食用植物油中重金屬分析及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

發(fā)布日期：2017-04-27 00:00來(lái)源：《中國(guó)油脂》2017年第三期作者：邱會(huì)東，趙波，張紅，張小敏點(diǎn)擊次數(shù)：2278

　　作者：邱會(huì)東1，趙波2，張紅3，張小敏1

　　　（1.重慶科技學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，重慶401331；2.上海出入境檢驗(yàn)檢疫局，上海200135；3.陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，西安710061）

食用植物油是人們的生活必需品，其安全問(wèn)題已備受關(guān)注。食用植物油在原料生產(chǎn)、壓榨或浸出、精煉、儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)均可能引入具有潛在毒性的重金屬離子，雖然重金屬殘留量很低，但是長(zhǎng)期食用含微量污染物超標(biāo)的食用植物油，將嚴(yán)重影響人們的身體健康[1-2]。本文建立了微波消解[3-5]-電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)檢測(cè)不同種類(lèi)食用植物油中8種重金屬污染物的含量，并初步探討不同重金屬元素殘留對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害性風(fēng)險(xiǎn)。

　　　　1材料與方法

　　　　1.1實(shí)驗(yàn)材料

　　　　食用植物油（超市采購(gòu)）；重金屬離子（Pb、Cd、Cr(Ⅵ)、Cu、Zn、Ni、As、Mn）標(biāo)準(zhǔn)溶液100μg/mL（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）；HNO3（優(yōu)級(jí)純）；超純水。

　　　　Marx5高通量微波消解系統(tǒng)（美國(guó)CEM公司）；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS，美國(guó)熱電公司）；美國(guó)密理博純水器。

　　　　1.2實(shí)驗(yàn)方法

　　　　1.2.1微波消解

　　　　準(zhǔn)確稱(chēng)取0.50mL食用植物油樣品置于消解罐中，分別加入6.0mLHNO3（65%）和1.5mLH2O2于消解罐中，然后按照文獻(xiàn)[6]中所建立的微波消解程序?qū)χ参镉蜆悠愤M(jìn)行消解處理，消解完全后的樣品溶液經(jīng)趕酸處理后用2%的稀硝酸稀釋定容至10mL。

　　　　1.2.2儀器工作條件

　　　　使用100ng/mL的調(diào)諧液優(yōu)化儀器測(cè)試條件。

　　　　ICP-MS條件：等離子體RF發(fā)生器頻率27MHz；載氣流速1.0L/min，冷卻氣流速15L/min；采樣深度7mm；石英同心霧化器；采樣錐與截取錐種類(lèi)為鎳錐；進(jìn)樣量1mL/min。質(zhì)譜掃描范圍40～210u。

　　　　1.2.3方法分析線的選擇

　　　　待測(cè)重金屬元素原子發(fā)射分析線分別為：Pb220.3nm、Cd214.4nm、Cr(Ⅵ)267.7nm、Cu327.4nm、Zn206.2nm、Ni231.6nm、As193.8nm、Mn257.6nm。實(shí)驗(yàn)采用食用植物油中不存在且性質(zhì)穩(wěn)定的釔（371.0nm）為內(nèi)標(biāo)元素，利用內(nèi)標(biāo)法消除部分物理干擾及儀器的漂移影響。

　　　　1.2.4健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型及風(fēng)險(xiǎn)表征

　　　　風(fēng)險(xiǎn)表征是根據(jù)人群生活過(guò)程中常見(jiàn)不良健康反應(yīng)發(fā)生概率，以及受到危害性后這些人群的最低死亡率。針對(duì)社會(huì)人群健康危害性評(píng)價(jià)，有毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)水平的數(shù)量級(jí)為10-4～10-6，有毒物質(zhì)所產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)可忽略的水平數(shù)量級(jí)為10-7～10-8[7]。根據(jù)美國(guó)環(huán)保署公布的有毒污染物有關(guān)暴露途徑所致健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)參考數(shù)據(jù)[8]，本實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)的8種重金屬離子中，化學(xué)致癌性污染物Cd、Cr(Ⅵ)、As相應(yīng)致癌風(fēng)險(xiǎn)斜率因子SF和非化學(xué)致癌性污染物Pb、Cu、Zn、Ni、Mn相應(yīng)非致癌性重金屬參考劑量RfD分別見(jiàn)表1、表2。

　　
　　根據(jù)重金屬的毒性將其分為致癌性重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)和非致癌性重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式分別如下[9]：

　　
　　式中：Rc為致癌性重金屬總健康風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Rn為非致癌性重金屬總健康風(fēng)險(xiǎn)，a-1；Di為重金屬i經(jīng)口攝入途徑的單位體重日均暴露劑量，mg/(kg·d)；70為人類(lèi)平均壽命；0.03為成人每日平均經(jīng)口攝入食用植物油量,L；Ci為食用植物油中各重金屬的實(shí)測(cè)質(zhì)量濃度，mg/L；60為人體平均體重，kg。

　　　　假定各重金屬對(duì)人體健康危害的毒性作用不存在拮抗或協(xié)同關(guān)系，則重金屬通過(guò)食用植物油經(jīng)口攝入途徑對(duì)人體產(chǎn)生的總健康風(fēng)險(xiǎn)R總見(jiàn)下式：

　　
　　2結(jié)果與討論

　　　　2.1分析方法的驗(yàn)證

　　　　在本方法的測(cè)試條件下，分別測(cè)定系列標(biāo)準(zhǔn)溶液中各元素的譜線相對(duì)強(qiáng)度值Y，以譜線相對(duì)強(qiáng)度值Y對(duì)各元素的含量X(μg/g)進(jìn)行線性回歸分析，在0.01～10μg/g范圍之間獲得標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)。根據(jù)IUPAC，對(duì)食用植物油消解液稀釋至接近試劑空白，并連續(xù)測(cè)定該稀釋溶液10次，以檢測(cè)結(jié)果的3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)濃度為該方法中各重金屬元素的檢出限，以檢測(cè)結(jié)果的10倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算各相應(yīng)重金屬元素的定量限。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還選擇了市售食用植物油樣品為分析樣品，各個(gè)重金屬元素分別以1.0μg/g的添加量進(jìn)行加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

　　　　由表3可知，8種重金屬元素的譜線相對(duì)強(qiáng)度值與其含量在0.01～10μg/g范圍內(nèi)均具有良好的線性關(guān)系。雖然實(shí)驗(yàn)方法對(duì)不同重金屬元素檢測(cè)結(jié)果的回收率存在一定差異，但回收率均在94.8%～100.7%之間，方法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均低于6.7%，也同時(shí)證明實(shí)驗(yàn)過(guò)程中待測(cè)重金屬元素基本上無(wú)損失現(xiàn)象，可以滿(mǎn)足食用植物油中各重金屬元素同時(shí)分析的要求。

　　
　　2.2食用植物油中各重金屬元素殘留檢測(cè)

　　　　依據(jù)所建立的實(shí)驗(yàn)方法，分別對(duì)市售的6種食用植物油樣品中8種重金屬元素進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)每個(gè)食用植物油樣品進(jìn)行3個(gè)平行樣品分析。不同食用植物油樣品的重金屬元素分析結(jié)果見(jiàn)表4。

　　
　　由表4可知，在不同食用植物油樣品中，8種重金屬元素殘留量差異較大，其中Cr(Ⅵ)殘留量最高，Zn次之，其他6種重金屬元素殘留量基本相當(dāng)。

　　　　2.3食用植物油中重金屬元素的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

　　　　按照人群健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)模型公式（1）～（4）以及表4中不同重金屬元素在食用植物油中殘留量，可計(jì)算食用植物油中重金屬經(jīng)口攝入途徑所造成的健康風(fēng)險(xiǎn)（平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)），評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5和表6。

　　
　　由表5可知，食用植物油中致癌性污染物Cd、Cr(Ⅵ)、As經(jīng)口攝入途徑引起的致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值分別為9.53×10-7、1.04×10-3、4.73×10-6a-1；健康風(fēng)險(xiǎn)危害性依次為Cr(Ⅵ)＞As＞Cd。其中Cd和As均低于國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）推薦的最大可接受值5.0×10-5a-1，而Cr(Ⅵ)已經(jīng)超出ICRP推薦的最大可接受值。說(shuō)明食用植物油中致癌性物質(zhì)經(jīng)口攝入途徑對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害不容忽視。由表6可知，非致癌性污染物Pb、Cu、Zn、Ni、Mn所引起的健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)大小順序?yàn)镹i＞Pb＞Cu＞Zn＞Mn，其總體攝入量對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)水平集中在3.38×10-10a-1；即10億人口中因食用植物油中非致癌性污染物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不到4人。從而說(shuō)明在食用植物油中非致癌性重金屬元素Pb、Cu、Zn、Ni、Mn所引起的致癌健康風(fēng)險(xiǎn)可忽略不計(jì)，不會(huì)對(duì)社會(huì)人群構(gòu)成明顯的危害。致癌性污染物對(duì)人體健康危害的個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)非致癌性污染物的年風(fēng)險(xiǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)水平平均相差7個(gè)數(shù)量級(jí)，說(shuō)明了致癌性重金屬對(duì)人體的危害遠(yuǎn)大于非致癌性重金屬。在所分析的8種重金屬污染物中，總健康風(fēng)險(xiǎn)約為1.05×10-3a-1，基本上均為致癌性污染物健康風(fēng)險(xiǎn)的體現(xiàn)。在致癌性污染物中Cr(Ⅵ)對(duì)人體健康危害的年風(fēng)險(xiǎn)占總風(fēng)險(xiǎn)的99%。

　　　　通過(guò)對(duì)市售食用植物油中重金屬污染物的健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，表明食用植物油中致癌性重金屬Cr(Ⅵ)通過(guò)食用植物油經(jīng)口攝入途徑對(duì)社會(huì)人群健康產(chǎn)生的危害不可小視，需加強(qiáng)對(duì)食用植物油加工原材料的種植土地土壤、加工設(shè)備材質(zhì)及儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的監(jiān)督監(jiān)管力度，進(jìn)而保證人們?nèi)粘Ｉ钏枋称返陌踩?。此外，本工作僅研究常見(jiàn)重金屬元素經(jīng)口攝入暴露途徑對(duì)社會(huì)人群健康的風(fēng)險(xiǎn)，還有許多重金屬元素和有機(jī)微污染物在食用植物油中存在，均可能對(duì)人群造成健康風(fēng)險(xiǎn)，有待于后續(xù)研究工作進(jìn)一步探討與完善。

　　　　3結(jié)論

　　　　針對(duì)食用植物油樣品，建立了微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定重金屬元素殘留的方法。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，食用植物油中致癌性重金屬引起的健康風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)镃r(Ⅵ)>As>Cd，非致癌性重金屬引起的健康風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)镹i>Pb>Cu>Zn>Mn。并且致癌性重金屬比非致癌性重金屬對(duì)人群產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)更顯著，是非致癌性重金屬的107倍，食用植物油中致癌性物質(zhì)經(jīng)口攝入途徑對(duì)人體健康產(chǎn)生的危害不容忽視。

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　　　　基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（21302237）；重慶科技學(xué)院校內(nèi)科研基金資助（CK201601221302237）；重慶科技學(xué)院研究生科技創(chuàng)新項(xiàng)目（YKJCX1620504）

　　　　作者簡(jiǎn)介：邱會(huì)東（1975），男，副教授，碩士，主要從事分析化學(xué)及食品安全評(píng)價(jià)方面的工作（E-mail）qhd324@163.com。油脂安全

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