市售鲤鱼和罗非鱼中重金属元素对人体健康的潜在风险评价

    张海燕+刘宇+王雷+何再炳+邵玉萍+杨亚丽

    

    

    

    摘 要：采集云南省玉溪市红塔区8个农贸市场和超市的鲤鱼、罗非鱼样品，利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对鱼体肌肉中As、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb的含量进行测定。用Excel 2007和SAS 9.0统计软件分析数据，结合单因子污染指数、均值型综合污染指数和目标危害系数（THQs）进行安全性评价及健康风险评估。结果表明，在所测鱼体样品中，Cu的含量高于其他5种元素，罗非鱼肌肉中As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量均高于鲤鱼。鲤鱼和罗非鱼样品中As的含量范围为0.039～0.203 mg/kg，除部分鱼体As的含量超出限量值（0.1 mg/kg）外，其余元素含量低于国家限量标准。6种元素的每周评估摄入量（EWI）均低于世界卫生组织提出的暂定每周允许摄入量（PTWI）；经THQs评价，食用市售的鲤鱼和罗非鱼对人体潜在健康风险不明显。

    关键词：市售鱼类；重金属；目标危害系数；健康风险评估

    随着经济的迅速发展，现代工业、农业和交通运输业等行业给人类带来物质文明的同时，也给人类带来了污染[1]。大量研究表明，水生生物对环境污染物尤其是重金属具有较强的富集作用[2，3]，媒體报道的水产品中重金属超标已屡见不鲜，重金属已然成为了水生生态系统最危险的物质之一[4]。鱼类因其肉质细嫩，味道鲜美，含有丰富优质的蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素和微量元素，成为人们生活中的主要副食之一，因而鱼类食品的安全性也备受关注[5]。我国国家卫生和计划生育委员会[6，7]和农业部[8]等部门颁布了一系列的关于水产品的质量安全标准，众多学者对水产品[9，10]、养殖水域水质[11]、底泥[12]等做了分析研究，并对重金属的潜在风险进行了评价。

    本研究选取了云南省玉溪市8个大型集贸市场和超市销售的人工养殖鲤鱼及罗非鱼样品，分析了鱼体肌肉中As、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb的含量，评价了两种鱼类中6种元素对人体健康的潜在风险，以期为人们提供市场上鲤鱼和罗非鱼的膳食风险预警和预测。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 实验材料 鲤鱼和罗非鱼样品于2015年11月采集自云南省玉溪市的8个大型菜市场及超市。样品详细信息如表1所示。

    1.1.2 主要仪器与试剂 主要仪器：CP214型万分之一分析天平（奥豪斯仪器有限公司，上海），MARS6微波消解仪（CEM公司，美国），NexION 300x电感耦合等离子体质谱仪（PerkinElmer公司，美国）。

    主要试剂：65%硝酸（HNO3，GR，Mreck，德国），30%过氧化氢（H2O2，GR，Mreck，德国），无水乙醇（CH3CH2OH，AR，西陇化工股份有限公司），待测元素标准液（10 mg/L，PerkinElmer公司，美国）。

    1.2 方法

    1.2.1 样品预处理 鱼体采集后，测量记录其质量、体长和体高并拍照。带回实验室后，去除鳞片和内脏，洗净，以超纯水冲洗6次，再以75%的酒精溶液擦拭鱼体和鱼腹，对鱼体进行消毒，晾干后将鱼体解剖，分离出可食用的鱼肉部分，置于恒温干燥箱中烘干至恒重，记录烘干前后鱼体肌肉质量，用于水分的计算，鱼肉烘至恒重后，用捣碎机捣碎，混匀待测。

    1.2.2 样品前处理 准确称取0.200 0 g样品，置于聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL硝酸、3 mL水、2 mL过氧化氢，将消解罐放入微波消解仪，按表2所示程序进行消解。消解完成并冷却后，将消解液无损地转移至50 mL塑料容量瓶中，定容摇匀后放置澄清，用ICP-MS测定As、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb含量。样品平行测定三次，同时做三个试剂空白试验。

    1.2.3 评价方法

    食用安全性评价采用单因子污染指数法和均值型综合污染指数法[13]。其计算公式如下：Pi=Ci/Li

    式中，Pi为重金属i的单因子污染指数；Ci为重金属i的实测浓度；Li为重金属i的评价标准，As、Cd、Cr、Hg和Pb以GB 2733-2015《食品安全国家标准鲜、冻动物性水产品》中的限值为评价标准，Cu以NY 5073-2006《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》中的限值为评价标准。

    P综合=（∑ni=1Pi）/n

    式中，P综合为均值型综合污染指数；Pi为重金属i的单因子污染指数；n为重金属的种类数。

    根据均值型综合污染指数的计算结果，将重金属污染水平等级[14]划分为如表3所示的等级。

    相当一部分检出值超过标准数倍或几十倍

    运用目标危险系数（target hazard quotients，THQs）评价食用养殖鲤鱼和罗非鱼对人体健康的潜在风险。具体计算公式如下：

    THQ=EF×ED×FIR×CRfD×WAB×TA10-3

    式中，EF为人群暴露频率（365 d/a），ED为暴露时间（通常取平均寿命70 a），FIR为食品摄入率（g/d，《中国居民膳食指南（2016）》[15]建议成人每天平均摄入水产类40～75 g，本文取最高值75 g进行计算），C为食物中的重金属含量（mg/kg），RfD为口服参考剂量（mg/kg·d，依据USEPA（2009）[16]的标准，As、Cd、Cr、Cu、Hg、和Pb的RfD分别为3×10-4、0.001、1.5、0.04、5×10-4和0.004 mg/kg·d），WAB为人体平均体重（kg，60 kg），TA为非致癌性暴露平均时间（d），取值为365ED。

    THQ比值小于1时认为暴露人群无明显健康风险，反之，则认为存在健康风险。

    世界卫生组织（WHO）提出了暂定每周允许摄入量（Provisional tolerable weekly intake，PTWI）的概念，并为每种重金属推荐摄入量的安全阈值。重金属每周评估摄入量（Estimated weekly intake，EWI）的表达式如下：

    EWI=FIR×C×7WAB

    式中，FIR为食品摄入率（g/d），C为食物中的重金属含量（mg/kg），WAB为人体平均体重（kg）。

    1.3 数据处理

    采用Excel 2007和SAS 9.0统计软件进行数据整理分析。采用单因素方差分析（One-Way ANOVA）和最小显著差异法（LSD）检验测定元素在不同鱼体间的差异，P<0.05时认为差异性显著。图表中数据为平均值±标准差。

    2 结果

    2.1 重金属元素含量

    不同鱼体中As、Cd、Cr、Cu、Hg和Pb的含量如表4所示。由表4可知，在所采集的鲤鱼和罗非鱼样品中，元素含量差异较大，就平均值而言，Cu含量最高，分别为0.876 mg/kg和0.821 mg/kg，其次是Cr>As>Pb>Hg，Cd含量最低；鲤鱼肌肉中Cu的含量高于罗非鱼，其余元素含量均低于罗非鱼样品；统计结果表明，在同一种鱼体鱼肉中，不同采集地的同种元素含量有显著差异。

    2.2 食用安全性评价

    与相关标准的限量值相比，Cd、Cr、Cu、Hg和Pb的含量均低于国家标准或行业標准所规定的限值，但是，鲤鱼和罗非鱼肌肉中As的含量分别为0.039～0.188 mg/kg和0.039～0.203 mg/kg，部分鱼体As的含量高于限量值0.1 mg/kg。

    鲤鱼和罗非鱼肌肉中重金属元素的单因子污染指数和综合污染指数如表5所示，As的单因子污染指数为0.390～2.026，Cd、Cr、Cu、Hg和Pb的单因子污染指数分别为0.003～0.054、0.011～0.178、0.005～0.032、0～0.085、0.005～0.097；鲤鱼样品中，LY-4的综合污染指数为0.084，各元素含量均低于限量值，处于未污染水平（P≤0.1）；LY-6、LY-7、LY-8的综合污染指数分别为0.264、0.334、0.280，As含量超出限量标准，处于轻度污染水平；其余样品As含量接近限量值，综合污染指数为0.100～0.169，为微污染水平（0.1≤P<0.2）。罗非鱼样品中LFY-3综合污染指数为0.085，各元素含量均低于限量值，处于未污染水平（P≤0.1）；LFY-1、LFY-4、LFY-5、LFY-6、LFY-8的综合污染指数分别为0.382、0.238、0.335、0.227、0.233，As含量超出限量标准，处于轻污染水平（0.2≤P<0.5），LFY-2、LFY-7的综合污染指数分别为0.147和0.138，As含量接近限量值，处于微污染水平。

    2.3 重金属元素的健康风险评价

    不同鱼体肌肉中重金属元素的目标危险系数（THQs）如表6所示。鲤鱼和罗非鱼样品中所测的6种重金属元素中目标危险系数均小于1，暴露人群无明显健康风险。6种元素的每周评估摄入量（EWI）均低于世界卫生组织提出的暂定每周允许摄入量（PTWI）；部分鲤鱼和罗非鱼中As的含量超出限量标准，其EWI分别为0.847和0.969，EWI/PTWI为5.65%和6.46%，适量食用不会带来As中毒的风险；Cr的EWI分别为0.957和1.557，占PTWI的14.28%和23.24%，元素Cr的含量虽未超出限量值，但其EWI/PTWI超过10%[17]，可认定食用过多的鲤鱼和罗非鱼存在人体Cr中毒的潜在风险，应当控制摄入量，降低因Cr带来的危害。

    3 讨论

    3.1 元素含量的差异性

    本研究表明，所测6种元素在鱼体中含量差异较大。Cu的含量较其他5种元素高，这可能是因为Cu是鱼类必需微量元素而更容易被生物吸收，为大多数有机体生理调节机制所必需[17]。除Cu外，罗非鱼肌肉中As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量均高于鲤鱼。研究表明生物的生活习性是影响生物体内重金属含量的重要因素之一[10]。在大多数情况下，生物体内的金属含量与其所属的营养级并不相关，而是取决于该物种或种群的生理特征以及金属的生物功能，生物的摄食习惯，体内存在的解毒机制及代谢机理和金属的物理化学形态[18]。鲤鱼和罗非鱼均属于杂食性鱼类，但罗非鱼对砷（As）有较强的蓄积能力[19]，不排除罗非鱼对其余重金属也有较强的富集作用，有关机制有待进一步研究。

    3.2 鱼体肌肉的食用安全性

    所测6种元素中，部分鲤鱼、罗非鱼鱼体As的含量高于国家标准或行业标准所规定的0.1 mg/kg，其余元素在所测的样本中均低于国家标准或行业标准。综合污染系数显示，除小部分鱼体为轻污染外，其余鱼体均为未污染-微污染，结合元素的每周评估摄入量（EWI）和世界卫生组织提出的暂定每周允许摄入量（PTWI）可认定食用市售的鲤鱼和罗非鱼对人体潜在健康风险不明显，可放心食用。但食用过多的市售鲤鱼和罗非鱼存在人体Cr中毒的潜在风险，应当控制摄入量，降低因Cr带来的危害。

    市场提高监管力度，对鱼体来源进行调查，出售符合食品安全标准的鱼体是消费者健康的保障。消费者也可适量食用市售鲤鱼、罗非鱼，选择合适的烹饪方式，以降低潜在的风险。

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    Potential risks of heavy metals from the market Cyprinus carpio and Tilapia mossambica to health

    ZHANG Haiyan，LIU Yu，WANG Lei，HE Zaibing，SHAO Yuping，YANG Yali

    （College of resources and environment of Yuxi Normal University，Yuxi 653100，China）

    Abstract：The Cyprinus carpio and Tilapia mossambica samples were collected from seven local farmers markets and one super market of Yuxi City，Yunnan Province.The contents of heavy metals such as As，Cd，Cr，Cu，Hg and Pb in muscle of common carp（Cyprinus carpio） and tilapia（Tilapia mossambica）were measured by ICP-MS（Inductively coupled plasma mass spectrometry） after microwave digestion.The data were analysed by Excel 2007 and SAS 9.0 software.The methods of single factor pollution index，comprehensive pollution index and target hazard quotient（THQs） were used to assess pollution levels and Human health risk assessment.The results indicated that the contents of Cu in samples were higher than other five elements，contents of As，Cd，Cr，Hg and Pb in tilapia were higher than those in carp.In all the samples， contents of As ranged from 0.039 up to 0.207 mg/kg， the contents of metals were not exceeded the standard limits for aquatic foods，except that of As.The estimated weekly intake（EWI） of all the selected elements were lower than provisional tolerable weekly intake（PTWI）； according to the result of THQs，the risk to health was not obvious，when people eat carp or tilapia sold in the studied area.

    Key words：Market fish； Heavy Metals； Target hazard quotient； Potential Risks to health