直接測汞儀測定寧夏地產(chǎn)枸杞中總汞含量及安全性評價

楊建興，馬雪梅，李 謙，湯麗華，呂 毅，張學(xué)玲

（1.寧夏回族自治區(qū)食品檢測研究院，寧夏 銀川 750002；2.國家市場監(jiān)管重點實驗室（枸杞及葡萄酒質(zhì)量安全），寧夏 銀川 750002）

寧夏地處黃河水系，地勢南高北低，呈階梯狀下降，全區(qū)屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候[1]，土壤肥沃，素有“塞上江南”美譽，得天獨厚的地理條件種植了美譽甲天下的枸杞。枸杞作為寧夏“五寶”之首，在自治區(qū)第十三次黨代會中被列為“六特”中的一張紅色名片，有力推動寧夏農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。枸杞的原產(chǎn)地在寧夏，寧夏枸杞作為道地中藥材，富含營養(yǎng)，具有極高的營養(yǎng)價值與醫(yī)療保健作用[3]。早在2010 年版《中國藥典》中就將寧夏枸杞選為唯一的枸杞品種載入藥典，其根、莖、葉子、花蕾、果實都具有很好的保健效果，尤其是枸杞的果實又稱枸杞子，最早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有記載，稱其“久服輕身不老、耐寒暑”等功效[4]。由于寧夏枸杞的營養(yǎng)價值、藥用價值，以及推動社會經(jīng)濟效益的作用日益凸顯，近年來枸杞的種植面積也不斷擴大，主產(chǎn)區(qū)也伴隨各級政府的決策調(diào)整發(fā)生相應(yīng)的變化。

枸杞作為藥食同源的茄科植物的成熟果實備受研究者的關(guān)注，近年來對枸杞的研究多集中在功能性成分方面的研究，主要關(guān)注甜菜堿[5-6]、枸杞多糖[7]、不同地域不同品種功能性營養(yǎng)成分的研究[8-9]。然而寧夏枸杞的美名也一度遭到重創(chuàng)，部分不良商販以次充好，對寧夏枸杞的品質(zhì)和對外宣傳造成不良影響。其次隨著工業(yè)化的發(fā)展、枸杞種植的土壤、水源、大氣環(huán)境也發(fā)生著變化、枸杞種植過程中農(nóng)藥噴灑、肥料施加等一系列田間管理活動，直接或間接地影響著枸杞的質(zhì)量和品質(zhì)。當(dāng)前，人們在追求枸杞藥用價值和食用價值的同時對枸杞的食用安全性更加關(guān)注，只有安全性得到了保障，才能更好地發(fā)揮其藥食同源的價值。

寧夏作為枸杞種植大省，重金屬殘留作為一項食用安全性指標值得高度關(guān)注。重金屬污染，尤其是水的重金屬污染嚴重影響人們的身體健康及環(huán)境生態(tài)[10]。目前，枸杞中重金屬的監(jiān)督檢驗只涉及到鉛元素的測定，限量依據(jù)《食品安全國家標準 食品中污染物限量》 （GB 2762），對枸杞中污染物限量重金屬做了相關(guān)規(guī)定[11]。枸杞除了食用價值之外還有其藥用價值，中華人民共和國藥典一部（2020 年版本）中對枸杞子中重金屬元素汞做了相應(yīng)的要求[12]。在有毒金屬元素中，汞的毒性排在首位，即使在濃度很低的情況下， 也會對人類和動植物產(chǎn)生相當(dāng)大的毒害作用[13]。汞的測定方法按照《中華人民共和國藥典》2020 年版四部通則2321 中原子吸收分光光度計或電感耦合等離子體質(zhì)譜儀法測定，AAS 法和ICP-MS 法均需要對樣品進行前處理，需要大量的化學(xué)試劑和強酸，整個前處理過程耗時較長、工作量大，同時汞的穩(wěn)定性相對較弱易揮發(fā)形成汞蒸氣，在樣品的消解前處理過程中處理不當(dāng)會造成目標元素汞的損失，從而影響測定的準確性，這一切都需要對試劑的純度、儀器的穩(wěn)定性、人員的能力提出了較高的要求。因此，高靈敏度、高通量且操作簡單、成本低廉[13]，能準確測定的檢測技術(shù)受到很多分析化學(xué)工作者的重視[14]。DMA-80 全自動直接進樣測汞儀具有操作簡單、測定速度快、結(jié)果準確等優(yōu)點，逐漸被廣泛應(yīng)用于各個檢測行業(yè)[15]。目前，關(guān)于DMA-80 型全自動直接測汞儀在食品、藥品領(lǐng)域的應(yīng)用研究有DMA80 型全自動測汞儀測定螺旋藻粉中的總汞，測定生活飲用水中汞，測定牛奶中的總汞，測定中草藥的總汞[16-19]，但關(guān)于DMA-80 型全自動測汞儀測定枸杞中總汞含量還未見文獻報道，因此，枸杞中總汞的快速、便捷、有效防控與檢測，對寧夏產(chǎn)區(qū)環(huán)境安全、人體健康具有重要意義。以寧夏中寧、中衛(wèi)、同心、紅寺堡、銀川、惠農(nóng)6 個不同產(chǎn)地枸杞中汞含量作為測定對象，對測定方法做初步探索研究，同時對6 個產(chǎn)區(qū)235 份樣本的測試結(jié)果做統(tǒng)計學(xué)分析，對寧夏地產(chǎn)枸杞中汞元素污染狀況及安全性做相應(yīng)評價，其結(jié)果可為品質(zhì)控制、食用安全性評價及枸杞產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

該試驗枸杞樣品采自寧夏枸杞種植的幾個主要產(chǎn)區(qū)，中寧產(chǎn)區(qū)（n=66）、中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)（n=36）、同心產(chǎn)區(qū)（n=28）、紅寺堡產(chǎn)區(qū)（n=15）、銀川產(chǎn)區(qū)（n=75）、惠農(nóng)產(chǎn)區(qū)（n=15）。

MILESTONE DMA-80 型全自動直接測汞儀，意大利Milestone 公司產(chǎn)品；高速粉碎機，F(xiàn)oss 中國產(chǎn)品；樣品舟，鎳舟或石英舟；SQP 型電子天平（實際分度值0.1 mg），賽多利斯科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；Brand-705880 型微量可調(diào)移液器（0.1~1.0 mL）德國產(chǎn)品；Milli-Q 型超純水系統(tǒng)，美國Millipore 公司產(chǎn)品；載氣：高純氧氣（≥99.9%）。

汞標準儲備液（1 000 mg/L），中國計量科學(xué)研究院提供；硝酸（HNO3），國藥集團提供，優(yōu)級純；標準物質(zhì)：胡蘿卜粉GBW100047、大米GBW10010a、湖南大米GBW10045a；質(zhì)控樣：乳粉QC-MK-719、大米粉QC202070B-2。

1.2 儀器工作條件

測試樣品經(jīng)過自動進樣器導(dǎo)入儀器中，在氧氣流的作用下，樣品經(jīng)高溫灼燒及催化熱解后，汞被還原成汞單質(zhì)，用金汞齊富集，在齊化管上高溫解析迅速釋放出汞蒸氣，于波長253.8 nm 處測量汞的原子吸收信號，外標法定量。

DMA-80 型全自動直接測汞儀分析程序一般為干燥、熱分解、催化、金汞齊等幾個階段，載氣壓力調(diào)至≥0.4 MPa。

DMA-80 型全自動直接測汞儀參考條件見表1。

表1 DMA-80 型全自動直接測汞儀參考條件

1.3 試驗方法

1.3.1 樣本檢測及質(zhì)量控制

采用直接進樣測汞法測定枸杞樣本中的汞含量，采用胡蘿卜粉、乳粉等實物標準物質(zhì)、試劑空白、平行樣、加標回收作為質(zhì)控手段，質(zhì)控應(yīng)該滿足GB/T 27404—2008《實驗室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測》[20]中相關(guān)要求。

1.3.2 有害元素質(zhì)量安全符合性評價

中華人民共和國藥典一部（2020 年版本） 中對枸杞子中重金屬元素汞做了相應(yīng)的要求，同時在《中華人民共和國藥典》2020 年版四部通則2321 中重金屬及有害元素中規(guī)定的限量評價標準為汞<0.2 mg/kg[12]，若測定結(jié)果超過限量要求則判定為超標。

1.3.3 單項污染指數(shù)法

依據(jù)NY/T 398—2000《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[21]，以藥典中枸杞中汞元素限量評價標準作為依據(jù)，計算單項污染指數(shù)，對枸杞中重金屬汞含量進行污染評價，是最基礎(chǔ)、應(yīng)用最為廣泛的評價方法。枸杞樣品主要污染物及其危害程度可通過單項污染指數(shù)評價確定。重金屬污染程度質(zhì)量分級可劃分為3 個等級。

單項污染指數(shù)法質(zhì)量分級標準見表2。

表2 單項污染指數(shù)法質(zhì)量分級標準

式中：Pi——枸杞樣本中汞元素的單項評價指數(shù)；

Ci——枸杞樣本中汞元素的含量，mg/kg；

Si——污染物限量標準，mg/kg。

1.3.4 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價方法[22]

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是一種兼顧極值或稱極值最大值的計權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)。Nemerow綜合污染指數(shù)在反映各項污染物對枸杞作用的同時，凸顯出高濃度污染物對枸杞種植的土壤和環(huán)境質(zhì)量的影響。該方法是目前研究污染程度領(lǐng)域應(yīng)用最普遍的評價指標，計算簡便、個體兼顧，同時避免主觀因素的影響。根據(jù)重金屬污染的嚴重程度可劃分為5 級。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價分級見表3。

表3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價分級

式中：Pn——內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；

（Pi）max——污染物單項污染指數(shù)中最大值；

Pi——所有單項污染指數(shù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞樣品稱樣量的選擇

采用直接測汞儀測定枸杞樣品中的汞含量，經(jīng)過試驗摸索推薦稱樣量為50~100 mg，精確至0.000 1 g。在測量未知含量樣品，無法知道汞含量的高低時，需要先稱取少量樣品進行預(yù)測，摸索優(yōu)化得到合適的稱樣量。枸杞樣品由于含糖量很高且含有一定量的水分在加熱過程中易出現(xiàn)過熱爆裂現(xiàn)象，稱樣量太少，樣品的稱量誤差就會增大，檢測信號會發(fā)生漂移，吸光度就會很低，導(dǎo)致測定結(jié)果不準確，會形成較大的測定誤差；稱樣量過大，樣品燃燒分解不充分，測定信號失常，會超出曲線測定范圍，容易促使樣品中的汞對催化管和齊化管造成高濃度污染，從而縮短使用壽命，同時高濃度汞會帶來催化管和齊化管的記憶效應(yīng)，從而增大了對催化管和齊化管的失效風(fēng)險。

2.2 樣品舟凈化處理

樣品舟通常有石英舟和鎳舟2 種，為了保證測定結(jié)果的準確性，降低全自動直接測汞儀系統(tǒng)汞含量本底值，在試驗測定之前對樣品舟進行空燒凈化處理。試驗前對樣品舟進行空燒，目的是降低系統(tǒng)或者樣品舟被污染的來源風(fēng)險，同時也降低水及灰塵對吸收值的影響，這樣做可以達到除雜凈化目的。先將空舟放入馬弗爐中650 ℃空燒1 h，然后在儀器中選擇空燒程序，在不進樣的情況下對樣品舟進行空燒，以測試結(jié)果汞的空白吸光度值≤0.003 作為樣品測定依據(jù)。

2.3 標準曲線線性及檢出限

儀器可根據(jù)樣品中待測元素汞的濃度自動切換，選擇合適的線性范圍，考慮到試驗樣本為枸杞樣品同時兼顧保護儀器壽命等多方面因素，試驗僅采用低濃度標準曲線即可。分別配置2 個濃度梯度，按照試驗方法對汞絕對含量在0~4.0 ng 和0~20.0 ng 系列標準溶液進行測定。

直接測汞儀測定汞元素標準曲線見圖1。

圖1 直接測汞儀測定汞元素標準曲線

連續(xù)測定11 次試劑空白，計算標準偏差，以自由度為10，置信度為95%時，然后按3×標準偏差/斜率得到全自動直接測汞儀法的檢出限為0.2 μg/kg。

直接測汞儀測定空白含量見圖2。

圖2 直接測汞儀測定空白含量

2.4 回收率精密度試驗

按試驗方法對加標樣品進行回收試驗和精密度試驗。以枸杞樣品為本底，分別加入10，20，50 μg/kg低中高3 個水平質(zhì)量濃度梯度，加標回收率為90.0%~98.0%，RSD 為0.5~2.7，結(jié)果表明此方法有較好的精密度。

回收試驗結(jié)果見表4。

表4 回收試驗結(jié)果

2.5 方法準確度試驗（標準物質(zhì)、質(zhì)控樣測定）

此方法為直接測定樣品，不需要前處理，所以選用國家標準物質(zhì)和質(zhì)控樣品對方法進行驗證評價。為了能更好地評價，選用了具有代表性的胡蘿卜粉、乳粉、大米粉等不同基質(zhì)的物質(zhì)進行測定。

國家標準物質(zhì)汞含量測定結(jié)果見表5，質(zhì)控樣品汞含量測定結(jié)果見表6。

表5 國家標準物質(zhì)汞含量測定結(jié)果

表6 質(zhì)控樣品汞含量測定結(jié)果

由表5 和表6 可知，國家標準物質(zhì)和質(zhì)控樣品中總汞含量的檢測結(jié)果與指定值接近，在給定滿意值范圍內(nèi)，說明該方法的準確度符合要求，能夠滿足實際樣品的大批樣量檢測需求。

2.6 寧夏不同產(chǎn)區(qū)枸杞中重金屬汞含量差異性分析

通過對銀川、惠農(nóng)、紅寺堡、中寧、同心、中衛(wèi)6 個主產(chǎn)區(qū)235 份枸杞樣本測試結(jié)果進行分析，所有產(chǎn)區(qū)均有重金屬元素汞檢出（見表7），寧夏主產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量為0.000 2~0.001 0 mg/kg，由此可見，不同地域重金屬汞含量差異跨度較大。其中，銀川產(chǎn)區(qū)含量最高，中寧、中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)含量相對較低?！吨腥A人民共和國藥典》2020 年版四部通則對汞含量做了明確的限定要求。從測試結(jié)果看，雖然枸杞樣本中重金屬汞含量低于限量要求，但是隨著寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，要更加重視重金屬的監(jiān)控，要做到合理施肥、合理噴灑農(nóng)藥、切實保護產(chǎn)區(qū)環(huán)境、水土安全，避免重金屬超標。

表7 寧夏不同產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量結(jié)果

寧夏不同產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量結(jié)果見表7，寧夏不同產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量差異性分析結(jié)果見表8。

表8 寧夏不同產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量差異性分析結(jié)果

由表8 可知，對寧夏6 個產(chǎn)區(qū)之間的枸杞樣本中汞元素進行方差分析，結(jié)果表明，銀川與紅寺堡之間沒有顯著差異，與其余4 個產(chǎn)區(qū)均有顯著差異（p<0.05）；惠農(nóng)與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；中寧與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；同心與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；中衛(wèi)與銀川、紅寺堡之間有顯著差異（p<0.05），與其余3 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異。通過對6 個產(chǎn)區(qū)多重比較分析的結(jié)果表明，每個產(chǎn)區(qū)枸杞樣本中汞元素含量都有其各自的特征，銀川產(chǎn)區(qū)最高，中寧、中衛(wèi)最低且相接近。

2.7 寧夏地產(chǎn)枸杞污染狀況評價

2.7.1 單項污染指數(shù)法評價

依據(jù)NY/T 398—2000《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》[21]進行判定，以藥典中枸杞中汞元素限量評價標準作為依據(jù)，寧夏6 個產(chǎn)區(qū)枸杞中重金屬汞的單項污染指數(shù)為0.001 2~0.005 2，其中銀川產(chǎn)區(qū)枸杞的單項污染指數(shù)最高為0.005 2，所有產(chǎn)區(qū)均小于0.6，均屬于一級枸杞。從檢測結(jié)果看雖然枸杞中能檢出汞的污染物殘留，但污染物含量遠遠低于背景值，說明寧夏枸杞種植產(chǎn)區(qū)枸杞污染程度很低。

枸杞重金屬汞單項污染指數(shù)（Pi） 評價結(jié)果見表9。

表9 枸杞重金屬汞單項污染指數(shù)（Pi） 評價結(jié)果

2.7.2 內(nèi)梅羅（Nemerow） 綜合污染指數(shù)法評價

采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)方法，寧夏6 個產(chǎn)區(qū)枸杞樣品測定的綜合污染指數(shù)為0.002~0.03，其中銀川產(chǎn)區(qū)枸杞的綜合污染指數(shù)最高為0.03，所有產(chǎn)區(qū)均小于0.7，綜合評價為安全，所有樣品都處于清潔水平，安全無污染狀況。

枸杞重金屬汞綜合污染指數(shù)（Pn） 評價結(jié)果見表10。

表10 枸杞重金屬汞綜合污染指數(shù)（Pn） 評價結(jié)果

3 結(jié)論

首次建立DMA-80 型全自動測汞儀測定寧夏中寧、中衛(wèi)、同心、紅寺堡、銀川、惠農(nóng)6 個產(chǎn)區(qū)枸杞中總汞含量，通過對試驗方法線性范圍、檢出限、精密度和準確度等指標進行分析。結(jié)果表明，該方法在一定范圍內(nèi)線性良好，檢出限極低、準確度及精密度較高，方法準確可信，能有效測定枸杞中總汞的含量。

通過對銀川、惠農(nóng)、紅寺堡、中寧、同心、中衛(wèi)6 個主產(chǎn)區(qū)235 份枸杞樣本測試結(jié)果分析，所有產(chǎn)區(qū)均有重金屬元素汞檢出，寧夏主產(chǎn)區(qū)枸杞中汞含量為0.000 2~0.001 0 mg/kg，由此可見不同地域重金屬汞含量差異跨度較大。其中銀川產(chǎn)區(qū)含量最高，中寧、中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)含量相對較低?？赡苁怯捎阢y川地區(qū)屬于寧夏的首府地區(qū)，有著發(fā)達的工業(yè)化和城市化，枸杞種植的環(huán)境、水土有可能受城市現(xiàn)代化發(fā)展而受到了一定的影響；同時，中寧、中衛(wèi)產(chǎn)區(qū)總體在6 個產(chǎn)區(qū)中最低，可能是因為這2 個產(chǎn)區(qū)作為寧夏最早種植枸杞的主產(chǎn)區(qū)，也是全國農(nóng)產(chǎn)品地理保護標志產(chǎn)區(qū)，更是寧夏地理保護產(chǎn)區(qū)，自治區(qū)人民政府高度重視，枸杞產(chǎn)業(yè)采取科學(xué)種植、科學(xué)管理、科學(xué)生產(chǎn)，所以有其優(yōu)越性。同時對6 個產(chǎn)區(qū)之間的枸杞樣本中汞元素進行方差分析，結(jié)果表明，銀川與紅寺堡之間沒有顯著差異，與其余4 個產(chǎn)區(qū)均有顯著差異（p<0.05）；惠農(nóng)與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；中寧與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；同心與銀川之間有顯著差異（p<0.05），與其余4 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異；中衛(wèi)與銀川、紅寺堡之間有顯著差異（p<0.05），與其余3 個產(chǎn)區(qū)沒有顯著差異。通過對6 個產(chǎn)區(qū)多重比較分析的結(jié)果顯示，每個產(chǎn)區(qū)枸杞樣本中汞元素含量都有其各自的特征，銀川產(chǎn)區(qū)最高，中寧、中衛(wèi)最低且相接近。

依據(jù)NY/T 398—2000《農(nóng)、畜、水產(chǎn)品污染監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求，寧夏6 個主產(chǎn)區(qū)235 份枸杞樣本重金屬汞單項污染指數(shù)都小于0.6，枸杞都未受到污染，污染物含量在背景值以內(nèi)，屬于一級產(chǎn)品；寧夏6 個產(chǎn)區(qū)枸杞樣品測定的綜合污染指數(shù)為0.002~0.030，其中銀川產(chǎn)區(qū)枸杞的綜合污染指數(shù)最高為0.03，所有產(chǎn)區(qū)綜合污染指數(shù)均小于0.7，綜合評價為安全，所有樣品都處于清潔水平，安全無污染狀況。

綜上所述，雖然寧夏地產(chǎn)枸杞樣本中重金屬汞含量低于限量要求，但是隨著寧夏枸杞產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，要更加重視重金屬的監(jiān)控，要做到合理施肥、合理噴灑農(nóng)藥、切實保護產(chǎn)區(qū)環(huán)境、水土安全，避免重金屬超標。