克氏原螯蝦對(duì)重金屬的富集及脫除研究進(jìn)展

何志剛王冬武李金龍?jiān)Q楊品紅

（1.湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所，長沙，410153；2.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，常德，415000；3.湖南文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，常德，415000）

克氏原螯蝦對(duì)重金屬的富集及脫除研究進(jìn)展

何志剛1王冬武,2*李金龍1曾鳴1楊品紅2,3

（1.湖南省水產(chǎn)科學(xué)研究所，長沙，410153；2.水產(chǎn)高效健康生產(chǎn)湖南省協(xié)同創(chuàng)新中心，常德，415000；3.湖南文理學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，常德，415000）

文章針對(duì)克氏原螯蝦在不同地區(qū)、不同組織、不同季節(jié)、不同水體中重金屬殘留情況作一綜述，并介紹了克氏原螯蝦重金屬富集與釋放情況，以及如何通過飼料途徑脫除克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬。

克氏原螯蝦；重金屬；富集；脫除

0 引言

克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)，隸屬十足目、爬行亞目、蜊蛄科、原螯蝦屬，又名小龍蝦?？耸显r肉味鮮美，風(fēng)味獨(dú)特，近幾年來，在出口市場的帶動(dòng)下，全國各地城鄉(xiāng)小龍蝦消費(fèi)火爆，小龍蝦已成為廣大群眾最常見與喜愛的美味佳肴。據(jù)中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2016數(shù)據(jù)，2015年全國小龍蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量已達(dá)72.3萬t，呈節(jié)節(jié)高升趨勢[1]。高漲的消費(fèi)需求帶動(dòng)了小龍蝦的大規(guī)模人工養(yǎng)殖，而克氏原螯蝦作為環(huán)境指示生物，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能在一些污染的水體生存，并從環(huán)境中富集污染物，其體內(nèi)重金屬污染物含量可以是周圍環(huán)境中的數(shù)倍。隨著化肥、農(nóng)藥的日益廣泛使用以及工業(yè)污染物的超量排放，大量重金屬污染物進(jìn)入環(huán)境，克氏原螯蝦存在重金屬超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)于深受消費(fèi)者喜愛的克氏原螯蝦，本文從食品安全角度，關(guān)注克氏原螯蝦重金屬富集及脫除研究，作一綜述。

1 克氏原螯蝦重金屬處理與檢測方法

1.1 克氏原螯蝦重金屬處理方法

重金屬在克氏原螯蝦體內(nèi)以化合物形式存在，檢測前需要將克氏原螯蝦樣本化合態(tài)的重金屬預(yù)處理轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)，以便得到客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。對(duì)克氏原螯蝦的重金屬檢測處理方法有：傳統(tǒng)干灰化法、濕法消解法和在濕化消解法基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的微波消解法。

傳統(tǒng)的干灰化法，消化周期長、消耗電量大，待測成分有一定量的損失；濕法消解法，在消解中強(qiáng)酸加熱會(huì)形成對(duì)人體有害的酸霧，并且存在爆炸的危險(xiǎn)。因此，在克氏原螯蝦待測樣本的預(yù)處理上，使用最廣泛的方法是微波消解法。微波消解法是指將樣本與強(qiáng)酸類消解液置于高溫增壓的密閉容器中進(jìn)行濕法消解。微波消解法的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約樣本，取樣量僅為常規(guī)的1∕5～1∕10；速度快，工作效率高且勞動(dòng)成本低；免除常規(guī)消解中存在的一些人為因素；在密閉環(huán)境中進(jìn)行，避免損失和污染；消解能力強(qiáng)；幾乎可測定所有的元素。黃霞（2009）研究表明，微波消解法檢出率、精確度、回收率均比干法消解法有較大幅度的提高[2]。

1.2 克氏原螯蝦重金屬檢測方法

在克氏原螯蝦重金屬含量的研究中主要采用檢測方法有：原子吸收光譜法、原子熒光光度法和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法。原子吸收光譜法，可應(yīng)用于重金屬元素Cd2+、Cu2+、Pb2+和Zn2+，主要優(yōu)點(diǎn)有：選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)及精密度高等。原子熒光光度法，可應(yīng)用于As2+、Pb2+、Zn2+、Hg2+等檢測，其靈敏度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)多種元素的一次測定。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法速度快，能夠一次性測定多種重金屬元素，測量范圍廣，能夠?qū)Χ嘣剡M(jìn)行定性和定量分析等。

2 克氏原螯蝦不同地區(qū)重金屬含量

江蘇省克氏原螯蝦養(yǎng)殖面積8.7萬hm2，16萬人從事該蝦養(yǎng)殖業(yè)。2010年南京爆發(fā)的“龍蝦門”事件，引起人們對(duì)龍蝦安全性研究的極大關(guān)注。朱玉芳[3]（2003）研究表明蘇州地區(qū)克氏原螯蝦體內(nèi)未檢出汞，而銅和鋅的檢出率為100%。銅的超標(biāo)率最大，為38.00%；說明蘇州地區(qū)克氏原螯蝦受銅和鎘的污染程度較為嚴(yán)重（見表1）。張振燕等[4]（2012）對(duì)江蘇省淮安市淮陰區(qū)、盱眙縣、洪澤縣、楚州區(qū)、金湖縣五個(gè)縣區(qū)的檢測結(jié)果表明，克氏原螯蝦As、Hg、Pb檢出率均為100%，Cd檢出率為98%，但均未超標(biāo)，并未受重金屬離子污染。楊娟等[5]（2014）對(duì)江蘇淮安市克氏原螯蝦重金屬含量調(diào)查顯示，其體內(nèi)As、Pb、Hg、Cd檢出率分別為100.0%、55.8%、56.7%和92.5%，含量超0.5mg∕kg濃度水平的比重分別為34.2%、5.0%、10.0%及0%。研究者指出該地區(qū)小龍蝦以As、Hg的含量最高，頭部（蝦黃）高于尾部（肌肉）。

黃霞[2]（2009）檢測結(jié)果表明，安徽地區(qū)稻田養(yǎng)殖模式下的克氏原螯蝦Pb含量超標(biāo)。周立志等[11]（2008）報(bào)道安徽省合肥市、肥東縣、肥西縣克氏原螯蝦體內(nèi)Cr、Cd和Pb的平均檢出率分別為100%，91.7%和94.1%；平均含量分別為4.03、0.38和7.14μg∕g。陳細(xì)香等[6]（2015）對(duì)泉州地區(qū)克氏原螯蝦體內(nèi)的重金屬含量進(jìn)行評(píng)價(jià)，克氏原螯蝦單項(xiàng)污染指數(shù)的大小順序?yàn)镃r＞As＞Hg＞Cd＞Pb。含量超標(biāo)的重金屬主要有As和Cr。

表1 克氏原螯蝦不同地區(qū)重金屬含量

3 克氏原螯蝦不同組織重金屬含量

克氏原螫蝦是一種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)、可以在多種環(huán)境中生存的甲殼類動(dòng)物，而水體中的重金屬污染物可以通過呼吸作用由鰓和通過食物由消化道進(jìn)入，然后通過血液傳遞到各個(gè)器官，還可以通過滲入等次要方式進(jìn)入體內(nèi)，由于鰓的特殊結(jié)構(gòu)利于水中離子穿過，鰓成為水生生物直接從水中吸收重金屬的主要部位，也導(dǎo)致鰓的重金屬含量較高。此外，由于肝的解毒作用，組織內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生大量束縛重金屬的金屬硫蛋白，使肝胰腺成為體內(nèi)重金屬的主要蓄積部位。

蘇州地區(qū)克氏原螯蝦鰓、肝的重金屬含量較高，且部分超標(biāo)，而螯足肌、腹部肌的重金屬殘留量均未超出。泉州地區(qū)克氏原螯蝦的鰓和肝胰腺對(duì)6種重金屬的富集能力相對(duì)較強(qiáng)，但僅Cr、Mn和As分別有2.78%、4.6%和0.9%超標(biāo)外，其他重金屬均未超標(biāo)；克氏原螯蝦的主要食用部位腹部肌各重金屬含量都在安全限值內(nèi)均未超標(biāo)，并且螯足肌肉重金屬含量略低于腹部肌肉。黃霞[2]（2009）分析得到安徽地區(qū)不同重金屬在克氏原螯蝦體內(nèi)不同組織中殘留規(guī)律為Pb:鰓＞肝臟＞尾部＞腹肌肉＞螯足?。籆d:肝臟＞鰓＞尾部＞腹肌肉＞螯足??；As:鰓＞肝臟＞尾部＞腹肌肉＞螯足?。籋g:肝臟＞鰓＞尾部＞腹肌肉≥螯足?。ㄒ姳?）。

表2 克氏原螯蝦不同組織重金屬含量單位：mg/kg

4 克氏原螯蝦不同季節(jié)與重金屬含量

吳春峰等[8]（2010）對(duì)上海市出售克氏原螯蝦不同的季節(jié)重金屬富集量進(jìn)行調(diào)查研究，結(jié)果顯示，5～7月（豐水期）平均Cd2+富集量為0.007mg∕kg，11～12月（枯水期）平均Cd2+富集量為0.013mg∕kg，無顯著差異。但在不同季節(jié)，克氏原螯蝦體內(nèi)Pb2+富集程度顯著不同，5～7月Pb2+含量為0.030 mg∕kg，而到了11～12月則上升至0.327 mg∕kg。

5 克氏原螯蝦不同水體與重金屬含量關(guān)系

隨著工業(yè)化程度的不斷提高。重金屬離子通過工業(yè)廢水和生活污水等進(jìn)入地表水，克氏原螯蝦能從水體中將濃度很低的重金屬離子在短期內(nèi)濃集于體內(nèi)，直接危害其本身，繼而通過食物鏈的放大、傳遞作用威脅人類的安全與健康。

楊娟等[5]（2014）研究表明，蘇北地區(qū)養(yǎng)殖塘水與小龍蝦體內(nèi)砷、汞含量有相關(guān)性。資料顯示盱眙地區(qū)有高砷水源存在，克氏原螯蝦養(yǎng)殖塘水中砷含量高可能與此有關(guān)。水中鉛、鎘未檢出，可能與其雖然在自然界中分布很廣但含量很低有關(guān)系。小龍蝦體內(nèi)砷、汞蓄積來自水體可能性很大。水體中鉛、鎘未檢出而小龍蝦體內(nèi)檢出，可能其喂養(yǎng)飼料、底泥或者土壤中含有重金屬，在體內(nèi)不斷積累并通過食物鏈不斷富集所致。

吳坤杰[9]（2015）測定了信陽市污水溝、浉河下游、茶葉生產(chǎn)區(qū)、稻田、工業(yè)區(qū)和養(yǎng)殖池塘各水域克氏原螯蝦中甲基Hg、Cd、Pb、As和Cr的含量，分析了克氏原螯蝦對(duì)5種重金屬的富集特征，結(jié)果表明，污水溝克氏原螯蝦Cd、Pb和Hg含量最高，分別達(dá)到0.42mg∕kg、0.32mg∕kg和0.41mg∕kg，與其他水域差異極顯著；工業(yè)區(qū)克氏原螯蝦Cr含量最高為1.54mg∕kg，與其他水域差異極顯著；茶葉生產(chǎn)區(qū)克氏原螯蝦As含量最高達(dá)到0.38mg∕kg，與其他水域差異極顯著。

王書莉[10]（2012）研究克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬在四種不同水體下的富集規(guī)律表現(xiàn)為：Cd2+為河流＞稻田＞湖泊＞人工池塘；Pb2+為稻田＞河流＞湖泊＞人工池塘；Cu2+為稻田＞河流＞湖泊＞人工池塘?？耸显r富集量與生存土壤和水體中重金屬含量密切相關(guān)，環(huán)境中重金屬污染越嚴(yán)重，蝦體各組織富集重金屬的量就越多。

黃霞[2]（2009）選取十個(gè)不同地區(qū)分別對(duì)池塘、稻田、湖泊養(yǎng)殖克氏原螯蝦及其養(yǎng)殖水域中的五種重金屬含量進(jìn)行分析,并根據(jù)重金屬的污染情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:安徽克氏原螯蝦重點(diǎn)養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖水質(zhì)均符合漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB11607-89)；除銅陵池塘外，各稻田養(yǎng)殖模式下的克氏原螯蝦Pb含量超標(biāo)，其它各養(yǎng)殖模式下克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬都符合相應(yīng)國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

6 克氏原螯蝦對(duì)重金屬富集及釋放作用

克氏原螯蝦是一種生物富集作用十分明顯的甲殼動(dòng)物，環(huán)境中的污染物通過克氏原螯蝦的鰓交換或者攝食過程進(jìn)入體內(nèi)，還可通過滲入等次要方式進(jìn)入體內(nèi)，在肝臟、鰓和外骨骼中富集。重金屬污染主要的積蓄場所是鰓、肝等部位，在肌肉中積累較低。朱玉芳等[3]（2003）研究了蘇州地區(qū)克氏原螯蝦幼蝦對(duì)重金屬元素銅和鎘的富集量，結(jié)果表明暫養(yǎng)的幼蝦，經(jīng)過35 d的積累實(shí)驗(yàn)，對(duì)Cu和Cd的積累量很大，且隨濃度增大而上升，與濃度呈正比關(guān)系。

有研究者指出，克氏原螯蝦隨清水馴養(yǎng)時(shí)間的延長，重金屬釋放率隨之提高。在清水飼養(yǎng)克氏原螯蝦一段時(shí)間后，有助于克氏原螯蝦體內(nèi)的重金屬排出，并且不同的組織對(duì)重金屬富集能力和釋放作用也不相同。崔勇華等[2]（2004）研究結(jié)果表明，克氏原螯蝦肝、鰓、肌肉能釋放重金屬離子，肌肉釋放各種重金屬離子的能力最強(qiáng)，鰓次之，肝最弱；而從釋放單一離子能力來看，肌肉的釋放率仍為最高。這一結(jié)論與重金屬離子在克氏原螯蝦體內(nèi)的累積作用一致。黃霞[2]（2009）研究克氏原螯蝦體內(nèi)鉛的凈化速率，對(duì)克氏原螯蝦進(jìn)行清水飼養(yǎng)凈化檢出率，分時(shí)段檢測其體內(nèi)Pb的含量,通過一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型求出其體內(nèi)鉛的排出速率，計(jì)算得出鉛的半衰期為15.05 d。

但也有研究者提出相反結(jié)果，吳繼明[13]等（2006）研究表明，克氏原螯蝦四個(gè)部位的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr含量隨飼養(yǎng)天數(shù)從0 d至56 d增加沒有顯著變化。因此，當(dāng)食用克氏原螯蝦時(shí)，摒棄重金屬富集能力強(qiáng)、釋放能力弱并缺少食用價(jià)值的鰓和肝胰腺，保留腹部肌肉部分，可提高食用安全性。

7 克氏原螯蝦重金屬脫除——飼料途徑

張嚴(yán)偉等[14]（2011）在飼料中添加2%沸石進(jìn)行克氏原螯蝦養(yǎng)殖試驗(yàn)，研究沸石對(duì)其體內(nèi)Cd和Pb殘留的影響。結(jié)果表明，飼料中添加2%沸石顯著降低了克氏原螯蝦體內(nèi)Cd的殘留量，對(duì)Pb的殘留量也有降低的作用。

史周榮等[15]（2015）采用基礎(chǔ)飼料中添加制備的蛋白水解肽-Fe2+配合物(TPH-Fe2+)進(jìn)行飼喂克氏原螯蝦，探討其體內(nèi)重金屬Cd2+殘留的脫除方法。結(jié)果顯示，添加400、800和1200mg∕kg TPH-Fe2+飼喂螯蝦，內(nèi)臟團(tuán)、鰓、腸及腹部肌肉中Cd2+含量均有不同程度下降;飼喂12d后,螯蝦不同器官中Cd2+脫除率為腸＞內(nèi)臟團(tuán)＞鰓＞腹部肌肉，脫除率分別為40.60%、36.13%、33.36%和10.15%。研究表明，蛋白水解肽-Fe2+配合物能有效脫除螯蝦體內(nèi)Cd2+殘留，可作為一種螯蝦養(yǎng)殖飼料添加劑在基礎(chǔ)飼料中加以應(yīng)用。

張賓等[16]（2014）專利《一種克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬脫除劑的制備方法及應(yīng)用》提及，以褐藻膠為原料，經(jīng)降解后制備褐藻膠寡糖再與金屬元素配位絡(luò)合，制備出具有脫除克氏原螯蝦體內(nèi)重金屬活性的褐藻膠寡糖-金屬元素配合物，并將其應(yīng)用于螯蝦養(yǎng)殖過程中，達(dá)到脫除養(yǎng)殖螯蝦體內(nèi)重金屬Cd、Pb等殘留的作用。

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X503.225

A

1008-6137（2017）02-0001-04

湖南文理學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目（2015）.

2017-02-27.

*通訊作者：王冬武.