ICP-MS法同時測定花生中6種重金屬含量及健康風險評估

王 曉，高 潔，邵 麗

（1.棗莊海關(guān)，山東棗莊 277000；2.濟寧海關(guān)，山東濟寧 272000）

花生是全球的五大油料作物之一，在全世界范圍內(nèi)種植廣泛，中國、印度和非洲為主產(chǎn)區(qū)。中國花生種植面積及產(chǎn)量居世界第一位，占全球總產(chǎn)量的40%以上[1]。近幾年我國花生產(chǎn)量超過1 700萬t，花生產(chǎn)量居世界第一，花生消費整體保持穩(wěn)定增長態(tài)勢[2]。我國花生出口屬于凈出口，是增加國民收入的一種重要經(jīng)濟作物，而且富含大量的維生素及軟磷脂，豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸等，被消費者廣泛食用[3]。花生是棗莊市主要經(jīng)濟作物之一，近年來，隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、品種不斷引進和更新以及花生栽培技術(shù)的推廣，棗莊市花生的生產(chǎn)水平穩(wěn)步提高，先后被列為花生高產(chǎn)開發(fā)基地和花生標準化生產(chǎn)基地[4]。

重金屬對人體健康存在微量劇毒、長期積累、不可逆轉(zhuǎn)等危害，例如人體攝入過量鎘會導致人體腎功能阻礙；攝入過量鉛會損傷大腦中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)，導致兒童智力下降；攝入過量銅會對人體健康造成非致癌效應[5-6]。黎紅亮等[7]研究指出花生對重金屬有一定的耐性和積累能力，花生根、莖、葉對重金屬Pb、Cu、Cd積累性較強，其中Cd在花生根、莖、葉中的富集系數(shù)都高于4，為土壤本底值的5～6倍。CHAUDHURI等[8]指出Cd向花生根系和莖葉遷移的效率顯著高于Ni、Zn、Pb和Cr。因此針對性研究花生中重金屬的含量及對人體的健康風險顯得尤為必要。目前因電感耦合等離子體質(zhì)譜法可實現(xiàn)多元素同時測定，且具有線性范圍寬、靈敏度高等優(yōu)點，成為檢測食品中重金屬的首選方法[9-12]。筆者以棗莊市售花生為研究對象，探究微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定花生中6種重金屬（Cu、As、Cd、Cr、Pb和 Ni）含量的方法，并采用國際上常用的風險評估模型（Target Hazard Quotient/Total Target Hazard Quotients，THQ/TTHQ）分析市售花生對成人和兒童造成的健康風險。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

銅、砷、鎘、鉻、鉛、鎳標準溶液（10 mg·L-1，美國安捷倫公司）；Li、Y、Tl、Ce和Co調(diào)諧液（10 mg·L-1，美國安捷倫公司）；45Sc、72Ge、115In和209Bi內(nèi)標液（100 mg·L-1，美國安捷倫公司）；硝酸（UPS級，美國默克）；水為超純水。

研究樣品采購于棗莊9個不同農(nóng)貿(mào)市場共計185批次，來自同一市場的樣品均勻混合成一個樣品，樣品批號標記為Y1—Y9（Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8和Y9），采集樣品批次分別為20批、30批、15批、11批、23批、17批、10批、29批和30批。

1.2 儀器

7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國安捷倫公司）；Milli-Q Advantage A10超純水儀（美國Millilpore公司）；MARS-5型微波消解儀（美國CEM公司）；VB24 Plus趕酸系統(tǒng)（萊伯泰科有限公司）；AL104電子分析天平（萬分之一，梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將樣品研磨、混勻，精確稱取樣品0.5 g（精確到0.001 g）于100 mL聚四氟乙烯消解罐中，加入4 mL硝酸1 mL30%過氧化氫溶液，加蓋密封，靜置30 min。將消解罐對稱放入微波消解儀中，開啟通風櫥，按設定好的微波消解程序進行消解。微波消解程序升溫如下：1 500 W下升溫至140 ℃，保持15 min；最終升溫至160 ℃，保持25 min。消解完成后，待消解液冷卻至60 ℃以下，取出消解罐。將消解罐放在趕酸架上于100 ℃加熱30 min。將消解液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度，搖勻，同時做空白實驗，待分析。

1.3.2 標準溶液的制備

精密量取銅、砷、鎘、鉻、鉛和鎳標準溶液適量，用5%硝酸稀釋成系列標準混合溶液，其中銅元素的質(zhì)量濃度為 0 μg·L-1、10 μg·L-1、50 μg·L-1、100 μg·L-1、300 μg·L-1和 500 μg·L-1；砷、鎘、鉻、鉛、鎳元素的質(zhì)量濃度為 0 μg·L-1、1 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、30 μg·L-1和 50 μg·L-1。

1.3.3 內(nèi)標溶液的制備

精密量取內(nèi)標標準溶液適量，用5%硝酸稀釋成每1 mL含1 μg的內(nèi)標使用液。

1.3.4 儀器工作參數(shù)

儀器工作參數(shù)見表1。將儀器性能調(diào)至最佳狀態(tài)，查看性能報告，再用質(zhì)譜調(diào)諧液優(yōu)化電感耦合等離子體質(zhì)譜儀儀器條件，排除質(zhì)譜干擾。同時選擇內(nèi)標元素進行校正，6種元素63Cu、75As、111Cd、52Cr、208Pb、60Ni，內(nèi)標校正元素分別選擇為72Ge、72Ge、115In、45Sc、209Bi、45Sc， 內(nèi) 標 回 收 率 應 在80%～12%。儀器自動繪制標準曲線。

表1 lCP-MS測定工作參數(shù)

1.3.5 重金屬接觸人體的健康風險評價方法

靶標危害系數(shù)（Target Hazard Quotients，THQ）法是一種用于評估人體通過食物鏈攝取重金屬產(chǎn)生風險的方法，該方法于2000年由美國環(huán)保署提出，THQ用于評價單一重金屬的健康風險。對于不同年齡的人群參數(shù)不同，式中各參數(shù)如表2所示。計算結(jié)果若THQ值＜1.0，則認為人體負荷的重金屬對人體健康造成的影響不明顯。計算公式為

表2 花生的THQ評估參數(shù)匯總

當存在一種以上的毒性物質(zhì)時，彼此之間的聯(lián)合作用應該引起重視，因此為了評價多種重金屬對人體健康的危害，引入了綜合危害指數(shù)TTHQ，它表示多污染、多暴露途徑下綜合非致癌總風險的大小。TTHQ值≤1.0，表明人體不會受到明顯的傷害，而TTHQ值＞1.0，表明人體健康受危害的可能性很大。計算公式為

在該研究中，采用Origin 8.0軟件制圖，用Excel 2003計算和分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法學考察

2.1.1 線性關(guān)系考察

測定各個元素的標準系列溶液，以元素質(zhì)量濃度為橫坐標（X，μg·L-1），待測元素與內(nèi)標元素響應值的比值為縱坐標（Y）繪制標準曲線，進行線性回歸，得到6種元素的回歸方程，結(jié)果見表3。各元素在相應質(zhì)量濃度內(nèi)線性關(guān)系良好（r＞0.998 6）。

2.1.2 檢出限與定量限

將樣品空白溶液在相同條件下連續(xù)測定11次，以測定結(jié)果的3倍標準偏差所對應的質(zhì)量濃度值為檢出限，以10倍標準偏差所對應的質(zhì)量濃度值為定量限。各元素的檢出限在0.002～0.200 mg·kg-1，定量在0.005～0.500 mg·kg-1，如表3所示。

2.1.3 精密度實驗

取配制好的混合對照品溶液（銅標準溶液200 μg·L-1、砷、鎘、鉻、鉛標準溶液20 μg·L-1）在“1.3.4”儀器條件下，連續(xù)測定6次，以測得濃度計算，RSD均≤3.5%，表明本方法具有良好的儀器精密度，結(jié)果如表3所示。

表3 標準曲線、精密度和檢出限

2.1.4 加標回收實驗

取同一批號的花生樣品3份，分別加入低、中、高3個濃度水平的混合標準溶液，重復測定6次，取平均值，計算加標回收率，結(jié)果見表4，加標回收結(jié)果在88.79%～94.81%。

表4 加標回收試驗測定結(jié)果

2.2 樣品的測定

按照“1.3.1”前處理，在“1.3.4”儀器條件下測定185批次花生樣品中Cu、As、Cd、Cr、Pb和Ni 6種元素含量，結(jié)果見表5。從表5可以看出，不同產(chǎn)地的重金屬元素含量差異較大，這可能與花生種植環(huán)境、土壤、水分等外界因素有關(guān)。所測6種元素中，As的檢出率為33.3%，Ni的檢出率只有22.2%，其他4種元素Cu、Cd、Cr、Pb含量分別為2.3～8.2 mg·kg-1、0.09 ～ 0.37 mg·kg-1、0.19 ～ 0.72 mg·kg-1、0.16～0.49 mg·kg-1，重金屬平均含量高低依次為Cu＞ Cr＞ Pb＞ Cd。

表5 樣品測定結(jié)果（單位：mg·kg-1）

2.3 重金屬含量的健康風險評估

185批次花生中As、Ni兩種元素的檢出率較低且都在檢出限附近，因此，此處僅對Pb、Cd、Cr和Cu共4種元素進行THQ和TTHQ分析，結(jié)果見表6。結(jié)果表明，無論成人還是兒童，6種元素THQ和TTHQ值均小于1，表明6種重金屬元素通過花生攝入對人體健康無明顯危害。但是，無論成人還是兒童，6種重金屬通過花生的攝入對人體造成的健康風險順序均為Cd＞Cu＞Cr＞Pb。其中，Cd對人體的健康風險最高，占總THQ值的貢獻比為36%，這與黎紅亮[7]、CHAUDHURI[8]等的研究中指出的花生對Cd元素的富集能力最強保持一致，其次是Cu和Cr兩種元素，占總貢獻值的49%，因此Cd、Cu、Cr這3種元素是通過花生攝入對人體健康造成風險的主要元素。而對比分析9個批次6種重金屬的TTHQ指數(shù)顯示，重金屬暴露接觸對兒童的健康風險略高于成人。這與ZHENG[14]等的研究結(jié)論一致，即相同環(huán)境下兒童的重金屬健康風險要高于成年人。

表6 花生重金屬THQ、TTHQ

3 結(jié)論與討論

本研究建立了微波消解ICP-MS在線內(nèi)標法同時測定花生中 Cu、As、Cd、Cr、Pb和 Ni共 6種元素含量的方法，并通過方法學驗證考察了該方法的穩(wěn)定性、準確性和可靠性。實驗表明，本研究建立的該方法 6種元素（Cu、As、Cd、Cr、Pb和Ni）的線性回歸方程相關(guān)系數(shù)均大于0.998 6，儀器精密度RSD均小于3.5%，加標回收率集中在86.41%～101.36%，適用于花生中6種元素的準確快速測定。

根據(jù)膳食評價結(jié)果可知，棗莊市售花生中各重金屬含量對人體健康風險較低，THQ值和TTHQ值均小于1，這可能與人體食物攝入的多樣性和花生日攝入量較少有很大關(guān)系。