涼山州苦蕎中重金屬元素調(diào)查研究及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

摘 要：涼山州作為中國(guó)糧食行業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)定的“中國(guó)苦蕎之都”，是國(guó)內(nèi)苦蕎種植面積最大、苦蕎產(chǎn)量最高、苦蕎生產(chǎn)加工企業(yè)分布最多的地級(jí)市。本研究主要選取2021—2023年3年來(lái)，涼山州內(nèi)17個(gè)縣（市）主要苦蕎種植區(qū)的261份苦蕎樣品，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)苦蕎樣品中的鉛、鎘、砷、汞、鉻5種重金屬元素的含量進(jìn)行檢測(cè)，并依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中規(guī)定的限量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。采用常用的重金屬污染評(píng)估法對(duì)苦蕎樣品中重金屬含量進(jìn)行研究評(píng)估，并結(jié)合單一、復(fù)合危害系數(shù)法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，評(píng)估苦蕎中重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)評(píng)估，5種重金屬元素對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)較低，可見(jiàn)涼山州苦蕎的安全狀況總體良好。

關(guān)鍵詞：涼山州；苦蕎；重金屬；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

Abstract： As the “Capital of Tartary Buckwheat in China” recognized by the China Grain Industry Association， Liangshan prefecture is the prefecture level city with the largest planting area， highest production， and the most distribution of tartary buckwheat production and processing enterprises in China. This study mainly selected 261 tartary buckwheat samples from the main tartary buckwheat planting areas in 17 counties （cities） in Liangshan prefecture from 2021 to 2023. The content of lead， cadmium， arsenic， mercury， and chromium in tartary buckwheat samples was strictly tested according to national standards， and evaluated based on the limit standards specified in GB 2762—2022. The commonly used heavy metal pollution assessment method was used to study and evaluate the heavy metal content in tartary buckwheat samples， and a risk assessment model combining single and composite hazard coefficient methods was used to assess the health risks of heavy metals in tartary buckwheat to humans. After evaluation， the health risks posed by the five heavy metal elements to the human body are relatively low， indicating that the overall safety status of bitter buckwheat in Liangshan prefecture is good.

苦蕎屬于蓼科蕎麥屬植物，在我國(guó)西南地區(qū)已有3 000年以上的種植歷史，特別是以涼山州為中心的西南高寒山區(qū)、二半山區(qū)，獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候條件非常適合苦蕎生長(zhǎng)，因此苦蕎一直是當(dāng)?shù)孛癖姷闹饕Z食作物。涼山州作為中國(guó)糧食行業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)定的“中國(guó)苦蕎之都”，是國(guó)內(nèi)苦蕎種植面積最大、苦蕎產(chǎn)量最高、苦蕎生產(chǎn)加工企業(yè)分布最多的地級(jí)市。隨著消費(fèi)者對(duì)苦蕎品質(zhì)要求的不斷提高，苦蕎的質(zhì)量安全也受到許多關(guān)注。重金屬污染是食品質(zhì)量安全中主要污染物之一[1]，重金屬在人的身體中長(zhǎng)期積累，會(huì)對(duì)人體造成多種器官損害[2-3]，因此，預(yù)測(cè)食品中重金屬污染的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)是必要的。本研究選取2021—2023年間涼山州17個(gè)縣（市）主要苦蕎種植區(qū)的261份苦蕎樣品，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)樣品中鉛、鎘、砷、汞、鉻5種重金屬的含量，并參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）[4]進(jìn)行限量判定。采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)苦蕎中重金屬含量進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合靶標(biāo)危害系數(shù)法評(píng)估重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)，為涼山苦蕎的食用安全性提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2021—2023年，在涼山州17個(gè)縣（市）選取當(dāng)?shù)仄髽I(yè)、專(zhuān)業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)、門(mén)市、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、批發(fā)市場(chǎng)、超市、散戶(hù)等8個(gè)場(chǎng)所采集苦蕎樣品，樣品2021年101份、2022年80份、2023年80份，共計(jì)261份，產(chǎn)地均為涼山州17個(gè)縣（市）所屬轄區(qū)。樣品自然晾曬干后脫殼，去除雜質(zhì)后研磨成粉，密封保存待測(cè)。

1.2 主要儀器與試劑

儀器：電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（350D），PErkinElmer公司；原子熒光光度計(jì)（AFS-930），北京吉天儀器有限公司；電子天平（BSA124S），賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；微波消解儀[GT-400（M6）]，Anton Paar公司。

試劑：砷標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB G 62027-90）、鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB G 62071-90）、鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB G 62040-90），均購(gòu)于鋼研納克檢測(cè)技術(shù)股份有限公司；汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 04-1729-2004）、鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液（GSB 04-1723-2004），均購(gòu)于國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心，5種標(biāo)液的質(zhì)量濃度均為1 000 μg·mL-1；濃硝酸（優(yōu)級(jí)純，濃度67.0%～70.0%），購(gòu)于賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為純水機(jī)制備的去離子水。

1.3 檢測(cè)方法以及方法檢出限、方法定量限

苦蕎樣品中5種元素的檢測(cè)方法以及方法檢出限、方法定量限見(jiàn)表1。

1.4 限量要求與質(zhì)量控制

根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）對(duì)苦蕎樣品中5種重金屬元素的限量值進(jìn)行判定，具體見(jiàn)表1[5-6]。同時(shí)，在檢測(cè)過(guò)程中，為有效提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確度，本研究在苦蕎樣品檢測(cè)過(guò)程中實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制[7]。采用的質(zhì)控措施包括標(biāo)準(zhǔn)曲線校準(zhǔn)[使用5個(gè)濃度梯度以上的標(biāo)準(zhǔn)溶液（除空白外），濃度范圍覆蓋樣品的濃度，最低濃度點(diǎn)接近方法檢出限，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)要大于0.999]、平行質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)物（質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的平行測(cè)定值在標(biāo)準(zhǔn)值的不確定度范圍內(nèi)）和平行空白（空白樣品各平行的測(cè)定結(jié)果接近檢出限）。

1.5 重金屬元素的評(píng)估方法

本研究依據(jù)GB 2762—2022，采用重金屬污染指數(shù)法對(duì)苦蕎樣品中的重金屬含量進(jìn)行評(píng)估[8-10]，并運(yùn)用靶標(biāo)危害系數(shù)法進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[11-12]。

1.5.1 污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法是一種基于元素背景值的評(píng)估方法，用于衡量重金屬元素的累積污染程度，該方法為其他污染指數(shù)法和污染分級(jí)體系奠定了基礎(chǔ)[13]。本研究通過(guò)對(duì)苦蕎樣品中單一重金屬元素的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，為綜合污染分析提供了重要依據(jù)。計(jì)算公式為

式中：Pi表示重金屬i的單因子污染指數(shù)；Ci是重金屬i的實(shí)測(cè)結(jié)果值，mg·kg-1；Si為重金屬i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg·kg-1。標(biāo)準(zhǔn)限量值參照GB 2762—2022。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織關(guān)于食品污染監(jiān)測(cè)中低水平數(shù)據(jù)的處理要求，對(duì)于未檢出（即污染物含量低于方法檢出限）的樣品，處理方式如下：若樣品中污染物的未檢出率低于60%，則將低于方法檢出限的數(shù)值按檢出限的1/2進(jìn)行賦值計(jì)算；若未檢出率超過(guò)60%，則將所有低于方法檢出限的數(shù)值直接按檢出限進(jìn)行賦值計(jì)算[14-15]。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是一種廣泛應(yīng)用于環(huán)境綜合污染評(píng)估的方法，其特點(diǎn)在于同時(shí)考慮了單因子污染指數(shù)的平均值和最大值，并特別強(qiáng)調(diào)了高濃度重金屬元素對(duì)污染程度的顯著影響。該方法因其科學(xué)性和實(shí)用性，成為國(guó)內(nèi)外環(huán)境評(píng)價(jià)中最常用的綜合污染指數(shù)計(jì)算方法之一[16]。計(jì)算公式為

式中：Pz是內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；Pmax是單因子污染指數(shù)Pi的最大值；Pave是單因子污染指數(shù)Pi的平均值。評(píng)價(jià)指標(biāo)涵蓋污染程度和水平，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2[17-18]。

1.5.2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

靶標(biāo)危害系數(shù)法是一種評(píng)估重金屬元素健康風(fēng)險(xiǎn)的方法，分為單一和多種。單一重金屬元素的危害系數(shù)（Target Hazard Quotients，THQ），而多種重金屬元素的危害系數(shù)（Total Target Hazard Quotients，TTHQ）[19]，當(dāng)THQ或TTHQ的值小于1時(shí)，表明暴露人群不存在明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)THQ或TTHQ的值大于或等于1時(shí)，則意味著暴露人群可能面臨一定的健康風(fēng)險(xiǎn)[20]。相關(guān)計(jì)算公式如下。

式中：Ef表示重金屬元素的年暴露天數(shù)，設(shè)定為365 d/年；Ed為暴露年限，設(shè)定為70年；Fir為人均每日攝入量，結(jié)合涼山地區(qū)的民族飲食習(xí)慣和《中國(guó)居民膳食指南》，設(shè)定為0.10 kg/（d·人）[21]；C為食品中的重金屬含量，設(shè)定為本研究科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)，mg·kg-1；Rfd是參考劑量，具體設(shè)定如下：鎘（Cd）0.000 83 mg·（kg·d）-1、鉛（Pb）0.003 5 mg·（kg·d）-1、鉻（Cr）0.003 mg·（kg·d）-1汞（Hg）0.000 57 mg·（kg·d）-1、砷（As）0.003 mg·（kg·d）-1[8，9，11，22-23]；Wab為人體平均體重，設(shè)定為60 kg；Ta是非致癌性平均暴露時(shí)間，Ta＝Ed×365（d）。

2 結(jié)果與分析

2.1 苦蕎的重金屬含量

由表3可知，261份苦蕎樣品中5種重金屬元素的檢出率由大到小為鎘（Cd）91.3%、鉻（Cr）73.3%、鉛（Pb）54.2%、砷（As）43.2%和汞（Hg）4.2%。根據(jù)GB 2762—2022標(biāo)準(zhǔn)判定，苦蕎樣品中超標(biāo)樣品份數(shù)為鉛（Pb）超標(biāo)2份，鉻（Cr）超標(biāo)1份，超標(biāo)率分別為鉛（Pb）0.76%和鉻（Cr）0.38%。其余元素均未超標(biāo)。

2.2 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.2.1 苦蕎重金屬污染指數(shù)

苦蕎樣品中5種重金屬元素的污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表4。具體來(lái)看，Pmax=PCd＝0.375、Pmin＝PAs＝0.052、Pave=0.221。所有元素的單因子污染指數(shù)均低于0.7，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)為0.218，表明污染程度均為安全且清潔。

2.2.2 靶標(biāo)危害系數(shù)

如表5所示，苦蕎中THQ最大值為鉻（Cr）0.100 0，最小值為汞（Hg）0.009 9。5種重金屬元素的復(fù)合健康風(fēng)險(xiǎn)值TTHQ為0.229 6，可見(jiàn)其THQ值和TTHQ值均遠(yuǎn)小于1。研究結(jié)果表明，通過(guò)膳食途徑攝入苦蕎中重金屬元素對(duì)人體產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)較低。

3 討論與結(jié)論

根據(jù)GB 2762—2022標(biāo)準(zhǔn)中限量值規(guī)定，對(duì)2021—2023年涼山州轄區(qū)內(nèi)17個(gè)縣（市）的261份苦蕎樣品進(jìn)行重金屬污染檢測(cè)。結(jié)果表明，苦蕎樣品中超標(biāo)樣品份數(shù)為鉛（Pb）2 份，鉻（Cr）1 份，超標(biāo)率分別為鉛（Pb）0.76% 和鉻（Cr）0.38%。本研究運(yùn)用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法以及靶標(biāo)危害系數(shù)法，對(duì)苦蕎中5種重金屬元素的污染程度進(jìn)行了深入分析。評(píng)估結(jié)果顯示，這5種重金屬元素對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)處于較低水平，從而表明涼山州所產(chǎn)苦蕎的安全性總體令人滿(mǎn)意。

對(duì)于那些測(cè)定值超出限量標(biāo)準(zhǔn)的苦蕎樣品，其污染根源的探究指向了種植環(huán)境的影響[24]。例如，若苦蕎生長(zhǎng)于金屬冶煉廠的輻射范圍內(nèi)，便可能遭受污染。此外，當(dāng)苦蕎經(jīng)歷加工流程，轉(zhuǎn)化為各式食品時(shí)，經(jīng)過(guò)一連串精細(xì)的工藝處理，其內(nèi)部重金屬的含量還將得到進(jìn)一步的削減與凈化。另外，苦蕎中重金屬元素進(jìn)入人體內(nèi)的消化階段不同也會(huì)導(dǎo)致其毒性大不相同。有研究表明[25]，鎘（Cd）在胃階段生物可給性分別為36.40%和9.84%，腸階段分別下降到0.91%和 0%，因此有必要加強(qiáng)其生物可給性的研究。

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作者簡(jiǎn)介：李芮（1989—），女，四川木里人，碩士，高級(jí)農(nóng)藝師。研究方向：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)。

通信作者：左鳳（1981—），女，四川蓬安人，本科，高級(jí)農(nóng)藝師。研究方向：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)。E-mail： 605601975@qq.com。