華東地區(qū)鱖肌肉重金屬含量現(xiàn)狀與風(fēng)險(xiǎn)分析

吳紅巖，趙金良,*，唐首杰，郝月月，程亞美

1. 上海海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部淡水水產(chǎn)種質(zhì)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201306 2. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種中心上海市協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 201306 3. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)科學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，上海 201306

鱖(Sinipercachautsi)是我國(guó)傳統(tǒng)的淡水名特優(yōu)質(zhì)魚類，廣受養(yǎng)殖戶和消費(fèi)者的喜愛。隨著鱖養(yǎng)殖技術(shù)的不斷進(jìn)步，養(yǎng)殖產(chǎn)量正逐年增加。2017年全國(guó)鱖魚總產(chǎn)量已達(dá)33.56萬t[1]，其中，華東地區(qū)養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)13.90萬t，主產(chǎn)省份是江西、安徽、江蘇和浙江。除少量捕撈野生鱖外，其產(chǎn)量主要來自于人工養(yǎng)殖，養(yǎng)殖模式有池塘單養(yǎng)、池塘套養(yǎng)等。

近年來，水產(chǎn)品質(zhì)量安全受到廣泛關(guān)注。由于全程生產(chǎn)技術(shù)尚不夠規(guī)范，鱖苗養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中病害頻發(fā)。為減少死亡率，鱖的生產(chǎn)過程中存在違規(guī)用藥現(xiàn)象，且部分產(chǎn)品藥物殘留超標(biāo)嚴(yán)重。鱖已被列為農(nóng)業(yè)部《2017年農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全專項(xiàng)整治方案》中“三魚兩藥”專項(xiàng)整治對(duì)象之一。同時(shí)，重金屬含量也是鱖質(zhì)量安全的重要方面。鱖除了能通過鰓、皮膚直接從水體中富集重金屬外[2]，作為肉食性魚類，鱖更容易從食物鏈中富集重金屬[3]。已有研究表明，華南地區(qū)、珠江三角洲養(yǎng)殖水體以及淡水魚類(鱖)中有鉻、汞輕度污染，鉛、鎘和砷重度污染[4-5]；華中地區(qū)的東洞庭湖中，鱖體內(nèi)檢出高劑量的鎘和鉛[6]；長(zhǎng)江下游部分水體中鉻、汞已達(dá)三級(jí)污染水平[7]，且部分江段淡水魚體內(nèi)檢出高劑量的鉻、鎘和鉛[8]。由于不同地區(qū)水源不同，重金屬含量分布不均，使鱖通過自身和餌料(天然餌料、人工餌料)富集重金屬的速率有所不同，最終導(dǎo)致不同養(yǎng)殖生產(chǎn)區(qū)域鱖體內(nèi)重金屬富集程度有所差異[9]。本研究采集華東主產(chǎn)區(qū)野生鱖和池塘主養(yǎng)鱖、池塘套養(yǎng)鱖為樣本，對(duì)肌肉中5種重金屬包括鉻(Cr)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、無機(jī)砷(As)和汞(Hg)的含量進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行食用安全性及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為鱖的質(zhì)量安全監(jiān)管和健康養(yǎng)殖生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)樣本于2018年9—10月在華東地區(qū)10個(gè)采樣點(diǎn)采集，野生鱖24尾、池塘主養(yǎng)鱖24尾、蟹池套養(yǎng)鱖12尾，共60尾(表1)。

取樣后，解剖取背部肌肉，分類封裝于聚乙烯封口袋，低溫運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室，置-80 ℃冰箱保存，待測(cè)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 檢測(cè)方法

樣品室溫解凍后，研磨至糜狀。汞含量測(cè)定∶隨機(jī)稱樣1.000 g，采用鹽酸提取，液相色譜-原子熒光光譜聯(lián)用法測(cè)定。砷含量測(cè)定∶隨機(jī)稱樣2.000 g，采用硝酸+高氯酸+硫酸(體積比為20∶4∶1.25)濕法消解，氫化物發(fā)生-原子熒光光譜分析法測(cè)定。鎘含量測(cè)定∶隨機(jī)稱樣0.500 g，采用硝酸+高氯酸(體積比為9∶1)濕法消解，石墨爐原子吸收法測(cè)定。鉻、鉛的含量∶各隨機(jī)稱樣2.000 g，均采用硝酸+高氯酸(體積比20∶1)濕法消解，石墨爐原子吸收法測(cè)定。具體前處理及分析測(cè)定參考GB 5009.17—2014[10]、GB 5009.11—2014[11]、GB 5009.15—2014[12]、GB 5009.123—2014[13]和GB 5009.12—2017[14]中的標(biāo)準(zhǔn)方法。

1.2.2 重金屬污染程度評(píng)價(jià)

重金屬含量的限量標(biāo)準(zhǔn)參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》(GB 2762—2017)[15]中的規(guī)定(表2)。

表1 華東地區(qū)鱖樣品采集Table 1 Samples of mandarin fish collected from East China

表2 魚類水產(chǎn)品重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Limit standard for heavy metals in fish aquatic products

1.2.3 食用安全性與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

鱖重金屬含量的食用安全性評(píng)價(jià)∶以周可耐受攝入量(provisional tolerable weekly intake, PTWI)為依據(jù)(表3)[16-17]，以重金屬周最大攝入量(maximum weekly intake, MWI)占PTWI百分比的大小為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不超過100%即屬于可接受范圍，占比越小則食用安全性越高。計(jì)算方法詳見式(1)。

A=[(c×W×1000)/(PTWI×BW)]×100%

(1)

式中∶A為周最大攝入量占推薦耐受量的比值(%)；c為實(shí)測(cè)重金屬含量(mg·kg-1)；W為鱖肌肉周攝入量(kg·week-1)，本實(shí)驗(yàn)以0.525 kg·week-1計(jì)[18]；PTWI為重金屬的推薦耐受量(μg·kg-1BW·week-1)；BW以成人標(biāo)準(zhǔn)體重，以60 kg計(jì)[19]。

文章采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(US EPA)推薦的評(píng)價(jià)模型[20-21]，依據(jù)致癌重金屬的危害系數(shù)與非致癌重金屬的調(diào)整劑量，鎘、鉻和無機(jī)砷采用式(3)，汞、鉛采用式(4)評(píng)價(jià)食用鱖的平均年風(fēng)險(xiǎn)(a-1)。

D=c×W×BW-1

(2)

R=1-exp(-D×q)×(70)-1

(3)

R=(D×10-6)/(PAD×70)

(4)

式中∶D為日單位體重暴露量(mg·kg-1·d-1)；c同式(1)；W為日均攝入鱖肌肉重量(kg)，以0.182 kg·week-1計(jì)[22]，即0.026 kg·d-1；BW同式(1)；R為鱖肌肉重金屬的平均危害年風(fēng)險(xiǎn)(a-1)；q為重金屬鎘、鉻和砷的非致癌危害系數(shù)[19,23]，鎘6.1 mg·kg-1·d-1、鉻15 mg·kg-1·d-1和砷41 mg·kg-1·d-1；PAD為汞、鉛的食入途徑調(diào)整劑量(mg·kg-1·d-1)，PAD=RfD/安全因子；RfD為重金屬鉛、汞的非致癌危害系數(shù)[19]，鉛1.4×10-3mg·kg-1·d-1、汞3.0×10-4mg·kg-1·d-1，本實(shí)驗(yàn)安全因子取10[22]，人類的平均壽命以70 a計(jì)[24]。

假設(shè)多種重金屬對(duì)人體造成的毒性危害呈現(xiàn)疊加作用，則年總健康風(fēng)險(xiǎn)為∶R總=R汞+R鉻+R鎘+R砷+R鉛。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)結(jié)果以平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(x±SD)的形式表示。用Excel進(jìn)行前期處理，采用SPSS 19軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，當(dāng)差異顯著(P<0.05)時(shí)，再進(jìn)行Duncan氏多重比較進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

鱖肌肉重金屬含量范圍、平均濃度、檢出率和超標(biāo)率如表4所示，60份樣品肌肉中汞、鉻、鎘、無機(jī)砷和鉛5種重金屬，共檢測(cè)300次，檢出296次，總檢出率98.67%；超標(biāo)35次，總超標(biāo)率11.67%。其中，鎘、無機(jī)砷和鉛分別超標(biāo)9份、9份和17份，分別占樣本總量的15%、15%和28.33%，汞、鉻均未超標(biāo)。野生、池塘主養(yǎng)和池塘套養(yǎng)模式下的重金屬檢出濃度變化趨勢(shì)相似(表5)，呈Pb>As>Cr=Cd>Hg趨勢(shì)，鉛含量最高，汞含量最低，表明華東地區(qū)的鱖體內(nèi)重金屬含量分布水平具有一致性。野生鱖鎘、無機(jī)砷檢出濃度明顯高于池塘主養(yǎng)鱖和池塘套養(yǎng)鱖(P<0.05)，池塘主養(yǎng)鱖與池塘套養(yǎng)鱖之間沒有明顯差別。

2.1 汞、鉻

鱖60尾樣品中，汞、鉻檢出率100%、96.67%，均無超標(biāo)。主養(yǎng)、套養(yǎng)和野生之間均無顯著差異(P>0.05)。

表3 重金屬的推薦耐受量Table 3 Provisional tolerable weekly intake of heavy metals

注∶JECFA表示食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)，WHO表示世界衛(wèi)生組織。

Note: JECFA stands for The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives; WHO stands for World Health Organization.

2.2 鎘

鱖60尾樣品中鎘檢出率100%，超標(biāo)9份，占樣本總量15%。其中，有8份為野生鱖∶高郵湖野生鱖(4份，66.67%)、鄱陽湖野生鱖(2份，33.33%)、千島湖野生鱖(2份，33.33%)；滁州池塘主養(yǎng)鱖(1份，16.67%)。野生鱖鎘含量(0.096±0.056) mg·kg-1分別是池塘主養(yǎng)鱖(0.066±0.034) mg·kg-1、池塘套養(yǎng)鱖(0.048±0.019) mg·kg-1的1.55倍、2.00倍，差異顯著(P<0.05)。

2.3 無機(jī)砷

鱖60尾樣品中無機(jī)砷檢出率100%，超標(biāo)9份，占樣本總量15%。其中，有8份為野生鱖∶高郵湖野生鱖(4份，66.67%)、千島湖野生鱖(2份，33.33%)、升金湖野生鱖(2份，33.33%)；南京池塘套養(yǎng)鱖(1份，16.67%)。野生鱖砷含量(0.425±0.140) mg·kg-1是池塘主養(yǎng)鱖(0.308±0.098) mg·kg-1的1.38倍，差異顯著(P<0.05)。

2.4 鉛

鱖60尾樣品中鉛檢出率96.67%，超標(biāo)17份，占樣本總量28.3%。野生鱖樣9份，占野生鱖樣本量的37.5%，養(yǎng)殖鱖樣本量8份，占養(yǎng)殖樣本量的33.3%。除南昌池塘主養(yǎng)鱖外，其他采樣點(diǎn)均有超標(biāo)。超標(biāo)樣分別為∶高郵湖野生鱖(3份，50%)、千島湖野生鱖(3份，50%)、鄱陽湖野生鱖(1份，16.7%)、升金湖野生鱖(2份，33.33%)、揚(yáng)州套養(yǎng)鱖(3份，50%)、揚(yáng)州主養(yǎng)鱖(2份，33.33%)、南京套養(yǎng)鱖(1份，16.67%)、滁州主養(yǎng)鱖(1份，16.67%)、池州主養(yǎng)鱖(1份，16.67%)。野生鱖鉛含量(0.463±0.176) mg·kg-1與池塘主養(yǎng)鱖鉛含量(0.362±0.209) mg·kg-1、池塘套養(yǎng)鱖鉛含量(0.430±0.115) mg·kg-1之間差異不顯著(P>0.05)。

2.5 食用安全性評(píng)價(jià)

野生鱖汞、鉻和鉛MWI/PTWI值(2.90%、3.13%和15.83%)與人工養(yǎng)殖鱖(2.33%、3.10%和13.47%)基本持平(表6)。野生鱖鎘、無機(jī)砷MWI/PTWI值(15.01%、24.81%)較人工養(yǎng)殖鱖(9.01%、19.36%)高。總體上，鱖5種重金屬M(fèi)WI/PTWI值范圍為1.01%～30.10%，均未超過100%，表明通過華東地區(qū)鱖肌肉攝入重金屬的量不存在食用安全性問題。具體對(duì)每種元素分析，僅砷和鉛的每周攝入量相對(duì)較高，其MWI/PTWI值分別為21.54%和14.42%。

表4 鱖肌肉中5種重金屬含量Table 4 The contents of five heavy metals in muscle of mandarin fish

表5 不同養(yǎng)殖模式鱖肌肉中重金屬含量Table 5 The heavy metal contents of mandarin fish muscle in different culture patterns (mg·kg-1)

注∶同一列不同英文字母表示差異性顯著(P<0.05)。

Note: Different letters in the same column showing significant difference (P<0.05).

2.6 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

按照國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)推薦的最大可接受(R總)值5.0×10-5a-1為參考標(biāo)準(zhǔn)，汞、鎘和鉻健康風(fēng)險(xiǎn)處于10-10～10-7數(shù)量級(jí)，鉛、砷處于10-6數(shù)量級(jí)(表7)，所有樣品中重金屬致癌、非致癌及年總風(fēng)險(xiǎn)值均未超過ICRP推薦的最大可接受水平，表明華東地區(qū)鱖肌肉經(jīng)食入途徑導(dǎo)致的健康危害年風(fēng)險(xiǎn)處于可接受范圍之內(nèi)。但由于野生鱖R總值為1.198×10-5a-1，與ICRP推薦的最大可接受水平(5.0×10-5a-1)處于同一數(shù)量級(jí)，說明野生鱖食用風(fēng)險(xiǎn)高于池塘主養(yǎng)鱖(6.031×10-6a-1)、池塘套養(yǎng)鱖(6.694×10-6a-1)。

3 討論(Discussion)

本研究表明，華東主產(chǎn)區(qū)野生鱖、池塘主養(yǎng)鱖和池塘套養(yǎng)鱖肌肉樣品中，檢測(cè)到汞(0.011±0.059) mg·kg-1、鎘(0.070±0.036) mg·kg-1、鉻(0.130±0.057) mg·kg-1、無機(jī)砷(0.371±0.113) mg·kg-1和鉛(0.418±0.167) mg·kg-1，在一定程度上反映出華東地區(qū)鱖肌肉的重金屬含量現(xiàn)狀。

在不同魚類體內(nèi)富集的重金屬會(huì)因食性不同、棲息水層差異而存在明顯差異[25]。鱖為肉食性魚類，其重金屬富集途徑主要有2種∶一是自身直接富集，包括體表、鰓吸附等，二是通過食物鏈或餌料魚間接富集[26]。已有研究表明，肉食性魚類對(duì)重金屬的富集程度大于草食性魚類，底層魚類大于中上層魚類[16-17]。重金屬在魚體內(nèi)組織器官中有不同的分布水平，肌肉中重金屬含量最少，肝、腎和鰓等代謝器官含量最高[27-28]。本研究結(jié)果表明，野生鱖群體鎘、砷的含量普遍高于養(yǎng)殖鱖，推測(cè)是野生鱖的食物資源相對(duì)匱乏，生長(zhǎng)緩慢、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、活動(dòng)范圍大、餌料范圍廣，易通過食物鏈富集[29]；而人工養(yǎng)殖鱖(池塘主養(yǎng)[30]與池塘套養(yǎng)[31])是人工投餌料，養(yǎng)殖周期相對(duì)較短，食物鏈富集程度較野生鱖低，且由于養(yǎng)殖過程基本相似，池塘主養(yǎng)鱖與池塘套養(yǎng)鱖肌肉重金屬含量間無明顯差異。

表6 以MWI/PTWI值評(píng)價(jià)華東地區(qū)鱖的重金屬食用安全性Table 6 Safety evaluation on heavy metal of mandarin fish in East China with ratio of MWI to PTWI

注∶PTWI為周可耐受攝入量，MWI為周最大攝入量。

Note: PTWI stands for provisional tolerable weekly intake; MWI stands for maximum weekly intake.

表7 用美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(US EPA)模型評(píng)價(jià)華東地區(qū)鱖的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)Table 7 Health risk assessment of heavy metals in mandarin fish in East China by United States Environmental Protection Agency (US EPA) model

研究表明，同一水體中重金屬更容易分布于底泥和懸浮物中，少量溶解于水體[32-33]。水體中浮游動(dòng)植物及水生植物對(duì)重金屬的富集作用使重金屬開始進(jìn)入食物鏈[34]。不同重金屬在不同生物體內(nèi)有不同程度的富集和代謝過程，生物體中殘留的重金屬會(huì)隨著食物鏈逐漸向高營(yíng)養(yǎng)級(jí)富集[2,26]。已有研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，高郵湖野生鱖肌肉鎘含量(0.031～0.202 mg·kg-1)與蘇中地區(qū)漁業(yè)用水體鎘(0.100～0.320 mg·kg-1)含量有相關(guān)性[35]；鄱陽湖鱖肌肉鎘含量(0.03～0.24 mg·kg-1)與鄱陽湖常見淡水魚(鯉、青魚等)鎘含量相近[36]；千島湖鱖肌肉砷含量(0.030～0.123 mg·kg-1)與千島湖漁業(yè)水體中砷含量(0.001～0.008 mg·kg-1)有相關(guān)性[7,37]。高郵湖、升金湖鱖肌肉砷含量(0.067～0.128、0.045～0.127 mg·kg-1)與長(zhǎng)江銅陵段、蕪湖段、安慶段、南京段和靖江段水體中砷(0.002～0.008 mg·kg-1)[7]含量間有相關(guān)性。

本實(shí)驗(yàn)中，鱖肌肉鉛含量在5種重金屬中最高，除南昌池塘養(yǎng)殖鱖外，其他野生與養(yǎng)殖采樣點(diǎn)樣本中均有不同程度的鉛含量超標(biāo)。這與鉛在水體、底泥、生物體和懸浮物中都更容易富集[38-40]有關(guān)。有研究表明，鉛在自然界中穩(wěn)定且形態(tài)多樣，能夠在水體、土壤、沙塵甚至懸浮物當(dāng)中隨水流緩慢遷移，并最終緩慢進(jìn)入食物鏈[8,41-42]。鱖肌肉鉛含量較高可能同時(shí)來源于水體和食物鏈的富集。

本研究結(jié)果表明，華東地區(qū)各采樣點(diǎn)均有5種重金屬的檢出，野生鱖重金屬含量普遍高于養(yǎng)殖群體，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果基本一致[8,16,23-24,35-38,42-44]。華東地區(qū)鱖的食用安全性與健康風(fēng)險(xiǎn)均處于可接受水平，研究結(jié)果與其他學(xué)者的相似[8,28-29,32,38]。關(guān)于食用安全性，參照《中國(guó)居民膳食指南(2016版)》[18]推薦的成人周攝食魚類質(zhì)量0.280～0.525 kg，假設(shè)鱖為單一攝入魚類，以周最大攝入量(0.525 kg)計(jì)算可知，目前，華東地區(qū)鱖能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限量要求，而華東地區(qū)居民實(shí)際周消費(fèi)鱖肌肉量應(yīng)低于0.525 kg。關(guān)于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，參照人均周水產(chǎn)品消費(fèi)量0.182 kg[22](為食用安全性參考攝入量的0.35倍)，華東地區(qū)鱖健康風(fēng)險(xiǎn)范圍與ICRP推薦的最大可接受值處于同一水平。將健康風(fēng)險(xiǎn)整體視作100，則鉻、鉛和砷分別為30.91、33.58和34.17。野生鱖樣本量占總樣本量的40%，健康風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)為53.25(鉻16.27、鉛18.95和砷17.32)。人工養(yǎng)殖鱖樣本量占60%，健康風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)為46.75(鉻14.64、鉛14.63和砷16.84)。這說明，華東地區(qū)鱖肌肉重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)主要來源于鉻、砷和鉛的富集，野生鱖較養(yǎng)殖鱖風(fēng)險(xiǎn)高。