太湖流域芡實中重金屬含量測定及安全性評價

金小花 劉青青 王蘋

摘 要：芡實是太湖流域“水八仙”之一，也是藥食同源物質。太湖流域屬于長三角經濟發(fā)達地區(qū)，區(qū)域內工農業(yè)生產生活帶來較多的重金屬污染。本研究對太湖流域城市所售12批次芡實采用電感耦合等離子體質譜法進行Pb、Cr、Cd、Cu、Hg 5種重金屬含量測定及安全評價。參照《中華人民共和國藥典（2020年版）》中部分藥材重金屬含量限值要求，12批次芡實樣品中，采自無錫的3批樣品中有1批樣品Cr超標，采自湖州的3批樣品中有1批樣品Hg超標，應與當地工業(yè)生活影響芡實生長環(huán)境有關。部分重金屬超標對芡實食用安全性造成一定影響，應引起注意。

關鍵詞：芡實；重金屬；電感耦合等離子體質譜法；安全性評價；太湖流域

Determination of Heavy Metal Content and Safety Evaluation of Semen Euryales in Taihu Lake Basin

JIN Xiaohua， LIU Qingqing， WANG Ping

（Suzhou Polytechnic Institute of Agriculture， Jiangsu Food Safety and Rapid Detection Engineering Technology Research and Development Center， Deep Integration Training Platform for Higher Vocational Education in Jiangsu， Suzhou 215008， China）

Abstract： Semen euryales is one of the “Eight Immortals of water” in Taihu Lake basin， and it is also a homologous substance of medicine and food. The Taihu Lake basin belongs to the economically developed area of the Yangtze River Delta， and the industrial and agricultural production and life in the region bring more heavy metal pollution. In this study， the contents of Pb， Cr， Cd， Cu and Hg 5 heavy metals were determined and safety evaluated by inductively coupled plasma mass spectrometry of 12 batches of semen euryales sold in the cities of Taihu Lake basin. According to the limit of heavy metal content of some medicinal materials in the Pharmacopoeia of the Peoples Republic of China （2020 edition）， among the 12 batches of semen euryales samples， 1 of the 3 batches of samples from Wuxi exceeded the Cr standard， and 1 of the 3 batches of samples from Huzhou exceeded the Hg standard， which should be related to the local industrial life affecting the growth environment of semen euryales. Some heavy metals exceed the standard and have a certain impact on the edible safety of semen euryales， which should be paid attention to.

Keywords： semen euryales; heavy metal content; inductively coupled plasma mass spectrometry; safety evaluation; Taihu Lake basin

芡實是睡蓮科植物芡的果實，富含氨基酸、維生素、類黃酮等，屬于藥食同源物質，具有補脾止瀉、補肝腎固精氣的作用，主要生長在池塘、湖泊沼澤中，是太湖流域“水八仙”之一。近年來，太湖流域經濟發(fā)達地區(qū)的環(huán)境污染，尤其是重金屬污染的影響，對芡實的生長不利，若食用含重金屬的芡實果仁，重金屬會隨食物進入人體。重金屬易與人體中的酶蛋白結合，使蛋白質喪失活性，從而導致人體細胞組織受損，而且重金屬還會在人體器官中逐漸累積，給人們的身體健康帶來危害。因此，測定芡實中有害重金屬元素含量，對保證芡實的食用安全性非常重要。太湖流域目前重金屬污染主要為銅、鉛、鉻、鎘和汞等金屬[1-2]，本研究參考部分文獻報道[3-4]，以及《中華人民共和國藥典（2020年版）》四部中的重金屬指導原則，采用電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）對太湖流域所產芡實進行重金屬含量測定，確定了與生產生活相關性較高的5種有害重金屬元素，并對結果進行分析和評價，為太湖流域芡實食用安全性評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

12批次芡實采自蘇州、無錫、常州和湖州太湖流域產區(qū)，分別采集于菜場和超市，樣品在60 ℃烘箱中干燥至恒重，粉碎，過篩，4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?；質量濃度均為1 000 μg·mL-1的鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、汞（Hg）和銅（Cu）標準溶液，以及質量濃度均為1 μg·mL-1的鉍（Bi）、銦（In）、鈧（Sc）內標溶液，中國計量科學研究院；濃硝酸，Sigma公司；過氧化氫，國藥集團化學試劑有限公司；超純水系統(tǒng)，美國Thermo Fisher公司。

1.2 儀器與設備

電感耦合等離子體質譜儀（島津2030 型）；微波消解儀（MARS6CLASSIC，美國CEM公司）；VB18趕酸器（美國萊伯泰科儀器公司）；電子分析天平（ME303E，梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準品溶液的配制

分別取各元素標準溶液，以10% HNO3作溶劑，制備成系列濃度的標準溶液：Pb溶液質量濃度為

0 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、40 μg·L-1、60 μg·L-1和80 μg·L-1，Cr溶液質量濃度為0 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、20 μg·L-1、30 μg·L-1和40 μg·L-1，Cd溶液質量濃度為0 μg·L-1、0.5 μg·L-1、1 μg·L-1、2 μg·L-1、5 μg·L-1和10 μg·L-1，Cu溶液質量濃度為0 μg·L-1、50 μg·L-1、200 μg·L-1、400 μg·L-1、600 μg·L-1和800 μg·L-1，Hg溶液質量濃度為0 μg·L-1、2 μg·L-1、5 μg·L-1、10 μg·L-1、15 μg·L-1和20 μg·L-1。精密量取Bi、Sc、In標準溶液用水稀釋成質量濃度為0.1 μg·mL-1的混合溶液，得內標溶液。Hg、Pb以Bi作內標物質，Cr、Cu以Sc作內標物質，Cd以In作內標物質。

1.3.2 供試品溶液的制備

粉碎過篩芡實樣品，混勻備用，精密稱取芡實粉末0.5 g，將其放在微波消解罐中，加入硝酸10 mL混勻，在密閉條件下按照微波消解儀的設置程序進行消解：3 min升溫至120 ℃，保持3 min；2 min升溫至150 ℃，保持5 min；2 min升溫至190 ℃，保持10 min。消解結束后，調節(jié)溫度至130 ℃，讓酸揮發(fā)至1～2 mL時，用超純水少量多次洗滌消解罐，同時轉移消解液至50 mL量瓶中，用水稀釋定容至刻度，同時做樣品空白。

1.3.3 儀器條件

等離子體氣體流量：18 L·min-1；液氬壓力：0.7 MPa；脈沖電壓：800 V；RF射頻功率：1 300 W；輔助氣體流量：1.3 L·min-1；霧化氣流速：0.85 L·min-1；樣品沖洗時間：30 s；延遲時間：10 s；采樣深度：7.5 mm；樣品提升速率：1.0 L·min-1；調諧模式：碰撞模式KED。

2 結果與分析

2.1 方法學考察

2.1.1 線性關系及檢出限

以11次空白溶液測定值計算儀器檢出濃度。在電感耦合等離子體質譜儀中依次測定各質量濃度的標準品溶液，以測定值為縱坐標（Y），質量濃度為橫坐標（X），制作標準曲線，結果見表1。5種重金屬元素的r均＞0.995，線性關系較好，Pb、Cr、Cd、Cu和Hg的檢出限分別為0.014 μg·g-1、0.007 μg·g-1、0.005 μg·g-1、0.006 μg·g-1和0.002 μg·g-1。

2.1.2 加標回收率試驗

精密稱取芡實樣品0.25 g，平行制備6份樣品，分別加入一定量的各元素標準溶液，按1.3.2項下的供試品溶液制備方法進行制備，再按照1.3.3項下的儀器條件測定，分別計算芡實中5種元素的加標回收率和RSD，測定結果見表2。結果表明，5種元素的平均回收率為92.85%～98.28%，RSD為0.68%～4.04%，符合《中華人民共和國藥典（2020年版）》四部藥品分析方法學中回收率要求。

2.1.3 精密度試驗

在5種元素系列標準溶液中，分別取標準曲線第3點溶液，重復進樣6次測定，內標進樣管插入0.1 μg·mL-1的內標溶液中，每種濃度重復測定6次，計算5種元素濃度的RSD。結果表明，Pb、Cd、Cr、Cu和Hg濃度測定值的RSD分別為1.2%、1.8%、1.7%、2.5%和1.6%，顯示儀器精密度良好。

2.1.4 重復性試驗

取同一批次芡實樣品6份，按1.3.2項下的供試品溶液制備方法進行制備，按1.3.3項下的儀器條件進行測定，最后計算芡實中5種元素的含量以及RSD。結果表明，Pb、Cd、Cr、Cu和Hg元素的濃度測定值的RSD分別為3.6%、3.2%、1.2%、4.2%和3.6%，表明方法的重復性良好。

2.1.5 穩(wěn)定性試驗

取同一芡實供試品溶液，按照制備后0 h、3 h、6 h、9 h、12 h和24 h進樣，計算芡實中5種元素的含量及其RSD。結果表明，Pb、Cd、Cr、Cu和Hg濃度測定值的RSD分別為3.04%、3.24%、1.02%、0.26%和0.91%，表明芡實樣品溶液在24 h內穩(wěn)定性良好。

2.2 樣品測定

分別取在蘇州、無錫、常州和湖州產區(qū)菜場和超市采集的12批次芡實，每批次樣品都制備3份，按1.3.2項下的供試品溶液制備方法，制備樣品溶液和相應的空白溶液，按1.3.3項下測定條件進行測定，取3次平均值，計算Pb、Cd、Cr、Cu和Hg 5種重金屬含量，參考《中華人民共和國藥典（2020年版）》中的部分中藥材限量規(guī)定，對12批芡實的5種重金屬元素是否超標進行分析。

2.2.1 芡實中重金屬含量測定

對蘇州、無錫、常州和湖州產區(qū)菜場和超市收集的12批次芡實進行Pb、Cd、Cr、Cu和Hg 5種重金屬含量測定，結果見表3。測定的5種重金屬的平均含量由高到低為Cu＞Pb＞Cr＞Cd＞Hg。在12批次芡實中，Cu的含量為4.571 0～10.644 6 mg·kg-1，平均值為6.85 mg·kg-1；Pb的含量為0.956 7～

2.240 7 mg·kg-1，平均值為1.36 mg·kg-1；Cd的含量為0.042 9～0.268 2 mg·kg-1，平均值為0.14 mg·kg-1；Cr的含量為0.423 1～2.313 9 mg·kg-1，平均值為1.25 mg·kg-1；Hg的含量為未檢出～0.257 4 mg·kg-1，平均值為0.11 mg·kg-1。參照《中華人民共和國藥典（2020年版）》中部分藥材重金屬含量限值要求（Pb≤

5 mg·kg-1，Cu≤20 mg·kg-1，Cd≤0.3 mg·kg-1，Cr≤2 mg·kg-1，Hg≤0.2 mg·kg-1），比較測定結果，所測12批芡實樣品中Pb、Cu、Cd 3種重金屬含量均未超過限量值，而采自無錫的3批樣品中有1批樣品出現了Cr超標的情況，采自湖州的3批樣品中有1批樣品出現Hg超標的情況，應該與芡實生長的環(huán)境氣候以及土壤污染程度相關。

2.2.2 蘇州、無錫、常州和湖州不同產區(qū)芡實重金屬含量比較

芡實作為藥食同源物質，是太湖水八仙之一，在太湖流域被廣泛食用，比較蘇州、無錫、常州和湖州不同產區(qū)芡實重金屬含量。由圖1可知，芡實樣品中Cu含量普遍較高，蘇州地區(qū)Cu含量平均值最高，常州地區(qū)Pb、Cd含量平均值最高，無錫地區(qū)Cr含量平均值最高，湖州地區(qū)Hg含量平均值最高。相關文獻顯示，Cu主要來源于農藥和工業(yè)廢水的排放，Pb主要來源于生活污水和農業(yè)污染物的排放，部分Pb來源于汽油燃燒和工業(yè)排放，Cd來源于冶煉工業(yè)，Cr來源于電鍍、合金等制造業(yè)，Hg來源于化石燃料及石油衍生品的燃燒[5-6]。太湖流域屬于長三角經濟發(fā)達地區(qū)，蘇州、無錫、常州和湖州是該區(qū)域工業(yè)重鎮(zhèn)，在工業(yè)生產中會產生較多的重金屬污染。

3 結論

重金屬主要來源于交通排放、農業(yè)污染和煤炭燃燒，太湖流域隸屬長三角經濟發(fā)達地區(qū)，區(qū)域內工業(yè)生產、農業(yè)活動等生產生活是重金屬污染的源頭，本研究參照《中華人民共和國藥典（2020年版）》中部分藥材重金屬含量限值要求對12批次芡實樣品中重金屬污染情況進行分析發(fā)現，采自無錫的3批樣品中有1批樣品出現了Cr超標的情況，采自湖州的3批樣品中有1批樣品出現Hg超標的情況，可能與當地工業(yè)生活影響芡實生長環(huán)境有關。部分重金屬超標對芡實食用安全性造成一定影響，應引起注意。

參考文獻

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