ICP-MS 法測(cè)定三種干辣椒中鎘的含量及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

鐘肖瓊 蔣秋輝 梁崧強(qiáng) 羅鋒 李華源

（1.廣東廣業(yè)清怡食品科技股份有限公司，廣東廣州 511442；2.廣東省食品工業(yè)研究所有限公司，廣東廣州 511442；3.食品企業(yè)質(zhì)量安全檢測(cè)技術(shù)示范中心，廣東廣州 511442；4.廣東省質(zhì)量監(jiān)督食品檢驗(yàn)站，廣東廣州 511442）

鎘是一種具有毒性的重金屬微量元素，是人體、動(dòng)物和植物的非必需元素。但它在冶金、塑料、電子等行業(yè)非常重要，通常通過“工業(yè)三廢”等途徑進(jìn)入土壤，并通過食物鏈進(jìn)入人體富集，達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)引發(fā)各種疾病，嚴(yán)重危害植物和人體的健康，且具有長(zhǎng)期性、隱蔽性和不可逆性等特點(diǎn)[1]。

辣椒（Capsicum）是茄科植物辣椒的果實(shí),為一年生草本植物。辣椒富含辣椒堿、二氫辣椒堿、辣椒紅素、辣椒玉紅素、β-胡蘿卜素、碳水化合物、揮發(fā)油、蛋白質(zhì)、維生素C 以及鈣磷等。其中辣椒紅素、辣椒玉紅素已被FAO（聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織）、EEC（歐洲經(jīng)濟(jì)共同體）、WHO（世界衛(wèi)生組織）、美國、英國、日本和中國國標(biāo)等組織審定為無限制性使用的天然食品添加劑。辣椒堿和二氫辣椒堿是辣椒中的辛辣成分[2]。我國是世界第一大辣椒（含甜椒）生產(chǎn)國與消費(fèi)國，播種面積約占世界辣椒播種面積的40%。根據(jù)國家特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年我國辣椒播種面積達(dá)3200萬畝，在蔬菜作物中位居第一[3]。近年來，我國積極開展食品安全隱患排查工作，對(duì)潛在的食品安全危害采取及時(shí)的預(yù)防措施。所以，針對(duì)性地對(duì)國民喜好的辣椒進(jìn)行鎘含量的檢測(cè)，并進(jìn)行其安全性評(píng)估，對(duì)保障消費(fèi)者的飲食健康安全具有重大意義。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

三種市售干辣椒（朝天椒、燈籠椒、小米椒）。使用隨機(jī)取樣法從基數(shù)為250 g 的樣品中隨機(jī)取樣30 g，注意選取外形完好的樣品。取樣完畢后使用食品用粉碎機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行粉碎，粉至顆粒大小為60 目并使用40 目篩過篩多次，過篩后的樣品作為試樣裝袋放置于陰涼處，標(biāo)記，待進(jìn)一步處理。

1.2 樣品處理

稱取三種干辣椒樣品各0.4000 g 左右（精確到0.0001 g）置于微波消解罐內(nèi)，加入8 mL 優(yōu)級(jí)硝酸。擰緊蓋子，放入微波消解儀中按照標(biāo)準(zhǔn)操作步驟進(jìn)行消解。消解結(jié)束后，放入石墨趕酸器中進(jìn)行趕酸，趕酸至管內(nèi)消解液大約剩2 mL～3 mL。取出消解罐放置于室溫中進(jìn)行冷卻，冷卻完畢后轉(zhuǎn)移消解液至50 mL 離心管中，并用超純水少量多次沖洗消解罐內(nèi)壁，定容至50 mL，搖勻靜置，同時(shí)做試劑空白試驗(yàn)。制備好的樣液等待上機(jī)。

1.3 方法原理

本試驗(yàn)依據(jù)GB 5009.268-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》中電感耦合等離子體質(zhì)譜法并對(duì)測(cè)定條件進(jìn)行優(yōu)化，旨在建立一套用于干辣椒產(chǎn)品中重金屬含量的方法。

1.4 試劑

所用玻璃儀器，均需用（1+1）硝酸浸泡過夜，再用去離子水沖洗干凈，晾干，備用。

所用化學(xué)試劑均為優(yōu)級(jí)純或分析純，試驗(yàn)用水為超純水；鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）；內(nèi)標(biāo)元素貯存液（1000 mg/L）鈧、鍺、銦、銠、錸等采用經(jīng)國家認(rèn)證并授予標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書的單元素或多元素內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.5 儀器與設(shè)備

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀：ICP-MS 7900 型，美國安捷倫公司；微波消解儀：Mars6，美國CEM；超聲波水浴儀：JPC600，廣州市吉普超聲波電子設(shè)備有限公司；超純水系統(tǒng)：Millipore 型，法國密理博公司。

1.6 校準(zhǔn)曲線的制備

1.6.1 標(biāo)液

吸取1000 mg/L 的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液10.0 mL 于100 mL 容量瓶中，用超純水定容至刻度，混勻，如此經(jīng)多次逐級(jí)稀釋成每毫升含500.0 ng 鎘的標(biāo)準(zhǔn)使用液。

1.6.2 混標(biāo)配制表

準(zhǔn)確吸取鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液0 mL、0.2 mL、0.4 mL、1 mL、2 mL、4 mL 于100 mL 容量瓶中，用超純水定容至刻度，即得到含鎘量分別為0 μg/L、1 μg/L、2 μg/L、5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L 的標(biāo)準(zhǔn)系列工作液。

1.7 樣品測(cè)定

1.7.1 儀器條件

將儀器性能調(diào)至最佳狀態(tài)，參照GB 5009.268-2016 中電感耦合等離子體質(zhì)譜法及儀器的性能設(shè)定儀器分析參考條件，具體檢測(cè)條件如表1 所示。

表1 ICP-MS 工作條件

1.7.2 測(cè)定

將鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液注入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，測(cè)定鎘元素和內(nèi)標(biāo)元素的信號(hào)響應(yīng)值，以鎘元素的濃度為橫坐標(biāo)，鎘元素與所選內(nèi)標(biāo)元素信號(hào)響應(yīng)值的比值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。將空白溶液和試樣溶液分別加入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中，測(cè)定鎘元素和內(nèi)標(biāo)元素的信號(hào)響應(yīng)值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到消解液中鎘元素的濃度，同時(shí)測(cè)定鎘元素的精密度，通過標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定來驗(yàn)證方法。

1.8 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)

用國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)蒜粉GBW 10022 與大米粉GBW 100348（地球物理地球化學(xué)勘查研究所）進(jìn)行校準(zhǔn)，質(zhì)控測(cè)試方法的準(zhǔn)確性。

1.9 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)結(jié)果采用@RISK6.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性回歸方程

計(jì)算得出線性方程y=0.0043x+0.000003，相關(guān)系數(shù)0.9999，符合分析檢測(cè)的定量要求。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的驗(yàn)證分析

采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和每個(gè)樣品平行測(cè)試3 次（n=3），取平均值。表2 結(jié)果表明，兩種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定值都在推薦范圍內(nèi)，且回收率分別為96.8%和97.9%，說明試驗(yàn)方法的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，結(jié)果數(shù)據(jù)可信。

表2 蒜粉（GBW 10022）與大米粉（GBW 100348）鎘元素測(cè)定結(jié)果（n=3）

2.3 三種干辣椒試樣鎘含量的測(cè)定結(jié)果

電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定三種干辣椒試樣中鎘的含量，測(cè)定結(jié)果如表3 所示，共測(cè)試6 組，每組測(cè)試三次。

表3 三種干辣椒試樣中鎘元素含量測(cè)定結(jié)果（n=3）

朝天椒試樣組的測(cè)定含量在0.0659 mg/kg～0.0686 mg/kg，燈籠椒試樣組的測(cè)定含量在0.0814 mg/kg～0.0911 mg/kg，小米椒試樣組的測(cè)定含量在0.295 mg/kg～0.347 mg/kg。朝天椒試樣與燈籠椒試樣中鎘元素的含量非常接近，而小米椒試樣中鎘元素的含量約是朝天椒鎘含量的5 倍，燈籠椒鎘含量的4 倍。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.4.1 暴露評(píng)估模型

采用美國環(huán)保署（USEPA）發(fā)布的化學(xué)污染物健康評(píng)價(jià)模型，用每日膳食暴露量（estimated daily intake，EDI），對(duì)干辣椒中鎘含量進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其計(jì)算式（1）如下：

式中：EDI—人體中鎘的每日暴露量，mg/(kg?d)；C—干辣椒中鎘的含量，mg/kg；DIR—干辣椒的日均攝入量，g/d；EF—人群暴露頻率，350 d/year；ED—暴露持續(xù)時(shí)間，70 year；BW—成年人平均體重，60 kg；AT—平均暴露時(shí)間，74.83 year。

2.4.2 危害商值HQ

根據(jù)FAO/WHO 下屬的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)在2000 年提出，人體每周每公斤體重可耐受鎘攝入量為7 μg，以成人平均體重60 kg 折算，則每人每日鎘的允許攝入量（ADI）為60 μg/d，以此值作為參考計(jì)量（referencedose，RfD），采用危害商值（hazard quotient，HQ）評(píng)價(jià)人體經(jīng)干辣椒暴露鎘危害水平，其式（2）如下：

當(dāng) HQ ＜1 時(shí)，可認(rèn)為干辣椒中鎘對(duì)暴露人群不存在明顯的健康風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)HQ ≥1 時(shí)，可認(rèn)為干辣椒中鎘對(duì)暴露人群存在健康風(fēng)險(xiǎn)。人體中干辣椒鎘的每日暴露量、人體中干辣椒鎘元素暴露的危害商值，如表4、表5 所示。

表4 人體中干辣椒鎘的每日暴露量

表5 人體中干辣椒鎘元素暴露的危害商值

3 討論

3.1 干辣椒鎘的安全性評(píng)價(jià)

相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2018 年佛山市順德、三水、南海這三區(qū)人均干辣椒年消費(fèi)量約為15.3 kg、12.8 kg、11.7 kg，即干辣椒的日均攝入量為42 g/d、35 g/d、32 g/d。由式（1）和式（2）計(jì)算可得，人體中干辣椒鎘的每日暴露量EDI 為3.22×10-5～2.04×10-4mg/(kg?d)，干辣椒中鎘含量的危害商值均小于1（如表5 所示）。因此，通過攝入干辣椒導(dǎo)致鎘元素暴露的風(fēng)險(xiǎn)極低，消費(fèi)者可以放心攝入。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)采用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法對(duì)三種市面上常見的干辣椒（朝天椒、燈籠椒、小米椒）中的鎘含量進(jìn)行測(cè)定。朝天椒主要產(chǎn)地為河南省，燈籠椒的種植幾乎遍布全國，小米椒主要產(chǎn)地為福建省。由表3 中小米椒鎘含量幾倍于朝天椒與燈籠椒可知，盛產(chǎn)小米椒的福建省種植農(nóng)田和土壤可能面臨比其他辣椒種植大省更為嚴(yán)峻的鎘污染現(xiàn)狀。

通過此次對(duì)干辣椒中鎘元素的測(cè)定，一方面可以分析并了解干辣椒中鎘元素的含量，另一方面可以掌握有害重金屬的污染情況，對(duì)于建立干辣椒中鎘元素污染限量的國家標(biāo)準(zhǔn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

安全性評(píng)價(jià)結(jié)果表明沒有必要對(duì)居民提出干辣椒消費(fèi)總量建議。但考慮到當(dāng)?shù)鼐用竦纳攀沉?xí)慣不多食用辛辣香料，因此下一步應(yīng)對(duì)嗜好吃辣的消費(fèi)人群主要膳食比例中的鎘含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和安全性評(píng)估，以了解本地膳食中是否存在鎘暴露的安全問題。