四川主產地花椒鉛(Pb)累積特性及殘留量檢測與風險評估

付卓銳,歐亞非,黃伊嘉，莫開林

(四川省林業科學研究院，四川 成都 610066)

花椒(學名：ZanthoxylumbungeanumMaxim.)，是四川省特色香辛料類森林食品，花椒的藥用和食用功效豐富深受人們喜愛。藥用方面，花椒可以除濕、殺蟲、鎮痛、抑菌等[1]；食用方面，花椒是四川人最喜愛的香辛料，不僅口感烹香，而且還有一定的食療功效[2]，發展花椒種植產業是將四川資源優勢轉化為產業優勢的必然選擇。

花椒具有特殊的刺激性氣味，是天然的抗氯化劑，能夠有效預防害蟲[3]，農藥超標的風險很小，但環境的惡化以及四川個別礦產區域對土壤環境重金屬含量的影響，又為花椒產品的食用帶來了一定的風險性?；ń吠寥乐兄亟饘僭氐倪w移、轉化及對植物的影響程度不僅與其總量有關，更大程度上由重金屬在環境中的化學形態決定[4～6]。

采用Tessler連續提取分級方法[7,8]，在對四川具有代表性的花椒基地土壤中重金屬鉛(Pb)總量及其5種形態含量分布進行測定分析和比較研究之后，取各樣地花椒測定其中的Pb含量，分析其在花椒不同部位的積累分布情況，開展風險評估，對四川花椒產業的發展具有重要的意義。

1 試驗與分析評價方法

1.1 試驗點布設與采樣

通過查閱文獻資料，結合實地調查的方式，在四川花椒6個主產區域，各選3個面積較大的，土壤類型單一的花椒基地作為項目試驗點。土壤和植物樣品試材分別來源于18個供試基地，每個基地采用網格布點各取3～5個分點，訂上試驗標識牌。

土壤采樣參照《農田土壤環境質量監測技術規范》(NY/T 395-2012)規定執行[9]。土壤采集深度為0 cm～40 cm，當場剔除表層的石子和樹根、草根等雜物，在土壤剖面內自下而上均勻挖取，各分點土壤混合均勻后按四分法取2 kg混合土壤作為1個土壤樣品。植物樣品均采自花椒標識樹，樹皮采樣統一用近地面10 cm處環周近地莖(3 cm×5 cm規格)兩處作為1個樹皮樣品；隨機取3個連葉樹枝，枝葉分開，分別作為1個樹枝樣品和1個葉子樣品；采集的花椒果實混勻后取100 g作為1個果實樣品。采樣完畢，將樣品放于干凈的聚乙烯塑料袋內，樣品袋內外兩面顯著位置分別貼上標簽。

1.2 樣品處理方法與測定

1.2.1 樣品前處理和浸提方法

植物樣品運回試驗室后，用自來水清洗干凈，再用去離子水清洗3次后陰干，研磨后過60目尼龍篩備用。

植物樣品中的總鉛(Pb)含量測定按照《食品中鉛的測定》(GB/T 5009.12-2010)濕法消解執行：稱取試樣適量于錐形瓶中，放數粒玻璃珠，加入10∶1的混酸(硝酸：高氯酸)10 ml，加短頸漏斗浸泡過夜，第2天于電爐上消解，若變棕黑色，再加混合酸，直至冒白煙，消化液呈透明，趕酸揮凈，放冷，用滴管將試樣消化液濾入25 mL 容量瓶中，用1%的硝酸少量多次洗滌錐形瓶，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混勻備用[10]。采用ICP-AES法進行測定(下同)。

因植物樣品和土壤樣品性質不同，為了最大程度保證前后處理方法的一致性，將植物樣品按Tessler連續提取分級法稍作改進后的浸提程序分為5種形態[7～8]：

(1)可交換態鉛(簡稱交換態Pb)：稱取適量植物樣品于10 ml離心管中，加入1 mol·L-1MgCl2溶液32 mL(pH值=7)，在18℃恒溫水浴振蕩器中以200次·min-1的速度振蕩1 h，然后在離心機上以4 000 r·min-1離心30 min，將上清液和沉淀分離，上清液備測，沉淀留在原離心管中。

(2)碳酸鹽結合態鉛(簡稱碳酸鹽態Pb)：在原離心管中加入1.0 mol·L-1NaAc 30 mL (用HAc調到pH =5)在20℃恒溫水浴振蕩器中以200次·min-1的速度震蕩1.5 h，然后改變振蕩速度至100次·min-1振蕩16 h，用上述同樣方法離心分離，上清液備測，沉淀留在原離心管中。

(3)鐵錳氧化物結合態鉛(簡稱鐵錳態Pb)：用0.04 mol·L-1NH2OH(NH2OH·HCl) 的HAc溶液20 mL將離心管中的沉淀轉入另一支25 mL離心管中，在96 ℃的恒溫箱中保持3 h(期間每隔10 min攪動一次)，用上述同樣方法離心分離，上清液備測，沉淀留在原離心管中。

(4)有機質結合態鉛(簡稱有機態Pb)：在原25 mL離心管中加入0.02 mol·L-1HNO33 ml，再加入30%H2O25 ml(HNO3調到pH值=2)，在83℃的恒溫箱中保持1.5 h(期間每隔10 min攪動一次)，然后再加入30%H2O23 mL，繼續在83℃的恒溫箱中保持1.1 h(期間每隔10 min攪動一次)；取出冷卻到室溫后加入3.2 mol·L-1NH4Ac(3.2 mol·L-1HNO3)5 mL,并將樣品稀釋到20 mL，放入20℃恒溫水浴靜置10 h，用上述同樣方法離心分離，上清液備測，沉淀留在原離心管中。

(5)殘渣態鉛(簡稱殘渣態Pb)：將在原25 mL離心管中的沉淀轉入另一支30 mL的聚乙烯坩堝中，用HF、HCL、HNO3、HClO4混酸溶液濕法消化ICP—AES法測定。

1.2.2 樣品測定儀器和條件

測定儀器為熱電(Throme)，i-cap6000，電感耦合等離子體光譜儀。

儀器條件為RF功率1 150 W，輔助氣流量0.5 L·min-1，霧化氣流量0.55 L·min-1，重復3次，雙向等離子觀測，短波范圍：7 s～15 s，長波范圍5 s，最大積分時間30 s，選擇波長Pb 216.9 nm。

1.3 風險評價方法

1.3.1 花椒可食用部分中鉛(Pb)污染評估

采用單項污染指數法：Pi=Ci/Si(式中：Pi為花椒果皮中第i種重金屬元素的污染指數；Ci為花椒果皮中第i種重金屬元素的實測濃度；Si為花椒果皮中第i種重金屬元素的限量標準值(mg·kg-1)進行評價。當P≤1時，表示花椒果皮未受污染；當P>l時，表示花椒果皮受到污染，且其值越大則污染越嚴重，表1為花椒可食用部分質量分級標準[11-12]。

表1花椒可食用部分質量分級標準

Tab. 1 The grading standard of the edible parts in Chinese prickly ash

等級綜合污染指數(P)污染程度ⅠP≤0．7清潔(安全)Ⅱ0．73．0重度污染

1.3.2 花椒產品關于鉛(Pb)食用健康風險評價[11]

依據國家對重金屬的限量標準，結合我省居民對花椒的消費量，并與世界衛生組織(World Health Organization，WHO)/ 聯合國糧農組織(Food and Agriculture Organization，FAO)食品添加劑聯合專家委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA)推薦的每日可能攝入量(Estimateddaily intake，EDI)比較，分析出四川主產區花椒中可食用部分鉛(Pb)的目標風險系數(Targethazardquotient，THQ)。

每日可能攝入量(Estimateddaily intake，EDI)(mg/d)是以花椒可食用部分中重金屬鉛(Pb)濃度和每日花椒的攝入量作為參考變量，目標風險系(Targethazardquotient，THQ)是污染物檢測量與參考劑量的比值，是表征花椒中重金屬鉛含量可能帶來健康風險的一個系數，如果這個系數大于1.0，則表示可能帶來明顯的不利于健康的效應，它是由USEPA(2009)提供，其方程式分別為：

EDI=Cv×Wf

THQ=EDI/(RfDw×Bw)

其中，Cv (mg·kg-1，FW)為花椒可食用部分中重金屬濃度；Wf為該地區花椒的每日消費量(kg)；RfD (oral reference dose)是參考劑量，鉛(Pb)的RfD值為0.004 mg·kg-1·d-1(FAO/WHO 1993)；Bw為體重，在中國，成年人和兒童平均體重分別為63.9 kg和32.7 kg(Ge et al 1996；Wang et al 2005)[13]。

2 結果與分析

2.1 花椒不同部位鉛(Pb)5種形態分布

重金屬被植物吸收、轉運后，會與植物體中的多種化合物結合，以不同的化學形態存在于植物的各個組織和器官中[14]。有以無機鹽和氨基酸鹽形式存在的，植物體內生物活性最強的形態[15]；還有以有機酸鹽、果膠酸鹽、蛋白質結合態等形式存在的，這部分能與植物成分螯合，遷移能力降低[16]；殘渣態的形式活性最低，容易在植物體的某組織器官中蓄積，很難向其他部位遷移[17]，但花椒果實的表面呈淺皺褶，脊背上的角質層呈不規則多邊形，油腔輪廓上凸，呈山丘狀，位于皺脊上，氣孔密度、大小和開放程度都較高[18]，極易吸附空氣中的灰塵，這也是部分花椒因樣品灰塵量較大而鉛含量較高的原因。

表2為花椒不同部位中5種鉛(Pb)形態含量(mg·kg-1)分布情況?；ń饭┰嚮夭杉臉淦?、樹枝、樹葉、果實經檢測均含有鉛(Pb)，說明花椒樹皮、樹枝、樹葉、果實對土壤中的鉛均有一定的富集能力；將植物樣品按Tessler連續提取分級法稍做改進后的檢測結果顯示花椒植物組織中依然存在鉛的不同形態。

將每個供試基地4個部位樣品中的各形態鉛含量進行加和后的柱狀圖分析如圖1所示。從圖1可以看出，花椒各部位有機態鉛含量均顯著高于其他4種形態，其他4種形態鉛含量均有少量分布且所占的比例較少。

2.2 花椒主器官組織中鉛(Pb)積累特性分析

對測定出的樣品總鉛含量數據進行整理如表3所示，各試驗點花椒不同部位含鉛量比較如圖2所示，分析各試驗點花椒部位總鉛(Pb)的積累特性。

表2花椒不同部位5種鉛(Pb)形態含量(mg·kg-1)

Tab. 2 The contents of five Pb forms in Chinese prickly ash’s main organs(mg·kg-1)

試驗地部位交換態碳酸鹽態鐵錳態有機態殘渣態總鉛D1樹皮0．0040．0060．0070．0290．0020．041 樹枝0．0080．0110．0120．0600．0030．076 樹葉0．0060．0080．0080．0400．0020．053 果皮0．0100．0140．0150．0750．0040．094D2樹皮0．0030．0040．0040．0140．0010．024 樹枝0．0120．0170．0180．0920．0040．114 樹葉0．0100．0140．0150．0730．0040．092 果皮0．0170．0230．0250．1290．0060．157D3樹皮0．0030．0040．0040．0150．0010．025 樹枝0．0080．0110．0110．0560．0030．072 樹葉0．0060．0080．0080．0390．0020．053 果皮0．0110．0150．0160．0830．0040．104E1樹皮0．0030．0030．0030．0110．0010．020 樹枝0．0230．0270．0290．1490．0070．180 樹葉0．0260．0300．0320．1690．0080．205 果皮0．0410．0470．0500．2660．0120．317E2樹皮0．0050．0060．0070．0290．0020．041 樹枝0．0740．0860．0920．4890．0220．578 樹葉0．0830．0970．1030．5530．0250．653 果皮0．1250．1450．1550．8320．0380．978E3樹皮0．0030．0030．0030．0120．0010．021 樹枝0．0390．0450．0490．2570．0120．307 樹葉0．0520．0600．0640．3420．0160．406 果皮0．0670．0780．0840．4450．0200．527F1樹皮0．0030．0030．0040．0130．0010．023 樹枝0．0770．0890．0950．5090．0230．601 樹葉0．1000．1160．1240．6640．0300．783 果皮0．1300．1510．1610．8650．0401．017F2樹皮0．0030．0040．0040．0180．0010．028 樹枝0．0110．0130．0140．0710．0030．090 樹葉0．0050．0060．0060．0290．0020．040 果皮0．0140．0170．0180．0930．0050．116F3樹皮0．0050．0060．0060．0280．0020．040 樹枝0．0170．0200．0220．1120．0050．138 樹葉0．0120．0150．0160．0800．0040．100 果皮0．0300．0360．0390．2050．0100．246

分析表3和圖2各試驗地花椒樣品總鉛含量數據發現：各基地試驗點中花椒果皮的總鉛含量顯著高于部位樣品總鉛量，各試驗點樹枝和樹葉樣品中的總鉛含量差異不顯著，各試驗點樹皮的總鉛含量均較低。

圖1 各試驗點花椒部位中5種鉛化學形態分析圖Fig.1. The analysis chart of five Pb chemical forms in experimental points’ Chinese prickly ash tissue

表3各試驗點花椒部位總鉛(Pb)含量(mg·kg-1)分析

Tab. 3 The total lead contents analysis of main organs in experimental point’ Chinese prickly ash

總鉛試驗點樹皮樹枝樹葉果皮A10．0390．7811．0131．317A20．0730．9661．2491．624A30．0370．7090．8201．196B10．1411．3771．7752．309B20．1181．1061．4281．857B30．0640．8911．1531．499C10．0200．5070．5340．694C20．0190．4880．6380．829C30．0230．0640．0470．073D10．0410．0760．0530．094D20．0240．1140．0920．157D30．0250．0720．0530．104E10．0200．1800．2050．317E20．0410．5780．6530．978E30．0210．3070．4060．527F10．0230．6010．7831．017F20．0280．0900．0400．116F30．0400．1380．1000．246

整體看來，果皮中的總鉛含量比較分析中，B1顯著高于B2顯著高于A2、B3、A1和A3顯著高于E2、F1、C2、C1等其他試驗點；樹枝和樹葉的總鉛含量地域趨勢與果皮相似，B區域和A區域顯著高于其他區域；樹皮的總鉛含量地域之間的差異不明顯，這可能與花椒樹齡均不大有一定的關系。

2.3 花椒果皮的鉛(Pb)污染評估分析

根據《花椒》(GB/T 30391-2013)標準，將本項目花椒果皮(干品)鉛的Si限量標準值取1.86 mg·kg-1[19]，利用內梅羅指數評價方法中的單因子污染指數公式，計算出各試驗點花椒果皮樣品的鉛的污染情況，當P≤1時，表示花椒果皮未受污染；當P>l時，表示花椒果皮受到污染，且其值越大則污染越嚴重。將各試驗點花椒果皮中鉛的內梅羅污染指數評價結果如表4所示。

圖2 各試驗點花椒不同部位含鉛量比較Fig.2 The comparison of Pb contents of different parts in experimental points' Chinese prickly ash

表4各試驗點花椒果皮中鉛的內梅羅污染指數評價

Tab. 4 The Nemerow Pollution Index assessment of Pb in experimental points' Chinese prickly ash peels

試驗點含量檢測(mg·kg-1)Si限量值單項污染指數(Pi)污染等級A11．3171．860．71尚清潔(警戒線)A21．6241．860．87尚清潔(警戒線)A31．1961．860．64清潔(安全)B12．3091．861．24輕度污染B21．8571．861．00尚清潔(警戒線)B31．4991．860．81尚清潔(警戒線)C10．6941．860．37清潔(安全)C20．8291．860．45清潔(安全)C30．0731．860．04清潔(安全)D10．0941．860．05清潔(安全)D20．1571．860．08清潔(安全)D30．1041．860．06清潔(安全)E10．3171．860．17清潔(安全)E20．9781．860．53清潔(安全)E30．5271．860．28清潔(安全)F11．0171．860．55清潔(安全)F20．1161．860．06清潔(安全)F30．2461．860．13清潔(安全)

從表4可以看出，花椒主產地18個試驗點中，花椒果皮可食用部分的鉛污染情況如下：內梅羅污染指數P值等級顯示，安全的有13個基地，警戒線的有4個基地(A1、A2、B2、B3)，輕度污染有1個基地(B1)。但從整體情況來看，花椒果實仍然需要嚴格抽樣監測，且有一定的超標風險。

2.4 各供試地土壤主要指標與花椒果皮鉛含量的關系分析

根據前期《四川主要花椒產地土壤鉛的化學形態分析及生物有效性評價》中的土壤分析，結合花椒可食用部分果皮的鉛含量情況，進行各供試地土壤主要指標與花椒果皮鉛含量的關系分析。圖3為各供試地土壤主要指標(生物有效性K值和土壤總鉛含量)與花椒果皮鉛含量的關系分析圖，圖3左為土壤生物有效性K值與花椒果皮總鉛含量的關系，能明顯看出土壤生物有效性K值越高，花椒果皮中鉛的富集風險越大，花椒果皮的總鉛含量也較高，兩者的線性相關系數為0.843；圖3右為土壤總鉛含量與花椒果皮總鉛含量的關系，可以看出，土壤總鉛含量的高低與花椒果皮總鉛含量的高低無顯著對應關系。

2.5 花椒果皮關于鉛(Pb)食用健康風險評價

根據每日可能攝入量(Estimateddaily intake，EDI=Cv×Wf)和USEPA(2009)提供的目標風險系(Targethazardquotient，THQ=EDI/(RfDw×Bw))的計算公式，計算出表征花椒可食用部分中重金屬鉛含量可能帶來健康風險的一個系數，如果這個系數大于1.0，則表示可能帶來明顯的不利于健康的效應。其中，Cv (mg/kg，FW)為花椒可食用部分中重金屬濃度；Wf為該地區花椒的每日消費量(kg)，根據有關資料和《2015年我國花椒研究現狀和前景》介紹，中國約有五分之一的人非常喜愛花椒，全國可按照年人均消費300 g計算，據統計重慶更是花椒的高量消費區域，平均每家每年消費花椒2 kg，且中國調味品工業協會預計花椒的消費每年將以5%～10%的速度增加，計算出花椒的日人均消費量在0.9 g～2.0 g，取最大值2.0 g·d-1作為成年人的Wf值；RfD (oral reference dose)是參考劑量，鉛(Pb)的RfD值為0.004 mg·kg-1·d-1(FAO/WHO 1993)；Bw為體重，在中國，成年人的平均體重為63.9 kg(Ge et al 1996；Wang et al 2005)。計算出表征花椒可食用部分中重金屬鉛含量可能帶來健康風險結果，圖4為各試驗點花椒果皮中鉛的THQ健康風險評價圖(粗黑線代表健康風險臨界值1.0)。

分析各試驗點花椒中鉛的健康風險評價(見圖4)，結合其內梅羅污染指數評價(見表4)，參照中國現行標準，盡管部分基地試驗點花椒果皮樣品中鉛的內梅羅污染評價處于警戒線范圍內，甚至有輕度污染的超標情況，而且鉛有時在很低的濃度就對人體健康產生極大危害(Mushtakova et al 2005；Ikeda et al 2000)，但結合我國居民花椒的消費量推算出EDI，并分析出四川主產區花椒中可食用部分鉛(Pb)的目標風險系數(Targethazardquotient，THQ)，結果顯示，成人關于花椒中鉛(Pb)的目標風險系數THQ都遠低于1.0，說明花椒可食用部分中重金屬鉛含量對我國消費者的健康暫時是風險極低的。

圖4 各試驗點花椒果皮中鉛的健康風險評價分析Fig.4 The health risk assessment analysis of Chinese prickly ash peels in experimental points

3 討論

(1)花椒樹皮、樹枝、樹葉、果實對土壤中的鉛均有一定的富集能力，各部位有機態鉛含量均顯著高于其他4種形態，其他4種形態鉛含量均有少量分布且所占的比例較少。

(2)各基地試驗點中花椒果皮的總鉛含量顯著高于其他部位樣品總鉛量，各試驗點樹枝和樹葉樣品中的總鉛含量差異不顯著，各試驗點樹皮的總鉛含量均較低。果皮中的總鉛含量比較，B1顯著高于B2顯著高于A2、B3、A1和A3顯著高于E2、F1、C2、C1等其他試驗點；樹枝和樹葉的總鉛含量地域趨勢與果皮相似；樹皮的總鉛含量地域之間的差異不明顯，這可能與花椒樹齡均不大有一定的關系。

(3)花椒主產地18個試驗點中，花椒果皮可食用部分的鉛污染情況如下：內梅羅污染指數P值等級顯示，安全的有13個基地，警戒限的有4個基地(A1、A2、B2、B3)，輕度污染有1個基地(B1)。但從整體情況來看，花椒果實仍然需要嚴格抽樣監測，且有一定的超標風險。

(4)土壤生物有效性K值越高，花椒果皮中鉛的富集風險越大，花椒果皮的總鉛含量也較高；土壤總鉛含量的高低與花椒果皮總鉛含量的高低無顯著對應關系。

(5)參照中國現行標準，盡管部分基地試驗點花椒果皮樣品中鉛的內梅羅污染評價處于警戒線范圍內，甚至有輕度污染的超標情況，但成人關于花椒中鉛(Pb)的目標風險系數THQ都遠低于1.0，說明花椒可食用部分中重金屬鉛含量對我國消費者的健康暫時是風險極低的。然而，需要說明的是，本分析僅僅是從理論上來評估Pb在花椒可食用部分富集可能帶來的健康風險，且是建立在特定假設前提下(僅食用花椒，沒有其他食物Pb的積累)。因此，評估僅為花椒產業提供一定的理論參考。

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