新疆紅棗鎳含量差異分析及來源

何偉忠 - 閆巧俐 - 鄭 力ZNG 張紅艷 - 劉夢嬌 - 王 成

(1. 新疆農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2. 新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；3. 新疆大學生命科學與技術學院，新疆 烏魯木齊 830046)

紅棗是中國種植的重要經濟林木，栽培區域涉及新疆、山東、河北、陜西等多個省份，年產量占世界總產量的98%[1]，其中新疆紅棗年產量超過3.00×106t，位列各省首位，屬優勢特色農產品[2]。進入新時期，質量安全已經成為區域優勢農產品產業穩定、持效發展的重要因素。前人[3]研究顯示：鎳為一種重金屬，具有引起炎癥、誘發鼻癌、肺癌、神經衰弱、導致系統紊亂、降低生育能力、致畸和致突變等毒害作用，并對多種農產品的質量安全造成了不良影響。如Anastacio等[4]的研究顯示：葡萄牙市售4種不同品牌21個果汁樣品中，13個樣品鎳含量超標；Kruszewski等[5]認為波蘭巧克力中含有的鎳對兒童健康有風險；Islam等[6]的研究表明：孟加拉蔬菜、水果、魚等食物中鎘、鎳、砷、鉻和鉛的每日攝入量高于最大耐受每日攝入量；此外伊朗[7-8]、印度[9]、土耳其[10]等也有區域飲用水、巧克力、糖果、水果、蔬菜質量安全存在鎳危害的報道。與國外相似，中國也存在鎳危害農產品質量安全的報道，如陳同斌等[11]的研究得出：鎳對部分人群存在一定的健康風險；關卉等[12]的研究表明雷州半島農產品中鎳對人體存在一定的健康風險。

芮玉奎等[13]、徐曉琴等[14]、魏鴻雁等[15]、辛永清等[16]先后對冬棗、沙棗、靖遠小口棗中的鉻、砷、鎘等重金屬含量及其危害水平進行分析，結果表明樣本中上述重金屬對紅棗質量安全水平的影響都不高。但由于種種原因，鮮見重金屬鎳對紅棗質量安全影響程度的系統研究報道。針對此不足，本團隊[17]前期開展了多種重金屬(包括鎳)對新疆紅棗質量安全危害水平的研究評估，結果表明：較鎘、鉻、砷、鉛，鎳對新疆紅棗質量安全的影響相對較高。在此基礎上，本試驗進一步根據2014年和2016年新疆主產區152份紅棗樣品鎳含量，通過四分位差法，分別探討了不同年份、品種及產區樣品鎳含量的差異；并選擇果實鎳含量不同的棗園，結合不同土層鎳含量分布，探討紅棗果實中鎳的來源，以期為輸入途徑研究所需代表性品種、典型區域的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅棗：駿棗(Ziziphusjujubecv. ‘Junzao’)、灰棗(Zizyphusjujubacv.‘Huizao’)和哈密大棗(Zizyphusjujubacv.‘Hamidazao’)，各品種的主要栽培種植區域分布：駿棗，阿克蘇地區、喀什地區、和田地區；灰棗，巴州地區、阿克蘇地區、喀什地區；哈密大棗，哈密地區。按照上述種植分布，團隊分別于2014年10月和2016年10月，赴主產縣市，按照GB/T 8855—2008采集紅棗樣品152份，如表1所示。每個棗園選定0.20 hm2，按照蛇形，采集3 kg，為1份；采集的紅棗果實經清洗、去核、打漿后置于冰柜中冷凍備用。采集地點和品種隨機編輯為地區1～地區5和品種1～品種3；

土壤：選擇3個產出紅棗果實鎳含量不同的棗園(表2)，在棗園兩端和中部分別采集0～20，20～40，40～60，60～80，80～100，100～120 cm深土壤。灌溉水和有機肥(雞糞)采自棗園A。土壤樣品經陰干，過80目篩后備用；有機肥經粉碎、過80目篩后備用；

表1 不同地區、品種及年份紅棗樣品數量

表2 土壤樣品采集棗園產出紅棗鎳含量

鎳標準溶液、標準物質(蒜粉)：國家標準物質中心；

內標溶液(鍺)：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；

硝酸：優級純，德國默克股份兩合公司；

氫氟酸：優級純，西安化工廠。

1.2 儀器與設備

電子天平：BSA223S型，德國賽多利斯公司；

微波消解儀：Mars 6型，美國CEM公司；

電感耦合等離子體質譜儀：iCAPQC型，美國Thermo公司。

1.3 鎳含量的定量分析

參照GB 5009.268—2016，略有改進。稱取1.00 g樣品于消解管中，加入8 mL濃硝酸，放入微波消解儀消解。升溫參數：溫度分別為120，150，190 ℃，升溫時間均設置為5 min，保持時間分別為5，10，20 min。

取下樣品冷卻至室溫排酸，待煙散盡后，用超純水將已澄清透明呈微黃色的消解液定容至50 mL。通過電感耦合等離子體質譜儀進行樣品中鎳含量的研究分析，操作參數為：射頻功率1 500 W,等離子體氣流量15 L/min，載氣流量0.8 L/min，輔助氣流量0.4 L/min，氦氣流量4 L/min，霧化室溫度2 ℃，樣品提升速率0.3 r/s，同心霧化器，鎳采樣錐，采樣深度8～10 mm，采集模式為跳峰，每峰檢測3點，重復3次。

1.4 數據處理與統計分析

采用SPSS 20.0軟件，通過四分位差法，依次計算數據的百分位數值P25、P50、P75及平均值，探討數據的整體分布情況。

2 結果與分析

2.1 不同年份紅棗果實鎳含量差異分析

表3為2014年和2016年樣品鎳含量及其分布。2014年樣品鎳含量極大值、極小值和平均值分別為0.24，0.05，0.12 mg/kg，均低于2016年對應的。

表3 2年份紅棗鎳含量及其分布

含量分布：2016年樣品P50和P75均為0.20 mg/kg，高于2014年對應的(0.12，0.14 mg/kg)。說明：2016年樣品鎳含量相對較高。

2.2 不同品種紅棗果實鎳含量差異分析

由表4知：3個品種中，品種1鎳含量整體低于品種2和品種3，這主要體現在品種1鎳含量極大值、極小值、平均值、P25、P50、P75均未高于品種2和品種3所對應的數值。

品種2鎳含量最大值、最小值、平均值高于品種3，分別為0.40，0.08，0.19 mg/kg；且品種2的P25和P50分別為0.11，0.20 mg/kg，也均高于品種3，其中品種2的P50是品種3P50的2倍。說明：品種2鎳含量整體高于其他2個品種。

為盡量排除產區對紅棗鎳含量的影響，進一步對同一產區品種2和品種3樣本鎳含量及其分布進行了分析，結果如表5所示。

表4 不同品種鎳含量及其分布

表5 同一區域品種2和品種3鎳含量及其分布

從表5可以看出：地區3產出的品種2和品種3樣本鎳含量極大值、極小值、平均值、P25、P50、P75相近。地區4品種2樣本鎳含量平均值為0.186高于品種3；且從含量分布分析，品種2 的P50為0.20 mg/kg，而品種3的P50則顯著較低，僅為0.1 mg/kg，進一步說明：品種2鎳含量及其分布整體高于品種2，3個品種中，鎳對品種2質量安全的影響相對較高。

殷敬峰等[18]的研究表明：不同遺傳背景水稻品種糙米鎘、銅、鋅的富集水平存在顯著差異；曾露蘋等[19]研究發現：3個木薯品種中，華南8號對銅、鋅、鎘的總富集量系數最大；吳傳星[20]的報道顯示：不同玉米品種富集砷的順序為：成單30>川單428>正紅311>隆單8>川單418等。前人研究表明品種是影響農產品鎳富集水平的重要因素，由此分析，本試驗品種2鎳含量整體高于其他品種，可能是該品種富集鎳的能力高于其他品種。

2.3 不同產區紅棗果實鎳含量差異分析

在明確鎳對品種2質量安全影響相對較高的基礎上，比較了不同產區品種2樣品鎳含量的差異，如表6所示：地區2樣品鎳含量最大值、最小值、平均值均高于其他2個地區，分別達0.40，0.08，0.20 mg/kg。

含量分布：地區3和地區4樣品的P25分別為0.11，0.13 mg/kg，與之相比，地區2樣品鎳P25則相對較高，為0.18 mg/kg，且地區2樣品鎳P75也高于其他2個地區，達0.23 mg/kg。說明：地區2產出紅棗果實鎳含量及其分布整體高于其他地區，鎳對新疆紅棗質量安全的影響存在區域性。

果品重金屬富集水平與其栽培種植環境密切相關[21]。植物中鎳主要來源于土壤[11]，而影響土壤鎳含量的因素又較多，且存在一定復雜性，除了土壤本底外，降塵、灌溉用水(包括含鎳廢水)、固體廢棄物污染、農業投入品(包括豬糞、雞糞)等也是影響土壤中鎳含量的因素[22-23]。由此分析，本試驗地區2樣品鎳含量高于其他產區，可能與栽培種植環境及灌溉水、投入品等有關，以下，將結合灌溉水和肥料對紅棗果實中鎳的來源進行了探討。

表6 不同產區品種2鎳含量及其分布

2.4 紅棗果實中鎳來源的分析

根據2.1和2.2研究結果，以品種2為研究對象，選取棗果鎳含量不同棗園，分別對0～20，20～40，40～60，60～80，80～100，100～120 cm深土壤中的鎳含量進行了分析，結果如圖1所示。

字母不同表示同一棗園不同樣品之間差異顯著(P<0.05)

由圖1知：產出紅棗果實鎳含量高的棗園(棗園A)，0～20 cm土壤鎳含量平均值為37.43 mg/kg；與之相比，棗園B和棗園C 0～20 cm土壤鎳含量則相對較低，平均值分別為33.00，35.00 mg/kg，且隨深度，土壤鎳含量呈先下降后升高的變化趨勢；與之不同，產出紅棗鎳含量低的棗園(棗園B、C)，土壤鎳含量隨深度大致呈先升高后降低的變化趨勢。說明：紅棗中鎳輸入存在外源的可能性。

同時分析了棗園A灌溉水和有機肥(雞糞)中的鎳含量，結果表明：灌溉水和有機肥中均含有鎳，含量水平分別為：0.726 μg/L和11.6 mg/kg，進一步說明：鎳的輸入存在外源性。

鄭袁明等[23]、Genoni等[24]、Chen等[25]、Mapanda等[26]、Rattan等[27]的研究結果表明：土壤、大氣降塵、揚塵、灌溉用水等是農產品中鎳的富集來源；但也有報道顯示：農產品中的重金屬來源因種類和區域的不同，來源途徑亦有差異。如楊天偉[28]的研究顯示牛肝菌中的汞主要來源于大氣沉降，鎘主要來自土壤；孔樟良[29]的研究結果顯示：茶園土壤中的重金屬鉛、鎘和汞主要來源于大氣沉降；李曉念[30]認為川芎中的重金屬元素主要來源于土壤。地區2樣品中鎳的輸入途徑，仍需進一步的研究確證。

另外，現行國家相關標準中無紅棗鎳限量的詳細規定；傅逸根等[31]報道了食品中鎳的建議限量值，該限量值因農產品種類的不同而不同，為0.1～3.0 mg/kg，也無紅棗中鎳建議限量的詳細描述。因此開展紅棗中鎳限量的研究分析，進而科學判斷本試驗所述鎳含量水平會對紅棗消費安全產生何種程度的影響，也是今后需開展的重要研究內容之一。

3 結論

本研究結果顯示鎳含量整體2016年樣品高于2014年，說明重金屬鎳對受試區域紅棗質量安全的影響隨年份有加重的可能性，需加強關注。品種2鎳含量高于其他品種，地區2樣品鎳含量高于其他產區，表明品種2和地區2適合作為開展紅棗重金屬鎳相關研究分析的代表性品種和區域。紅棗中重金屬鎳的來源存在外源性，說明重金屬鎳對紅棗質量安全的影響具有可調控性。

形成相應的調控技術，是避免重金屬鎳對受試產區紅棗質量安全造成實質性危害的重要支撐。因此掌握代表性區域紅棗種植過程中農業投入品的使用種類，鎖定外源輸入途徑以及各途徑對紅棗鎳富集的貢獻水平，是仍需進一步深入研究明確的內容。