果与分析

2.1 方法学考察

2.1.1 线性关系及检出限

以11次空白溶液测定值计算仪器检出浓度。在电感耦合等离子体质谱仪中依次测定各质量浓度的标准品溶液,以测定值为纵坐标(Y),质量浓度为横坐标(X),制作标准曲线,结果见表1。5种重金属元素的r均>0.995,线性关系较好,Pb、Cr、Cd、Cu和Hg的检出限分别为0.014 μg·g-1、0.007 μg·g-1、0.005 μg·g-1、0.006 μg·g-1和0.002 μg·g-1。

2.1.2 加标回收率试验

精密称取芡实样品0.25 g,平行制备6份样品,分别加入一定量的各元素标准溶液,按1.3.2项下的供试品溶液制备方法进行制备,再按照1.3.3项下的仪器条件测定,分别计算芡实中5种元素的加标回收率和RSD,测定结果见表2。结果表明,5种元素的平均回收率为92.85%~98.28%,RSD为0.68%~4.04%,符合《中华人民共和国药典(2020年版)》四部药品分析方法学中回收率要求。

2.1.3 精密度试验

在5种元素系列标准溶液中,分别取标准曲线第3点溶液,重复进样6次测定,内标进样管插入0.1 μg·mL-1的内标溶液中,每种浓度重复测定6次,计算5种元素浓度的RSD。结果表明,Pb、Cd、Cr、Cu和Hg浓度测定值的RSD分别为1.2%、1.8%、1.7%、2.5%和1.6%,显示仪器精密度良好。

2.1.4 重复性试验

取同一批次芡实样品6份,按1.3.2项下的供试品溶液制备方法进行制备,按1.3.3项下的仪器条件进行测定,最后计算芡实中5种元素的含量以及RSD。结果表明,Pb、Cd、Cr、Cu和Hg元素的浓度测定值的RSD分别为3.6%、3.2%、1.2%、4.2%和3.6%,表明方法的重復性良好。

2.1.5 稳定性试验

取同一芡实供试品溶液,按照制备后0 h、3 h、6 h、9 h、12 h和24 h进样,计算芡实中5种元素的含量及其RSD。结果表明,Pb、Cd、Cr、Cu和Hg浓度测定值的RSD分别为3.04%、3.24%、1.02%、0.26%和0.91%,表明芡实样品溶液在24 h内稳定性良好。

2.2 样品测定

分别取在苏州、无锡、常州和湖州产区菜场和超市采集的12批次芡实,每批次样品都制备3份,按1.3.2项下的供试品溶液制备方法,制备样品溶液和相应的空白溶液,按1.3.3项下测定条件进行测定,取3次平均值,计算Pb、Cd、Cr、Cu和Hg 5种重金属含量,参考《中华人民共和国药典(2020年版)》中的部分中药材限量规定,对12批芡实的5种重金属元素是否超标进行分析。

2.2.1 芡实中重金属含量测定

对苏州、无锡、常州和湖州产区菜场和超市收集的12批次芡实进行Pb、Cd、Cr、Cu和Hg 5种重金属含量测定,结果见表3。测定的5种重金属的平均含量由高到低为Cu>Pb>Cr>Cd>Hg。在12批次芡实中,Cu的含量为4.571 0~10.644 6 mg·kg-1,平均值为6.85 mg·kg-1;Pb的含量为0.956 7~

2.240 7 mg·kg-1,平均值为1.36 mg·kg-1;Cd的含量为0.042 9~0.268 2 mg·kg-1,平均值为0.14 mg·kg-1;Cr的含量为0.423 1~2.313 9 mg·kg-1,平均值为1.25 mg·kg-1;Hg的含量为未检出~0.257 4 mg·kg-1,平均值为0.11 mg·kg-1。参照《中华人民共和国药典(2020年版)》中部分药材重金属含量限值要求(Pb≤

5 mg·kg-1,Cu≤20 mg·kg-1,Cd≤0.3 mg·kg-1,Cr≤2 mg·kg-1,Hg≤0.2 mg·kg-1),比较测定结果,所测12批芡实样品中Pb、Cu、Cd 3种重金属含量均未超过限量值,而采自无锡的3批样品中有1批样品出现了Cr超标的情况,采自湖州的3批样品中有1批样品出现Hg超标的情况,应该与芡实生长的环境气候以及土壤污染程度相关。

2.2.2 苏州、无锡、常州和湖州不同产区芡实重金属含量比较

芡实作为药食同源物质,是太湖水八仙之一,在太湖流域被广泛食用,比较苏州、无锡、常州和湖州不同产区芡实重金属含量。由图1可知,芡实样品中Cu含量普遍较高,苏州地区Cu含量平均值最高,常州地区Pb、Cd含量平均值最高,无锡地区Cr含量平均值最高,湖州地区Hg含量平均值最高。相关文献显示,Cu主要来源于农药和工业废水的排放,Pb主要来源于生活污水和农业污染物的排放,部分Pb來源于汽油燃烧和工业排放,Cd来源于冶炼工业,Cr来源于电镀、合金等制造业,Hg来源于化石燃料及石油衍生品的燃烧[5-6]。太湖流域属于长三角经济发达地区,苏州、无锡、常州和湖州是该区域工业重镇,在工业生产中会产生较多的重金属污染。

3 结论

重金属主要来源于交通排放、农业污染和煤炭燃烧,太湖流域隶属长三角经济发达地区,区域内工业生产、农业活动等生产生活是重金属污染的源头,本研究参照《中华人民共和国药典(2020年版)》中部分药材重金属含量限值要求对12批次芡实样品中重金属污染情况进行分析发现,采自无锡的3批样品中有1批样品出现了Cr超标的情况,采自湖州的3批样品中有1批样品出现Hg超标的情况,可能与当地工业生活影响芡实生长环境有关。部分重金属超标对芡实食用安全性造成一定影响,应引起注意。

参考文献

[1]张杰,郭西亚,曾野,等.太湖流域河流沉积物重金属分布及污染评估[J].环境科学,2019,40(5):2202-2210.

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[3]吴振宇,艾林芳,田月,等.微波消解-ICP-MS法同时测定中草药中10种重金属元素[J].湿法冶金,2020,39(5):445-450.

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