陳 輝,金鈴和,胡雪艷,彭 濤,常巧英,范春林

(中國檢驗檢疫科學研究院,北京 100176)

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ICP-MS測定北京地區(qū)主要水果和蔬菜中40種元素

陳 輝,金鈴和,胡雪艷,彭 濤,常巧英,范春林*

(中國檢驗檢疫科學研究院,北京 100176)

本文建立了北京地區(qū)水果和蔬菜中40種元素的ICP-MS測定方法。利用微波消解對樣品進行前處理,用ICP-MS對22種、共計114個水果和蔬菜樣品中40種元素含量進行了準確測定,按照常量元素(K、P、Ca、Mg、Na和Fe)、微量元素(Zn、Sr、Rb、Mn、Ba、Cu、Ni、Mo、Cr、V、Co、Pb、As、Se、Cd、Tl、U和Ag)和稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y)三部分對測定結果進行了討論,并對不同樣品中的元素含量進行了對比分析,結果發(fā)現(xiàn):蔬菜中各種元素的含量均高于水果中相應元素的含量,不同種類蔬菜中元素含量不同,元素含量順序基本為綠葉類蔬菜>根莖類蔬菜>果菜類蔬菜。

水果,蔬菜,元素含量,ICP-MS

水果和蔬菜是人類日常生活必需的物質之一,是人體所需礦質元素、維生素、膳食纖維等營養(yǎng)物質的主要來源,其中的鉀、鈣、鎂和鐵等元素是人體重要的組成成分,對調節(jié)人體的生理功能,維持人體內(nèi)酸堿平衡,保證人體健康等都具有重要作用[1-2]。例如:鉀和鈣是綠色植物和人體必需的元素,尤其在綠色植物的生長中發(fā)揮著非常重要的作用,在植物的生長過程中對鉀和鈣的需求量大于1000 ppm[3]。鐵在人體內(nèi)發(fā)揮著至關重要的作用,它參與氧的運輸和儲存,是機體血液和組織的重要組成部分[4],鐵含量不足時會造成貧血[5]。

當前,食品中重金屬污染是食品質量安全中最為重要的一個方面[6-8]。外界環(huán)境中的重金屬會通過水果和蔬菜的吸附作用,在生長過程中進入其組織中,從而導致水果和蔬菜中的重金屬通過食物鏈進入消費者體內(nèi)。除偶然事件外,食用水果和蔬菜等食品是人類接觸這些元素的主要途徑之一。長期食用含有重金屬的食品,會導致重金屬在人體腎臟和肝臟中的積累,從而造成人體器官和骨骼方面的疾病[9-10]。與其它元素相比,消費者更加關注食品中的重金屬含量情況,國內(nèi)外的科研工作者在食品中重金屬測定方面開展了大量研究[2,11-16]。但是,這些文獻中測定的重金屬種類較少,樣品的種類和數(shù)量不足,很少有文獻測定大量重金屬元素,并且將水果和蔬菜樣品中重金屬的含量進行對比。

另外,隨著稀土資源的大量開發(fā),稀土元素不可避免地通過各種途徑進入環(huán)境、食物鏈及生物體。研究表明,大量的稀土元素會對人體健康造成傷害[17]。因此,測定水果和蔬菜中的稀土元素也是很有必要的。

ICP-MS以其靈敏度高等優(yōu)點在元素含量分析中發(fā)揮著不可替代的作用[18],成為食品中元素含量分析方面的主流技術[19-21]。本文建立了水果和蔬菜中40種元素含量的ICP-MS測定方法,應用該方法測定了北京市主要消費的22種,共114個水果和蔬菜樣品中的40種元素含量。本文的主要目的是:通過獲得的元素含量信息和得出的相關結論,一方面指導消費者根據(jù)實際需要選擇合適的水果蔬菜,另一方面提高消費者對重金屬的重視程度,保護身體健康。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

本實驗共采集水果和蔬菜樣品114個(其中水果樣品7種:桔子、香蕉、蘋果、葡萄、桃子、梨和李子,共40個;蔬菜樣品15種:菠菜、韭菜、空心菜、芹菜、胡蘿卜、油菜、白菜、卷心菜、紫甘藍、白蘿卜、黃瓜、生菜、青椒、茄子和西紅柿、共74個),分別來自北京不同地區(qū)的大型超市、農(nóng)貿(mào)市場和農(nóng)產(chǎn)品集散地。每個采樣點,每種樣品采集3～5個(或0.5～1.0 kg)。根據(jù)采樣情況,可將蔬菜樣品分為綠葉類、根莖類和果菜類,其中綠葉類蔬菜占47%,根莖類占20%,果菜類占33%。

Agilent 7700x 電感耦合等離子體質譜儀(Agilent Technologies,USA)。霧化器:同心霧化器;霧化室:石英雙通道,Peltier半導體控溫于(2±0.1) ℃;炬管:石英一體化,2.5 mm 中心通道;樣品錐:Ni材質錐,采樣錐孔徑1.0 mm,截取錐孔徑0.4 mm。

CEM MARS5微波消解儀(CEM,USA),包括微波爐、聚四氟乙烯中壓消解罐及固定裝置。有可編程溫度/壓力-時間監(jiān)控功能,可以在消解過程中監(jiān)測壓力和溫度。

Milli-Q超純水系統(tǒng)(Millipore,Bedford MA)。

濃硝酸(HNO3) MOS級,北京化學試劑廠,北京;雙氧水(H2O2) MOS級,北京化學試劑廠,北京;超純水(18.2 MΩ)由Milli-Q超純水系統(tǒng)制得,用于配制所有標準溶液與樣品溶液;元素標準儲備液(Agilent Technologies,USA)標準曲線各點由元素標準儲備稀釋配制;標準物質:蘋果(GBW10019,中國地質科學研究院,廊坊),菠菜(GBW10015,中國地質科學研究院,廊坊)。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備 去掉各采樣點收集的水果和蔬菜樣品中不能食用部分,將可食用部分粉碎后,待用。

1.2.2 微波消解 準確稱取水果蔬菜樣品2 g,精確到0.0001 g,置于酸煮洗凈的聚四氟乙烯消解罐中,加入5 mL濃硝酸和3 mL雙氧水。按照設定好的消解程序加熱消解(見表1)。消解完畢后,冷卻至室溫,打開密閉消解罐,以少量超純水洗滌消解罐與蓋子3～4次,洗液合并至離心管中,定容至50 mL,混勻。

表1 微波消解程序

Table 1 Microwave digestion program

最大功率(W)爬升時間(min)溫度(℃)保持時間(min)160010120516005160101600519025

1.2.3 ICP-MS工作條件 ICP-MS的工作參數(shù)為儀器全自動調諧優(yōu)化給出,滿足儀器安裝標準要求的靈敏度、背景、氧化物、雙電荷和穩(wěn)定性等各項指標。具體參數(shù)見表2:

表2 ICP-MS工作條件和測定參數(shù)

Table 2 ICP-MS operating conditions

工作參數(shù)設定值射頻功率(W)1550射頻電壓(V)165采樣深度(mm)80載氣流量(L·min-1)11等離子體氣(L·min-1)15蠕動泵轉速(rps)01氦氣流量(mL·min-1)43內(nèi)標Sc，Ge，Rh，In，Tb校正方程Pb[208]=pb[208]×1+pb[206]×1+pb[207]×1

注:內(nèi)標加入方式為:在線內(nèi)標加入。

2 結果與討論

從實驗結果可以看出,不同水果和蔬菜中各元素含量不同,這可能是由于不同水果和蔬菜對不同元素的吸附能力不同所致。待測樣品中K、P、Ca、Mg、Na和Fe的含量較高,其次是Zn、Rb等元素,濃度較低的是Sc等17種稀土元素,因此,本部分將分開對其進行討論。

2.1 常量元素

將K、P、Ca、Mg、Na和Fe等6種元素歸為常量元素是相對于濃度較低的其它元素而言的。圖1給出了水果、蔬菜樣品中這6種常量元素的濃度分布情況。常量元素中濃度最高的是K,從圖1可以看出,水果和蔬菜中均含有豐富的K元素,水果中K的含量范圍為1125.87～3527.50 mg·kg-1,K含量最高的是香蕉,遠遠高于其它水果。其次是桃子和葡萄,其K含量分別為1979.96 mg·kg-1和1827.83 mg·kg-1。蔬菜中K的濃度范圍為938.08～5197.33 mg·kg-1,K含量最高的是菠菜,其含量是其它蔬菜中K含量的2～6倍。其次是韭菜,其K含量為3759.73 mg·kg-1,白蘿卜和生菜中K的含量則較低,分別為942.89 mg·kg-1和938.08 mg·kg-1。

水果中P的含量范圍為83.47～223.81 mg·kg-1,香蕉中P的含量最高,含量最低的是蘋果。蔬菜中P的含量范圍為125.3～399.69 mg·kg-1,菠菜中P的含量最高,其次是韭菜,其P含量為395.72 mg·kg-1。

水果中Ca的含量范圍為33.48～369.57 mg·kg-1,桔子中Ca含量最高,是其它水果中Ca含量的6～11倍。除李子和葡萄中Ca含量分別為69.27 mg·kg-1和64.31 mg·kg-1外,蘋果、香蕉、梨和桃子中Ca的含量均較為接近。蔬菜中Ca的含量范圍為70.83～1276.61 mg·kg-1,不同蔬菜中Ca的含量隨蔬菜種類的變化差別較大,Ca含量最高的是空心菜,最低的是茄子。另外,從圖1中Ca的含量分布可以看出,胡蘿卜和白蘿卜中Ca的含量非常接近,這可能與兩者的生長特性比較接近有關。

水果中Mg含量范圍為48.13～257.85 mg·kg-1,香蕉中Mg含量最高,其次是桔子和梨,桃子、葡萄和李子中Mg含量較為接近,分別為75.67、73.67、72.86 mg·kg-1。蔬菜中Mg含量范圍為71.18～851.33 mg·kg-1,Mg含量最高的是菠菜,是其它蔬菜中Mg含量的3～12倍。其次是空心菜和油菜,其Mg含量分別為299.38 mg·kg-1和253.69 mg·kg-1。卷心菜、青椒、西紅柿、白蘿卜、茄子和生菜中Mg的含量比較接近,均小于100 mg·kg-1。

水果中Na含量范圍為0.69～41.27 mg·kg-1,Na含量最高的是葡萄,明顯高于其它水果中Na的含量,是香蕉中Na含量的60倍左右。蔬菜中Na含量范圍為7.65～1352.07 mg·kg-1,芹菜中Na的含量最高,其次是空心菜,從圖1中Na的含量分布可以看出不同蔬菜中Na的含量差別較大,同時,可以發(fā)現(xiàn)胡蘿卜和白蘿卜中Na的含量非常接近,分別為795.33 mg·kg-1和814.81 mg·kg-1。從圖1可以看出,水果和蔬菜中Na的含量差別較大,除葡萄外,其余水果中Na的含量均小于10 mg·kg-1,而蔬菜中除西紅柿、韭菜、黃瓜、青椒和茄子Na的含量分別為24.67、15.57、9.38、8.89、7.65 mg·kg-1外,其余蔬菜中Na的含量均大于100 mg·kg-1。

從圖1中各常量元素的含量分布可以看出,水果和蔬菜樣品中Fe的含量較低,水果中Fe的含量低于蔬菜中Fe的含量,但差別不大。水果中Fe的含量最高值出現(xiàn)在香蕉中(2.58 mg·kg-1),最低值出現(xiàn)在梨中(0.78 mg·kg-1)外,其余水果中Fe的含量均較為接近,在1.03～1.91 mg·kg-1之間。蔬菜中Fe的含量范圍為1.94～96.84 mg·kg-1,除菠菜和韭菜中Fe的含量明顯高于其它蔬菜外,分別為96.84 mg·kg-1和42.93 mg·kg-1,其余蔬菜中Fe的含量在1.94～16.26 mg·kg-1之間。

總體而言,蔬菜中常量元素的含量遠高于水果中相應元素的含量。在7種水果中,除葡萄中Na的含量最高,桔子中Ca的含量最高外,K、P、Mg和Fe的最高值均出現(xiàn)在香蕉中,可見香蕉富含大量人體必需的常量元素,而蘋果和梨中相應元素的含量均較低。從圖1可以看出,K、P、Mg和Fe含量的最高值出現(xiàn)在菠菜中,而Na和Ca的最高值分別出現(xiàn)在芹菜和空心菜中,常量元素含量排在前六位的蔬菜中,除西紅柿中K的含量排在K元素含量分布的第六位外,其余排在K、P、Ca、Mg、Na和Fe元素分布前六位的蔬菜均為菠菜、白菜、韭菜、油菜、紫甘藍和芹菜、白蘿卜、紅蘿卜等綠葉和根莖類蔬菜,同時發(fā)現(xiàn),除Na元素含量的分布中Na含量排在第一位的是芹菜外,其余元素分布中排在前兩位的均為菠菜、油菜、韭菜和空心菜等綠葉類蔬菜,而元素含量較低的蔬菜基本為青椒、茄子、西紅柿和黃瓜等果菜類蔬菜。綠葉類蔬菜中比較異常的是生菜,生菜中K、P和Mg的含量最低,這可能與產(chǎn)地等因素有關,需要進一步驗證。綜合分析結果,可以初步得出結論:K、P、Ca、Mg、Na和Fe等常量元素在不同蔬菜中的含量分布為綠葉類蔬菜>根莖類蔬菜>果菜類蔬菜。

2.2 微量元素

從表3給出的水果和蔬菜中微量元素的測定結果可以看出,Zn、Sr、Rb、Mn、Ba和Cu的含量相對較高。

Zn是植物和動物生長過程中非常重要的元素之一,足夠含量的Zn可以消除Cd引起的毒性[2]。水果中Zn的含量范圍為255.25～1657.55 μg·kg-1,其中香蕉和桔子中Zn的含量較高,分別為1657.55 μg·kg-1和1114.01 μg·kg-1,Zn含量最低的是蘋果。蔬菜中Zn的含量范圍為734.06～3957.07 μg·kg-1,Zn含量最高的是菠菜,不同采樣點菠菜中Zn的含量均處于較高水平,其次是韭菜和白菜,Zn含量最低的是卷心菜,不同采樣點卷心菜中Zn的含量差別較大。

水果中Sr的含量范圍為127.62～1112.74 μg·kg-1,Sr含量最高的是桔子,是其它水果中Sr含量的2～9倍。Sr含量最低的是桃子。蔬菜中Sr的含量范圍為162.54～7072.15 μg·kg-1,Sr含量最高的是油菜,5個采樣點油菜中Sr的含量均較高,其次是空心菜、菠菜和芹菜,西紅柿、青椒和茄子中Sr的含量較低,茄子中Sr的含量最低,不同采樣點茄子中Sr的含量差別較大。

Rb是水果和蔬菜中含量較高的微量元素之一。水果中Rb的含量范圍為736.48～3883.07 μg·kg-1,Rb含量最高的是香蕉,其次是桔子,最低的是蘋果。比較發(fā)現(xiàn),不同水果中Rb的含量均高于Zn和Sr。蔬菜中Rb的含量范圍為463.99～4052.10 μg·kg-1,菠菜中Rb的含量最高,其次是紫甘藍和白菜,Rb含量最少的是茄子,除一個采樣點茄子中Rb含量較高外,其余采樣點茄子中Rb的含量均處于較低水平。

圖1 水果和蔬菜中K、P、Ca、Na、Mg和Fe含量分布Fig.1 Contents of K,P,Ca,Na,Mg and Fe in fruits and vegetables

水果中Mn含量范圍為369.34～13738.50 μg·kg-1,香蕉中Mn的含量最高,是其它水果中Mn含量的20～37倍左右,其次是桔子,而蘋果、葡萄和梨中Mn的含量均比較接近。蔬菜中Mn的含量范圍為598.39～12073.77 μg·kg-1,空心菜中Mn的含量最高,其次是菠菜。茄子、西紅柿、青椒、黃瓜和白蘿卜中Mn的含量相對較低,均小于1000 μg·kg-1,在598.39～929.54 μg·kg-1g之間,其中不同地區(qū)西紅柿中Mn的含量差別較大,西紅柿中Mn含量最高可達1651.34 μg·kg-1。

Cu也是較為重要的微量元素之一,在生理過程中發(fā)揮著重要作用,但是過量攝入會對肝臟和腎臟造成損害[22]。水果中Cu的含量范圍為296.57～1620.77 μg·kg-1,桔子中Cu的含量最高,其次是香蕉。但是比較原始數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),桔子的5個采樣點中,有一個采樣點桔子中Cu含量是其它采樣點桔子中Cu含量的13～19倍,因此,若排除該采樣點桔子中Cu含量的特殊性,水果中Cu含量最高的應該是香蕉。桃子、葡萄和梨中Cu的含量比較接近,從表3數(shù)據(jù)可以看出,不同地區(qū)這四種水果中Cu的含量沒有明顯差別。蘋果和李子中Cu的含量相對較低。蔬菜中Cu的含量范圍為87.75～2486.69 μg·kg-1,某采樣點紫甘藍、空心菜和菠菜中Cu的含量均遠高于其它采樣點相應蔬菜Cu含量,這可能是該采樣點這些蔬菜來源相同所致,若排除該特殊性,菠菜中Cu的含量最高,Cu含量最低的是白蘿卜,不同地區(qū)白蘿卜中Cu的含量均處于較低水平。

水果中Ba的含量范圍為47.91～453.94 μg·kg-1,桔子中Ba的含量最高,不同采樣點桔子中Ba的含量差別較大,葡萄和桃子中Ba的含量較低,分別為47.91 μg·kg-1和48.08 μg·kg-1,其余水果中Ba的含量均在100 μg·kg-1以上。蔬菜中Ba的含量范圍為57.06～2488.02 μg·kg-1,胡蘿卜、韭菜和空心菜中Ba的含量均較為接近,西紅柿、青椒和茄子中Ba的含量較低,均小于100 μg·kg-1。從表3可以看出,不同地區(qū)胡蘿卜中Ba的含量均高于1400 μg·kg-1,遠遠高于其它蔬菜。不同地區(qū)西紅柿中,除一個采樣點西紅柿中Ba的含量為216.95 μg·kg-1,其余采樣點西紅柿中Ba的含量均處于較低水平。不同采樣點青椒中Ba的含量也均處于較低水平。

從表3可以看出,水果和蔬菜中Ni、Mo、Cr、V、Co、Pb、As、Se和Cd等元素含量相對較低,但像Pb和Cd這樣的元素,即便在較低濃度水平也會具有一定的毒性,因此,很有必要對其進行討論。而Tl、U和Ag等元素的含量則更少,部分樣品中未檢出此3種元素。

Ni會引起呼吸系統(tǒng)疾病,并且容易致癌[22]。水果中Ni的含量范圍為9.11～79.91 μg·kg-1,Ni含量最高的是桔子,最低的是葡萄。蔬菜中Ni的含量范圍為20.29～190.55 μg·kg-1,菠菜中Ni的含量最高,其次是青椒和韭菜,其余芹菜、胡蘿卜、白菜和白蘿卜等綠葉類和根莖類蔬菜中Ni的含量均比較接近,Ni含量較少的是茄子、黃瓜和西紅柿等果菜類水果。

表3 水果和蔬菜樣品中微量元素測定結果(μg/kg)

Table 3 Results of minor elements in fruits and vegetables(μg/kg)

續(xù)表

注：“ND”表示該樣品中未檢測出該元素。水果中Mo的含量范圍為3.26～27.73 μg·kg-1,李子中Mo的含量最高,其次是香蕉,Mo含量最少的是梨。蔬菜中Mo的含量范圍為6.28～95.66 μg·kg-1,白菜和韭菜中Mo的含量較高,Mo含量最少的是生菜。

Cr(Ⅲ)被認為是一種重要的營養(yǎng)元素,能夠幫助人體利用糖分和脂肪,而Cr(Ⅵ)則會致癌[23]。水果中Cr的含量范圍為5.64～28.57 μg·kg-1,Cr含量最高的是桔子,其次是李子,葡萄、香蕉和梨中Cr的含量則相對較低。蔬菜中Cr的含量范圍為3.38～351.75 μg·kg-1,Cr含量最高的是菠菜,其次是韭菜,黃瓜和西紅柿兩種果菜類蔬菜中Cr的含量相對較低。從表3可以看出,不同地區(qū)蔬菜中Cr的含量差別較大,差別最大的是白菜,其Cr含量最低為9.03 μg·kg-1,最高可達290.54 μg·kg-1。將Cr的測定結果與國標限量(0.5 mg·kg-1)對比,所有水果和蔬菜樣品中Cr含量均未超標[24]。

水果中V的含量范圍為0.13～1.87 μg·kg-1,桃子和葡萄中V的含量相對較高,香蕉中V的含量最低。不同地區(qū)桃子和葡萄中V的含量差別較小。蔬菜中V的含量范圍為0.70～183.40 μg·kg-1,菠菜中V的含量最高。含量最少的是西紅柿,青椒、黃瓜和茄子等果菜類蔬菜中V的含量也處于較低水平。

水果中Co的含量范圍為1.20～16.39 μg·kg-1,Co含量最高的是梨(某個采樣點桔子中Co含量明顯高于其它采樣點,排除該特殊性),最低的是李子。蔬菜中Co的含量范圍為1.88～48.96 μg·kg-1,菠菜中Co的含量最高,其次是韭菜。白蘿卜和油菜等根莖類和綠葉類蔬菜中Co的含量接近,西紅柿、茄子和黃瓜等果菜類蔬菜中Co的含量接近,而果菜類蔬菜中青椒中Co的含量相對較高,與空心菜中Co的含量接近。

Pb屬于毒性較高的元素之一,長期攝入含Pb含量較高的水果和蔬菜等食品,會存在血壓升高、智力水平下降的風險[25]。水果中Pb的含量范圍為4.16～49.22 μg·kg-1,桔子中Pb的含量最高,其次是李子,香蕉中Pb的含量最低,從表3可以看出,不同地區(qū)水果中Pb的含量差別較大,部分地區(qū)水果中未檢測出Pb。蔬菜中Pb的含量范圍為2.16～116.80 μg·kg-1,菠菜中Pb的含量最高,其次是韭菜,黃瓜、西紅柿和生菜中Pb的含量相對較低,生菜中Pb的含量最低。將Pb的測定結果與國標限量(0.1～0.3 mg kg-1)對比,除一例桔子和一例紫甘藍外,其余水果和蔬菜樣品中Pb含量均未超標[24]。

As是對人體危害較大的元素之一。水果中As的含量范圍為0.76～4.04 μg·kg-1,As含量最高的是葡萄,最低的是香蕉。不同水果中As含量差別不大。蔬菜中As的含量范圍為0.26～51.34 μg·kg-1,As含量最高的是空心菜,其次是菠菜和韭菜。As含量較低的蔬菜分別為青椒、西紅柿和生菜,均小于1 μg·kg-1。將As的測定結果與國標限量(0.5 mg kg-1)對比,所有水果和蔬菜樣品中As含量均未超標[24]。

水果中Se的含量均處于較低水平,除香蕉中Se的含量最高為4.41 μg·kg-1,其次是葡萄中Se的含量為1.67 μg·kg-1外,其余水果中Se的含量均小于0.8 μg·kg-1,在0.46～0.71 μg·kg-1之間。蔬菜中Se的含量范圍為0.91～18.14 μg·kg-1,韭菜中Se的含量最高,其次是紫甘藍和菠菜,其余蔬菜中Se的含量均小于5 μg·kg-1,含量最低的是西紅柿,小于1 μg·kg-1。將Se的測定結果與國標限量(0.05 mg·kg-1)對比,所有水果和蔬菜樣品中Se含量均未超標[24]。

Cd也是毒性較高的元素之一,長期接觸含Cd食品會導致體內(nèi)功能紊亂,嚴重者會導致軟骨病[25]。水果中Cd的含量較低,除桃子中Cd的含量為2 μg·kg-1外,其余水果中Cd的含量均小于0.95 μg·kg-1。蔬菜中Cd的含量范圍為0.91～30.48 μg·kg-1,不同種類蔬菜中Cd的含量差別較大,Cd含量最高的是菠菜,其次是空心菜、韭菜、白蘿卜和油菜等綠葉類和根莖類蔬菜,其中韭菜、白蘿卜和油菜中Cd含量接近,Cd含量最低的蔬菜是黃瓜。將Cd的測定結果與國標限量(0.05～0.2 mg kg-1)對比,所有水果和蔬菜樣品中Cd含量均未超標[24]。

從以上分析可以看出,除As、Se等元素外,蔬菜中微量元素含量遠大于水果中微量元素的含量。對于蔬菜樣品,不同種類蔬菜中微量元素的含量存在一定差別,蔬菜中微量元素的含量由高到低的順序基本為:綠葉類蔬菜>根莖類蔬菜>果菜類蔬菜。Cr、Pb和As等國標有限量要求的有害元素含量均處于較低水平。

2.3 稀土元素

稀土元素屬于毒性較低的重金屬,因此,本文將稀土元素單獨進行討論。總體而言,水果和蔬菜中稀土元素的含量處于較低水平,遠低于常量和微量元素的含量,從本文測定的水果和蔬菜中稀土元素含量結果表明,La和Ce的含量相對較高,蘋果、葡萄和桃子中La和Ce的含量高于其它水果。菠菜、韭菜和油菜三種綠葉類蔬菜中17種稀土元素的含量均較高。比較發(fā)現(xiàn),Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu和Gd等9種稀土元素的含量相對較高,這與Jiang等人[20]的研究結果接近,這9種元素中Ce的含量最高,其次是La、Y和Pr。同時,西紅柿、黃瓜、茄子和青椒等4種果菜類蔬菜中稀土元素含量較低,芹菜、白菜和白蘿卜等綠葉類和根莖類蔬菜中這9種稀土元素的含量則處于中間水平。將稀土的測定結果與國標限量對比,所有水果和蔬菜樣品中稀土含量均未超標[24]。

3 結論

ICP-MS以其靈敏度高、線性范圍廣和多元素快速分析的能力在水果和蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品中元素分析方面得到了非常廣泛的應用。本文建立的測定水果和蔬菜中K、P、Ca和Mg等40種元素的方法具有較高的選擇性,線性范圍寬,精密度和準確度良好。應用該方法對從北京市主要大型超市、農(nóng)貿(mào)市場和農(nóng)產(chǎn)品集散地收集到的22種,共計114個水果和蔬菜樣品中的40種元素進行了測定。從實驗數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn),蔬菜中各種元素含量均高于水果中各元素含量。不同種類蔬菜中各元素的含量存在一定差別,其元素含量順序為綠葉類蔬菜>根莖類蔬菜>果菜類蔬菜,其中比較突出的是菠菜、茄子和白菜,菠菜中常量元素、微量元素和稀土元素的含量均較高,茄子中各種元素的含量均較低。對于水果而言,不同水果中各元素含量無明顯規(guī)律,但是,從數(shù)據(jù)中可以看出,香蕉不但富含K、P和Mg等常量元素,而且富含Zn、Sr、Rb、Mn和Ba等微量元素,但是香蕉中Pb、Cr和Cd等對人體有害元素的含量卻很低。總之,本實驗采集的所有水果和蔬菜樣品中Pb、Cr、Cd、As和Se等國標有限量規(guī)定的元素均未超標。本實驗測定的水果和蔬菜中40種元素含量信息和得出的結論具有一定的指導作用,可以為北京地區(qū)消費者選擇合適的水果和蔬菜提供一定的幫助。

[1]Bahemuka T E,Mubofu E B. Heavy metals in edible green vegetables grown along the sites of the Sinza and Msimbazi rivers in Dar es Salaam,Tanzania[J]. Food Chemistry,1999,66:63-66.

[2]Radwan M A,Salama A K. Market basket survey for some heavy metals in Egyptian fruits and vegetables[J]. Food and Chemical Toxicology,2006,44(8):1273-1278.

[3]Dogan O,Tirasoglu E. Determination of potassium,calcium and chlorine in some vegetables by EDXRF[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy &Radiative Transfer,2006,101(1):141-145.

[4]Farrukh MA,Siraj N,Naqvi II,et al. Comparative study of spectroscopic techniques for the estimation of iron in apple and vegetables[J].Journal of Saudi Chemical Society,2010,14(2):209-212.

[5]Papanikolaou G.,Pantopoulos K. Iron metabolism and toxicity[J]. Toxicology and Applied Pharmacology,2005,202(2):199-211.

[6]Marshall,2004. Enhancing food chain integrity:quality assurance mechanism for air pollution impacts on fruits and vegetables systems. Crop Post Harvest Program,Final Technical Report(R7530)..

[7]Wang X,Sato T,Xing B,et al. Health risk of heavy metals to the general public in Tianjan,China via consumption of vegetables and fish[J]. Journal of Agro-Environment Science,2005,350(1-3):28-37.

[8]Khan S,Cao Q,Zheng Y M,et al. Health risk of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with waste water in Beijing,China[J]. Environmental pollution，2008,152(3):686-692.

[9]WHO,1992. Cadmium. Environmental Health Criteria,vol. 134,Geneva.

[10]Jarup L. Hazards of heavy metal contamination[J]. British medical bulletin,2003,68(1):167-182.

[11]Milacic R,Kralj B. Determination of Zn,Cu,Cd,Pb,Ni and Cr in some Slovenian foodstuffs[J]. European food research and technology，2003,217(3):211-214.

[12]Parveen Z,Khuhro M I,Rafiq N. Market basket survey for lead,cadmium,copper,chromium,nickel and zinc in fruits and

vegetables[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2003,71(6):1260-1264.

[13]Gupta N,Khan D K,Santra S C. Anassessment of heavy metal contamination in vegetables grown in wastewater-irrigated areas of Titagarh,West Bengal,India[J]. Bulletin of Environmental Contamination,2008,80(2):115-118.

[14]Cao H B,Chen J J,Zhang J,et al. Heavy metals in rice and garden vegetables and their potential health risks toinhabitants in the vicinity of an industrial zone in Jiangsu,China[J]. Journal of Environmental Sciences,2010,22(11):1792-1799.

[15]Liu W X,Li H H,Li S R,et al. Heavy metal accumulation of edible vegetables cultivated in agricultural soil in the suburb of Zhengzhou city,People’s Republic of China[J]. Bulletin of Environmental Contamination,2006,76(1)：163-170.

[16]Yang Q W,Xu Y,Liu S J,et al. Concentration and potential health risk of heavy metals in market vegetables in Chongqing,China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety,2011,74(6):1664-1669.

[17]徐子剛,姚琪,林少美. 微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定茶葉中的稀土元素[J]. 浙江大學學報(理學版),2007,34(2):197-200.

[18]Beauchemin D. Inductively coupled plasma mass spectrometry[J]. Analytical. Chemistry，2010,82(12):4786-4810.

[19]Zhang H X,Rui Y K. Determining mineral elements in four kinds of grains from Beijing market by ICP-MS simultaneously[J]. Journal of Saudi Chemical Society,2012,16(1):31-33.

[20]Jiang D G,Yang J,Zhang S,et al. A Survey of 16 rare earth elements in the major foods in China[J]. Biomedical and Environmental Sciences,2012,25(3):267-271.

[21]Llorent-Martínez E J,Fernández De Córdova M L,Ruiz-Medina A,et al. Analysis of 20 trace and minor elements in soy and dairy yogurts by ICP-MS[J]. Microchemical Journal,2012,102:23-27.

[22]http://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/.

[23]Shenkin A. Dietary reference values for vitamin A,vitamin K,arsenic,boron,chromium,copper,iodine,iron,manganese,molybdenum,nickel,silicon,vanadium and zinc. Journal of Human nutrition and dietetics,2003,16(3):199-200.

[24]GB 2762-2012食品安全國家標準 食品中污染物限量[S]. 北京:中國標準出版社,2013.

[25]Commission Regulation(EC)No. 221/2002 of 6 February 2002 amending regulation(EC)No. 466/2002 setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs[S]. Official Journal of the European Communities,Brussels,2002.

Simultaneous determination of 40 elements in fruits and vegetables of Beijing market by inductively coupled plasma mass spectrometry

CHEN Hui,JIN Ling-he,HU Xue-yan,PENG Tao,CHANG Qiao-ying,FAN Chun-lin*

(Chinese Academy of Inspection and Quarantine,Beijing 100176,China)

Thedeterminationof40elementsin22kindsoffruitandvegetablesfromBeijingmarketwasstudiedbyinductivelycoupledplasmamassspectrometryusingmicrowavedigestionforsamplepreparation.Majorelements(K,P,Ca,Mg,NaandFe),minorelements(Zn,Sr,Rb,Mn,BaCu,Ni,Mo,Cr,V,Co,Pb,As,Se,Cd,Tl,UandAg)andrareearthelements(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,ScandY)in114fruitsandvegetableswereanalyzedanddiscussed,respectively.Theresultsshowedthatconcentrationsofstudiedelementsinvegetableswereallhigherthanthoseinfruits.Inaddition,differentkindsofvegetableswerewithvariousconcentrationlevels,whichconformedtotheregularitydecreasedintheorderleafvegetables,rootandtubervegetables,andfruit-vegetables.

fruit;vegetable;elementconcentrations;ICP-MS

2016-02-26

陳輝(1984-)，男，博士研究生，助理研究員，研究方向：食品安全， E-mail：ciqhuichen@163.com。

*通訊作者:范春林( 1964-) ，男，本科，研究員，研究方向:食品安全，E-mail:caiqfcl@163.com。

科技基礎性工作專項(2015FY111200)。

TS207.3

A

1002-0306(2016)19-0276-08

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.046