北京市售香辛料中11种元素含量检测与食用安全评价

李丽兵，魏军晓,2，宋薇*

(1.谱尼测试集团股份有限公司，北京 100095；2.中国地质大学(北京) 地球科学与资源学院，北京 100083)

香辛料是当前我国居民厨房必不可少的一类调味品，其在改善食品风味、提高食品质量与价值中发挥着重要作用。国内有关调味品(香辛料类除外)的重金属含量检测[1，2]以及香辛料的有机成分研究较多[3]，但有关香辛料重金属的研究并不多[4]。

本研究分析了GB 2762-2017中有判定限值的Cd，Pb和Sn 3种重金属含量，同时还检测了Ba，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni，Sr和Zn等9种重金属含量，其中的Ba(尤其是可溶性Ba)是一种剧毒物质，其余8种重金属均属于人体必需微量元素，但摄入过量仍然会导致人体某些疾病的发生[5]，因此其含量检测仍然十分重要。北京市售香辛料重金属含量缺乏较系统的研究，本研究采集了北京市售17类居民厨房常用香辛料，检测其中的11种重金属含量，对国家标准限值制定和北京市食品安全风险评估均有参考价值和现实意义。

1 材料与方法

1.1 样品与仪器

样品采集自北京市主要城区的超市和农贸市场销售的17类(4类单一香辛料和13类复合香辛料)149件香辛料。样品采集后进行分类编号和粉碎，粉碎后装入5号塑料自封袋中备用。所用试剂均为优级纯，实验用水均由Mili-Q超纯水器(美国Milipore公司)制得，所用玻璃器皿由5%硝酸浸泡过夜。关于样品消解，考虑到高氯酸对Cr的氧化性，对仪器尤其是石墨炉原子吸收光谱仪的石墨锥和石墨管的损耗及其易制爆等问题，采用10 mL硝酸和0.5 mL高氯酸进行湿法消解，消解过程采用国家标准物质(GBW 10016茶叶)进行质量控制。采用石墨炉原子吸收光谱仪(澳大利亚GBC公司，GF5000型GF-AAS)测定Cd，Cr，Cu，Ni和Pb；采用电感耦合等离子体发射光谱仪(美国Agilent公司，5100型ICP-OES)测定Ba，Cu，Fe，Mn，Sn，Sr和Zn。

1.2 食用安全性评估方法

通过膳食香辛料途径的重金属日均摄入量(daily intake，DI)计算公式如下：

DI=FIR·c。

式(1)

式中：FIR为香辛料的日摄取速率(g/天)；c为香辛料重金属含量(mg/kg)。

采用目标危险系数(target hazard quotient，THQ)进行重金属非致癌风险评价，THQ即污染物暴露剂量与参考剂量的比值，其计算公式如下：

式(2)

式中：EF为暴露频率(天/年)，以365 天/年计；ED为暴露年限(年)，以70年计；RfD为口服参考剂量[mg/(kg·天)]；BW为人群平均身体质量(kg)；ATn为非致癌源的平均暴露时间(ED×365 天/年)。

由于重金属对人体健康的影响主要是由多种元素共同作用的结果，因此采用总目标危险系数(total target quotient，TTHQ)对香辛料重金属进行安全风险评估，具体计算公式如下：

式(3)

式中：i为第i种重金属元素；n为所研究的重金属元素种类，本研究取11；THQi为第i种重金属元素的THQ值。

2 结果与讨论

2.1 香辛料重金属含量

11种重金属在17类香辛料中含量相差较大，Ba，Cd，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni，Pb，Sn，Sr和Zn的含量范围分别为0.80～34.80，0.01～0.53，0.02～1.70，ND～1287.10，0.69～527.51，ND～5.59，0.03～8.52，0.09～3.79，ND～493.69，1.03～185.60，2.28～45.69 mg/kg，Pb和Sn分别超标4件和3件，超标率分别为2.68%和2.01%。由于同一重金属元素在不同香辛料的含量上相差较大，例如Fe在牛肉味调味料中未检出，而在五香粉中的含量均值则高达981.20 mg/kg；且同一香辛料中不同重金属含量相差也较大，如烧烤料中Cd含量均值为0.08 mg/kg，其Fe含量则为408.66 mg/kg。因此，采用中值表示17类香辛料重金属含量，Ba，Cd，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni，Pb，Sn，Sr和Zn的含量分别为8.03，0.07，0.24，6.35，101.78，37.62，0.76，0.47，38.11，24.22，15.24 mg/kg。17类香辛料中11种重金属含量见表1。

表1 香辛料中11种重金属含量均值 mg/kg

注：A～D为4类单一香辛料，E～Q为13类复合香辛料；*表示合成香辛料，其余复合香辛料为天然复合香辛料；**表示重金属含量低于0.001 mg/kg。

2.2 香辛料重金属含量统计

表2 香辛料中11种重金属含量相关性分析

注：“**”p<0.01，“*”p<0.05。

采用SPSS 22 进行k-s检验，11种重金属含量均符合正态分布，表明可做进一步统计。香辛料中11种重金属含量相关性分析(见表2)表明，几乎所有重金属元素之间均存在显著(p<0.05)或极显著正相关(p<0.01)关系，尤其是Ba和Fe、Mn，Cr和Fe、Sn，Cu和Sr、Zn，Fe和Mn、Sn，Mn和Sn，Pb和Sr等元素之间均存在极显著正相关。这表明香辛料富集重金属时有显著的协同作用，这与郭松年等[6]的研究较为一致。

表3 香辛料中11种重金属最大方差法旋转成分矩阵

续 表

注：加粗字体对应重金属为主要载荷元素。

主成分分析(见表3)表明，香辛料中重金属可分为3个主成分，累计因子贡献率达83.075%，第1主成分的较高载荷元素主要包括Ba，Cr，Fe，Mn和Sn；第2主成分主要包括Cu，Ni，Pb，Sr和Zn；第3主成分中Cd则具有较高载荷。因子分析表明，香辛料的特征元素主要包括Ba，Cr，Fe，Mn和Sn。

基于Pearson相关性最近邻元素对17类香辛料进行组间聚类分析(见图1)，按重金属含量由高至低划分为3类：五香粉、茶蛋料、胡椒粉至鸡粉调味料共15类香辛料重金属含量相对较高，划为第I类；大料(八角)重金属含量次之，划为第II类；牛肉味调味料重金属含量最低，划为第III类；另外，若对17类香辛料按重金属含量进行详细划分，则可分vii类：五香粉、茶蛋料、胡椒粉至烧烤料(第i类)、腌料(第ii类)、包子饺子粉和磬馨复合香辛料(第iii类)、十三香(第iv类)，鸡粉调味料(第v类)、八角(第vi类)和牛肉味调味料(第vii类)。无论是划分为III类，还是vii类，重金属富集规律均为天然复合香辛料高于单一香辛料高于合成香辛料。

图1 17类香辛料重金属含量组间聚类分析

2.3 香辛料重金属膳食摄入风险评估

虽然所研究香辛料中有Pb和Sn的超标现象，但只有基于居民膳食摄入来进行风险评估才更加合理。根据郑雅楠等[7]的研究，陕西地区花椒的人均年消费为0.5 kg (则人均日摄取速率约为1.37 g/天)，另根据宋超等[8]的研究，北京市西城区调味品的人均日摄取速率分别为1.39 g/天(询问调查法)和1.40 g/天 (称量法)，由于缺少北京市居民的香辛料日均摄取速率数据，本研究暂以1.40 g/天计，则利用式(1)可得出膳食香辛料的11种重金属日均摄入量(见表4)。通过式(2)可得出11种重金属的THQ值，则TTHQ值为0.07<1，表明膳食香辛料重金属健康风险水平较低，身体受损风险较小。

表4 北京市居民膳食香辛料重金属摄入量和THQ情况

注：ADI值参考诸洪达等[9]、杨晓燕等[10]和李桃等[11]的研究。

由表4可知，11种重金属中Ba和Sr的ADI值贡献率较高，由于Sr是人体必需微量元素，且Sr在人体内的蓄积几乎为零[12]，因此，长期食用所的研究香辛料，Ba所造成的健康风险值得关注。

3 结论

17类香辛料中11种重金属含量相差较大，Ba，Cd，Cr，Cu，Fe，Mn，Ni，Pb，Sn，Sr和Zn的含量范围分别为0.80～34.80，0.01～0.53，0.02～1.70，ND～1287.10，0.69～527.51，ND～5.59，0.03～8.52，0.09～3.79，ND～493.69，1.03～185.60，2.28～45.69 mg/kg，其中Pb和Sn分别超标4件和3件，超标率分别为2.68%和2.01%。同一重金属元素在不同香辛料中的含量相差较大，不同重金属在同一香辛料中含量相差也较大。

11种重金属元素间大多数存在显著(p<0.05)或极显著正相关(p<0.01)关系，这表明香辛料富集重金属时有显著的协同作用。主成分分析表明，香辛料的特征元素主要包括Ba，Cr，Fe，Mn和Sn。对17类香辛料进行组间聚类分析，按重金属含量由高到低可分为五香粉、茶蛋料、胡椒粉至鸡粉调味料等15类香辛料(第I类)、大料(八角)(第II类)、牛肉味调味料(第III类)。重金属富集规律为天然复合香辛料高于单一香辛料高于合成香辛料。

结合北京市居民香辛料的日均摄取速率，计算出11种重金属元素的TTHQ为0.07<1，表明膳食香辛料重金属的健康风险水平较低。香辛料中Ba的ADI值贡献率较高，需引起重视。