新疆賽里木湖凹目白鮭中6 種重金屬元素含量分析及食用安全性評(píng)價(jià)

鄧小蓉，趙志永，宋方圓，雷用東,*，馮 帆，張 建,*，張正紅

（1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，新疆 石河子 832000；2.石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆 石河子 832000；3.新疆農(nóng)墾科學(xué)院 農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，新疆 石河子 832000）

凹目白鮭（Coregonus autumnalis Pallas）屬鮭形目鮭科白鮭屬，為遷棲性溯河產(chǎn)卵冷水性魚類，原分布于俄羅斯北冰洋地帶[1]。1998年引入新疆塞里木湖，成為中國主要產(chǎn)地，賽里木湖水主要來源于山區(qū)降水和雪山融雪，水質(zhì)未受污染，凹目白鮭則完全攝食湖中天然餌料，因而被譽(yù)為“魚類中的有機(jī)食品”[2]。但隨著中國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，發(fā)展重心由東南部向西北地區(qū)傾斜，工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生大量的廢水，包括工業(yè)廢水和生活污水，以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水等[3]，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，賽里木湖或多或少亦受到污染，對(duì)特有魚類凹目白鮭的食品安全性評(píng)估變得尤為重要。凹目白鮭處于水生食物鏈的上層，以浮游動(dòng)物為主食，可通過呼吸、體表接觸和攝食等方式富集水體以及泥底的重金屬元素[4]，但重金屬元素在凹目白鮭魚體內(nèi)蓄積研究鮮見報(bào)道，國外研究主要集中于重金屬元素在白鮭魚體內(nèi)的含量，如Pb、As和Ni等元素在胃、腎、肝臟、表皮和肌肉等組織內(nèi)的蓄積分布情況研究[5-10]。其中，Ptashynskia等[9]研究顯示Ni在鯡形白鮭腸中的積累量最多，在胃、腎臟、肝臟、鰓、表皮和鱗片的積累量則取決于劑量和污染持續(xù)程度。Per-Arne等[10]研究也顯示金屬元素在不同魚體部位積累量不同，其在肌肉中含量最少，在肝臟和鰓中含量是最多的。除不同魚體組織中金屬元素含量不同的研究外，國外研究也在研究受金屬元素污染后白鮭魚的食用安全性評(píng)價(jià)[6,9,11]。近年來，魚體中所含對(duì)人體具有毒性的Pb、Hg和As等重金屬元素的分析檢測評(píng)價(jià)已引起人們的普遍關(guān)注，因此對(duì)新疆塞里木湖凹目白鮭的食用安全性評(píng)估尤為重要。本實(shí)驗(yàn)對(duì)賽里木湖凹目白鮭的肌肉、腸胰腺、皮、鱗、肝的重金屬元素進(jìn)行研究，并對(duì)賽里木湖凹目白鮭的重金屬污染程度和消費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析與評(píng)估。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

凹目白鮭，同一批次成年魚，平均單尾質(zhì)量在600 g左右，均采樣于新疆賽里木湖冷水魚養(yǎng)殖基地。

硝酸、雙氧水、硼氫化鉀、氫氧化鉀、硫脲均為優(yōu)級(jí)純。Pb、Cd、Cr、Hg、As、Ni單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液美國o2si公司。實(shí)驗(yàn)用水均為二級(jí)水和超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

MARS微波消解儀 美國CEM公司；BHW-09C趕酸爐 上海博通公司；Z-2000原子吸收光譜儀 日本日立公司；AFS-9230原子熒光儀 北京吉天公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品預(yù)處理

測定鮮活野生凹目白鮭的體長和體質(zhì)量，后置入聚乙烯袋中，存放于有冰塊的保溫箱內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室。隨即解剖取下肝胰臟、腸、鰓、皮、肌肉組織等，置于聚乙烯封口袋中在-20 ℃冰箱貯藏保存。測量前，取樣品30 g左右研磨至粉碎，放置于常溫處等待檢測。

1.3.2 質(zhì)量長度的測定[12]

隨機(jī)選取10 尾凹目白鮭，逐一對(duì)其體長和體質(zhì)量進(jìn)行測定，并按照式（1）計(jì)算質(zhì)量長度指數(shù)（K值），結(jié)果取平均值。

式中：m為魚體質(zhì)量/g；L為魚體長度/cm。

1.3.3 6 種重金屬元素含量的測定

將解凍的凹目白鮭肝胰臟、腸、鰓、皮、肌肉等組織進(jìn)行充分研磨，每個(gè)魚體組織做3 個(gè)平行樣本，密封保存。

Pb、Cr、Cd含量的測定：每個(gè)樣品各稱取3 g放置于錐形瓶內(nèi)，并用25 mL混酸（V（硝酸）∶V（高氯酸）=9∶1），浸泡過夜，再將樣品于電熱板上進(jìn)行加熱消化，消化液顏色呈無色透明或者淡黃色。冷卻后，將消化液移入50 mL容量瓶，用少量去離子水清洗錐形瓶3 次，合并后用硝酸溶液（1%）定容；每個(gè)樣品做3 組平行，進(jìn)行3 次測定，取平均值。采用石墨爐原子吸收光譜法測定Pb、Cr、Cd元素[13-15]，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

As和Hg含量的測定：每個(gè)樣品各稱取1 g放置于消解儀內(nèi)，加入5 mL硝酸浸泡30 min，將安全閥蓋好放入微波消解系統(tǒng)，選取1 200 W（100%功率），升溫時(shí)間為5 min，控制溫度在190 ℃，并保持15 min，消解完成后將消解液移入50 mL容量瓶，并用少量二級(jí)水清洗內(nèi)壁3 次，合并后定容。每種樣品做3 組平行，進(jìn)行3 次測定，取平均值，采用氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定As、Hg元素[16-17]，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

Ni含量的測定：每種樣品各稱取5 g放置于燒杯中，加入15 mL硝酸，浸泡過夜。先用砂子鋪滿電熱板，再將燒杯放于電熱板上加熱，等樣品發(fā)生劇烈反應(yīng)后，取下冷卻2 min，緩慢加入2 mL過氧化氫后加熱消解。加熱過程中不斷加入過氧化氫和硝酸，待不產(chǎn)生棕色氣體后，加入25 mL去離子水，再加熱煮沸去除多余的硝酸，操作2 次。加熱至溶液剩余1 mL左右時(shí)取下冷卻，并移入10 mL容量瓶中，用去離子水清洗燒杯3 次，合并后定容。每種樣品做3 組平行，進(jìn)行3 次測定，取平均值，采用原子吸收分光光度法測定Ni元素[18]，同時(shí)做空白實(shí)驗(yàn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

1.4.1 污染程度評(píng)價(jià)

檢測樣品中的重金屬含量，采用Excel和SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件作雙變量相關(guān)性分析，然后通過單因子污染指數(shù)法分析和評(píng)價(jià)6 種重金屬的污染程度。單因子污染指數(shù)法[19]通過式（2）表達(dá)出不同種重金屬在魚體不同組織中的污染情況：

式中：Pi為單因子污染指數(shù)；Ci為某種重金屬含量/（mg/kg）；Si為某種重金屬的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)/（mg/kg）。

以GB 2762—2017《食品中污染物限量》所規(guī)定的重金屬在食品中的最高限量為標(biāo)準(zhǔn)，Cd元素最高限量為0.1 mg/kg，Pb元素最高限量為0.5 mg/kg，Cr元素最高限量為2.0 mg/kg，As元素最高限量為0.1 mg/kg，Hg元素最高限量為0.5 mg/kg，Ni元素最高限量為0.1 mg/kg[20]。通過計(jì)算得出Pi小于0.2時(shí)，該樣品中重金屬的含量為健康水平，當(dāng)0.2≤Pi＜0.6，該樣品即為微污染水平；當(dāng)0.6≤Pi＜1.0，該樣品為中度污染水平；當(dāng)Pi＞1.0則該樣品為重度污染水平，即該測定樣品不可被銷售，對(duì)人體有重度危害。

1.4.2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

美國環(huán)保局（United States Environmental Protection Agency，USEPA）提出的目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)（target hazard quotients，THQ）是一種評(píng)價(jià)人體攝入化學(xué)污染物后引起的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[21]，以人體吸收量與參考量的比值為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算見式（3）：

式中：EF為人群暴露頻率（365 d/a）；ED為暴露時(shí)間（平均壽命70 a）；FIR為食品攝入率/（g/d）；C為食品中重金屬含量/（mg/kg）；RFD為口服參考劑量/（mg/（kg?d））；WAB為人體平均體質(zhì)量/kg；TA為非致癌性暴露平均時(shí)間（365 d/a×ED）。

當(dāng)THQ低于1時(shí)，可認(rèn)為無健康風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)THQ為1或者大于1時(shí)，可認(rèn)為不能排除可能存在的健康風(fēng)險(xiǎn)。

1.4.3 食用安全性評(píng)價(jià)

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)提出的基于暫定每周允許量（provisional tolerable weekly intake，PTWI）的PTWI方法[21]，同時(shí)為每種重金屬標(biāo)定了安全值域，所測量的數(shù)值必須在其區(qū)間之內(nèi)。具體測定每周平均重金屬攝入量的計(jì)算公式（4）為：

式中：EWI為每周平均重金屬攝入量/（μg/kg）；FIR為食品攝入率/（g/d）；C為食品中的重金屬含量/（mg/kg）；WAB為人體平均體質(zhì)量/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 賽里木湖凹目白鮭魚體體長質(zhì)量特征

在魚類學(xué)中，質(zhì)量長度指數(shù)（K值）為表示魚類適應(yīng)環(huán)境的生理狀態(tài)和營養(yǎng)狀況的綜合指標(biāo)之一，可以通過該指標(biāo)判斷魚體的生長狀況和成熟度[22-23]。統(tǒng)計(jì)得出賽里木湖野生凹目白鮭的個(gè)體平均體長為（24.9±1.0）cm、個(gè)體平均體質(zhì)量（600±23）g，計(jì)算得出K值為24.12 g/cm（n=10），稍高于箱式（K值為19.29 g/cm）和池塘（K值為18.50 g/cm）養(yǎng)殖的凹目白鮭[24]，結(jié)果與馬燕武等[25]報(bào)道的相符（塞里木湖凹目白鮭雌性魚體和雄性魚體K值分別為33.84、21.39 g/cm）。同時(shí)，K值被用來評(píng)價(jià)魚體自身?xiàng)l件狀況，其值大小與魚體身體狀況呈正相關(guān)[26]。從K值結(jié)果可看出，野生的凹目白鮭生長狀況更好。

2.2 金屬元素在魚體不同組織的含量分布及其相關(guān)性分析

2.2.1 金屬元素在魚體不同組織的含量分布特征

表1 不同組織中重金屬的平均含量（x ±s，n=6）Table 1 Average contents of heavy metals in different organs (x± s, n = 6)mg/kg

凹目白鮭魚體對(duì)重金屬元素的蓄積情況存在組織特異性，同一組織對(duì)不同重金屬元素的蓄積量不相同，不同組織對(duì)同類重金屬的蓄積量也不相同。如表1所示，Cd、As、Pb、Hg為凹目白鮭魚體內(nèi)主要蓄積的4 種重金屬元素，其中Cd、Pb、Cr、Ni的儀器檢出限分別為0.001、0.005、0.005、0.001 mg/kg，樣品數(shù)目超過所測總樣品半數(shù)（3 組）低于檢出限以未檢出計(jì)，各組織檢出的重金屬含量最后取平均值對(duì)凹目白鮭各器官重金屬蓄積量進(jìn)行分析，得出重金屬在凹目白鮭腸胰腺中蓄積量最大，在肌肉組織中蓄積量最少，與Deigweiher[26]和Per[27]等的研究結(jié)果一致，肌肉組織和肝臟中的含量差異不顯著，但二者均與皮、腸胰、鰓顯著性差異（P＜0.05）。通過查閱得出賽里木湖水質(zhì)各項(xiàng)I級(jí)，均屬于無污染，具體指標(biāo)為：As≤0.05 mg/kg、Hg≤0.000 05 mg/kg、Cd≤0.001 mg/kg、Cr≤0.01 mg/kg、Pb≤0.01 mg/kg[26]。

2.2.2 魚體不同部位重金屬Cr、Cd含量與體長、體質(zhì)量的相關(guān)性分析

表2 凹目白鮭對(duì)Cr的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 2 Correlation analysis of Cr accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

表3 凹目白鮭對(duì)Cd的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 3 Correlation analysis of Cd accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

由表2和表3可知，凹目白鮭體長和體質(zhì)量兩者對(duì)魚體的Cr、Cd蓄積量均為顯著正相關(guān)性，對(duì)魚體腸胰、肝臟的Cd蓄積量存在一定相關(guān)性，而對(duì)魚體皮的Cr蓄積量存在一定相關(guān)性（P＜0.05），對(duì)肌肉的Cr、Cd蓄積量無相關(guān)性。

2.2.3 魚體不同部位重金屬Hg、As含量與體長、質(zhì)量的相關(guān)性分析

表4 凹目白鮭對(duì)Hg的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 4 Correlation analysis of Hg accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

表5 凹目白鮭對(duì)As的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 5 Correlation analysis of As accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

由表4和表5可知，凹目白鮭體長和體質(zhì)量兩者均對(duì)魚體鰓、腸胰、肌肉、皮的As蓄積量存在顯著正相關(guān)性；凹目白鮭體長和體質(zhì)量兩者對(duì)肝臟和肌肉的Hg蓄積量存在顯著正相關(guān)性。

2.2.4 魚體不同部位重金屬Pb、Ni含量與體長體質(zhì)量的相關(guān)性分析

表6 凹目白鮭對(duì)Pb的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 6 Correlation analysis of Pb accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

表7 凹目白鮭對(duì)Ni的蓄積效應(yīng)與其他形態(tài)學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性分析（n=6）Table 7 Correlation analysis of Ni accumulation with morphological indexes in C. autumnalis (n= 6)

由表6和表7可知，凹目白鮭體長和體質(zhì)量兩者對(duì)魚體皮、腸胰和肌肉的Pb蓄積量均為顯著正相關(guān)性，對(duì)魚體器官組織中的Ni蓄積量無相關(guān)性。

通過對(duì)不同重金屬元素在魚體不同組織的含量分布及其相關(guān)性分析，結(jié)果得出，Pb、Cd、Hg、As 4 種重金屬元素在賽里木湖凹目白鮭各組織的蓄積量以及其與體長、體質(zhì)量，均呈顯著正相關(guān)性，但Cr、Ni仍舊出現(xiàn)不顯著性的結(jié)果，可能是因?yàn)轸~體作為一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)整體，各組織之間的相互關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，但不同組織和器官的內(nèi)源性物質(zhì)存在一定差異，對(duì)重金屬元素的親和力不同，此外魚類特殊的生活環(huán)境也影響了魚體對(duì)重金屬元素的吸收，造成了不同的蓄積效應(yīng)。

2.3 重金屬元素的污染程度及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1 污染程度分析

凹目白鮭的不同組織中均可以檢測出各種重金屬元素，為進(jìn)一步了解污染程度及食用質(zhì)量，采用單因子污染指數(shù)法對(duì)魚體組織中的各種金屬元素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表8 魚體重金屬污染程度分析Table 8 Heavy metal contamination levels in fish tissues and organs

由表8可知，Cd在凹目白鮭腸中的蓄積量和Pb在表皮中的殘留量達(dá)到了微污染水平，而腸中的As達(dá)到了中污染水平，且污染物的量均少于國家限定食用性安全含量（Pb＜0.5 mg/kg，Cd＜0.1 mg/kg，As＜0.1 mg/kg）[20]，其他均屬于無污染水平。由此可驗(yàn)證上一條結(jié)論，魚體中的主要重金屬污染殘留在魚的腸胰腺中，表8表明賽里木湖凹目白鮭污染最大的是腸中的As，其次是Cd；以及表皮的Pb。

2.3.2 賽里木湖凹目白鮭中重金屬的健康分析及食用安全性評(píng)價(jià)

通過查閱USEPA的標(biāo)準(zhǔn)[28]（Hg≤1 mg/kg，As≤0.5 mg/kg，Pb≤0.5 mg/kg，Cd≤0.1 mg/kg，Cr≤2 mg/kg），6 種重金屬的口服參考劑量分別為Pb 3.5 μg/（kg?d）、Cd 1.0 μg/（kg?d）、Hg 0.3 μg/（kg?d）、As 0.6 μg/（kg?d）、Cr 3.0 μg/（kg?d）、Ni 0.5 μg/（kg?d）。由JECFA提出的各類重金屬PTWI[29]，其中Cr為10.0 μg/kg，Cd為7.0 μg/kg，As為15.0 μg/kg，Pb為25.0 μg/kg，Hg為10.0 μg/kg，Ni為3.0 μg/kg。假定新疆居民人均水產(chǎn)品攝入量為30 g/d，人均壽命為70 a，體質(zhì)量統(tǒng)一按成人體質(zhì)量為70 kg，人群暴露頻率為365 d/a，非致癌暴露平均時(shí)間（365 d/a×70 a）為參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，基于人類主要食用部分為肌肉組織，因此以肌肉組織中的重金屬含量進(jìn)行計(jì)算。

表9 賽里木湖凹目白鮭魚體重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)及食用安全性評(píng)價(jià)Table 9 Health risk and safety evaluation of dietary intake of heavy metals through consumption of C. autumnalis from the Sayram Lake

從表9可得出，THQ值均小于1，即可認(rèn)為食用賽里木湖凹目白鮭無明顯健康風(fēng)險(xiǎn)，且該魚的各組重金屬含量均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限量值[20]，每周平均重金屬攝入量未超過PTWI的組分，所占PTWI比例0.1%。新疆北疆地區(qū)除湖區(qū)之外，對(duì)魚的食用量相對(duì)較少，在湖區(qū)地方，同時(shí)影響重金屬攝入體內(nèi)的途徑還有其他食物，比如蔬菜、水果、家禽等，都有可能影響人體內(nèi)部對(duì)重金屬的積累[30]，但通過分析研究這6 種重金屬可知，此地區(qū)重金屬含量并不能影響凹目白鮭的食用安全性。

由于無法調(diào)查賽里木湖區(qū)對(duì)凹目白鮭具體的消費(fèi)情況，所采用的公式中關(guān)于魚類的攝入量均參照于新疆整體消費(fèi)水平，且此種魚類為當(dāng)?shù)卮眙~種，價(jià)格較貴，普遍性不如其他魚類，如草魚、鯉魚等，因此對(duì)安全性的分析會(huì)有一定的差異，相較于實(shí)際值或偏大。但食用新疆賽里木湖凹目白鮭對(duì)人體無健康風(fēng)險(xiǎn)，且安全性較高。

3 結(jié) 論

重金屬元素在新疆塞里木湖凹目白鮭的腸、胰腺分布最多，在肌肉組織分布最少。由于魚體不同組織對(duì)重金屬元素的親和力不同，故而魚體對(duì)重金屬元素的蓄積量存在一定的組織特異性，不同魚體組織對(duì)重金屬元素的蓄積量差異性顯著，各種重金屬的分布不同可同時(shí)證明同一器官組織對(duì)重金屬的蓄積量也不相同。

通過單因子污染指數(shù)法對(duì)各金屬元素在魚體組織中的污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，結(jié)果表明，賽里木湖凹目白鮭僅Cd在腸中的殘留量，以及Pb在表皮中的殘留量達(dá)到了微污染水平，而腸中的As達(dá)到了中污染的水平，其他均屬于無污染。利用THQ法和PTWI法對(duì)塞里木湖凹目白鮭的可食用部分（肌肉）進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)及食品安全性評(píng)價(jià)分析，結(jié)果得出，食用凹目白鮭的THQ小于1，每周平均重金屬攝入量值未超過PTWI，并且所占的PTWI比例未超過10%，可認(rèn)為食用新疆賽里木湖凹目白鮭無明顯健康風(fēng)險(xiǎn)，食用安全性較高。