楊妙峰，席英玉，鄭盛華，林 嬌，鄭惠東

(1.福建省水產(chǎn)研究所，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點實驗室，福建 廈門 361013；2.福建省海洋生物資源開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013)

海馬齒(Sesuviumportulacastrum)又名濱水菜、海馬齒莧等，屬番杏科海馬齒屬，為我國福建、廣東、海南等南方沿海地區(qū)常見的多年生匍匐狀肉質(zhì)草本植物，多與紅樹林伴生于河流入海口泥灘地、鹽灘等海邊沙地和灘涂地帶，鹽濃度適應(yīng)范圍廣，抗旱、抗鹽和抗水淹能力顯著[1-3]。海馬齒具有高蛋白、低脂肪、富含礦物質(zhì)元素和人體必需氨基酸等營養(yǎng)特點，在印度和東南亞國家也有人工馴化栽培作為蔬菜食用的歷史，有一定的食用價值(偶食蔬菜)和藥用價值，也可作為飼料使用[1，3-6]。

東山灣作為福建省最大的海水養(yǎng)殖基地和漁業(yè)生產(chǎn)基地[7]，網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)和圍墾養(yǎng)殖多集中于八尺門海域[8]，富營養(yǎng)化程度較高。東山灣八尺門海馬齒種植基地利用海馬齒對海水中氮、磷等營養(yǎng)元素較好的移除和利用能力[2，9]，將其扦插移植于海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)，建立“魚菜共生”養(yǎng)殖新模式，通過海馬齒植株的生長，緩解養(yǎng)殖自身對氮、磷等營養(yǎng)元素的環(huán)境污染問題。但當(dāng)海馬齒生長進(jìn)入穩(wěn)定期后，其二次利用的途徑就成為制約該養(yǎng)殖模式示范推廣的瓶頸，本研究選擇該基地海水中生長的海馬齒，測定其體內(nèi)多種礦物質(zhì)元素含量，并采用單因子污染指數(shù)法、膳食暴露和健康風(fēng)險評價等方法，較系統(tǒng)地評估了海馬齒的食用安全性，以期為海馬齒再利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

2019年5月在東山灣八尺門海馬齒種植基地(E117°24′35.3″、N23°46′12.1″)，分3組采集進(jìn)入穩(wěn)定生長期的海馬齒(生長時間約1年，平均莖長1.28 m，平均根須長0.52 m，莖圍10～25 mm)，用純水清洗瀝干后，分別按根、莖、葉進(jìn)行采摘，冷凍干燥后用食品級多功能粉碎機(jī)研磨并過篩(200目)，于聚乙烯袋密封備用。

1.2 分析方法與質(zhì)量控制

1.2.1 分析方法

按照《GB 5009.268—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》[10]規(guī)定的電感耦合等離子體質(zhì)譜法和《GB 5009.11—2014 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總砷及無機(jī)砷的測定》[11]、《GB 5009.17—2014 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總汞及有機(jī)汞的測定》[12]規(guī)定的原子熒光法分別對海馬齒根、莖、葉樣品中鈉(Na)、鉀(K)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、硒(Se)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、總汞(Hg)、砷(As)和無機(jī)砷(Asi)等含量進(jìn)行測定。

1.2.2 儀器設(shè)備

ICP-MS(7700x，Agilent)；雙道原子熒光光度計(AFS-9130，北京吉天儀器有限公司)；高效液相色譜儀(1260 HPLC，Agilent)；微波消解儀(Mars 6，CEM)；超純水系統(tǒng)(Milli-Q element A10，Millipore)等。

1.2.3 試劑及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

試劑：濃硝酸、濃鹽酸、濃硫酸、高氯酸、氫氧化鉀、正己烷等為優(yōu)級純，其余試劑均為分析純。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：GNM-M283339-2013多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心；三價砷和五價砷標(biāo)準(zhǔn)溶液購自o2si公司。GBW10025螺旋藻成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為元素測定的質(zhì)控樣，購自地球物理地球化學(xué)勘察研究所(無機(jī)砷測定則采用加標(biāo)回收作為質(zhì)控手段)。

1.3 數(shù)據(jù)分析與評價

1.3.1 遷移系數(shù)

遷移系數(shù)[13-14]FT1、FT2和FT分別代表重金屬在根-莖、莖-葉和根-葉的遷移能力，計算公式分別為：FT1=C莖/C根，F(xiàn)T2=C葉/C莖，F(xiàn)T=C葉/C根，其中C根、C莖、C葉分別為海馬齒根、莖、葉中重金屬元素含量，%(常量元素)或μg·g-1(微量元素)。

1.3.2 單因子污染指數(shù)法

Si=Ci/Cs，式中，Ci為第i類評價因子的實測濃度；Cs為第i類評價因子的參比標(biāo)準(zhǔn)，采用《GB 2762—2017食品中污染物限量》[15]規(guī)定的限值。單因子污染指數(shù)Si<0.2為安全，未受污染；0.2≤Si≤0.6為輕污染；0.6

1.3.3 膳食暴露評估

1)污染元素

采用FAO/WHO《食品中化學(xué)物風(fēng)險評估的原則和方法》中的點評估方法，對海馬齒的膳食暴露進(jìn)行初步評估[17-19]。

式中，EM代表測定污染物的月膳食暴露量，是以單位體重表示的目標(biāo)人群每月重金屬污染物的攝入量，μg·kg-1；EW代表測定元素的周膳食暴露量，是以單位體重表示的目標(biāo)人群每月重金屬污染物的攝入量，μg·kg-1；C代表重金屬污染物的含量，μg·g-1；Ir代表目標(biāo)人群的每日消費量，取值98.14(類比綠葉蔬菜，參考2018年福建省居民人均消費蔬菜及菜制品量86.16～98.14 g/d，以高值計[20])，g·d-1；BW代表目標(biāo)人群的體重，kg，成年人取值60 kg。

2)營養(yǎng)元素

多元素總復(fù)合風(fēng)險：TTHQ=∑THQ=∑ADD/TDI，TDI為每日容許攝入量，mg·(kg·d)-1，參考《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》[22-23]的成人(>18歲)可耐受最高攝入量(UL)，Ca、Fe、Zn、Se、Cu分別為2 000 mg/d、42 mg/d、40 mg/d、400 μg/d和8.0 mg/d(代入計算時換算成單位體重值)；Ni取值12 μg·(kg·bw)-1(TDI)[24]，Mn取值11 mg/d(UL)[25]。其余Na、K、Mg、Cr僅有適宜攝入量(AI)或推薦攝入量(RNI)[22-23]，分別為1 500 mg/d、2 000 mg/d、330 mg/d和30 μg/d，不進(jìn)行風(fēng)險統(tǒng)計。TTHQ大于1，表明多元素整體攝入水平高于安全限值，有一定的安全風(fēng)險，應(yīng)引起重視；TTHQ小于1則表示多元素攝入的總復(fù)合風(fēng)險在安全限值內(nèi)，對人體沒有安全風(fēng)險。

1.3.4 致癌/非致癌風(fēng)險評價

采用美國環(huán)保署(USEPA)推薦的健康風(fēng)險評價模型[26-28]。

非致癌風(fēng)險Rn=∑ADD/RfD，RfD為污染物的經(jīng)口參考劑量，mg·(kg·d)-1。若Rn≤1，表明重金屬污染物尚未對人體造成健康風(fēng)險；Rn>1，有很大可能性對人體健康產(chǎn)生影響；Rn>10，已經(jīng)對人體健康造成威脅，存在慢性毒性。

致癌風(fēng)險Rc=∑ADD×OSF，其中OSF為污染物的經(jīng)口致癌斜率因子，[mg·(kg·d)-1]-1。若Rc≤1×10-6，表明重金屬污染物不會對人體健康造成致癌風(fēng)險；1×10-61×10-4，則可能存在引發(fā)癌癥的風(fēng)險。

表1 重金屬經(jīng)口攝入的致癌斜率因子及參考劑量[29]

1.3.5 制圖及數(shù)據(jù)分析

采用Origin 9.0、Excel 2010和SPSS 18.0進(jìn)行圖件制作和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 海馬齒中常量和微量元素含量及其分布規(guī)律

除Na和K外，海馬齒中元素分布呈根>莖≈葉的規(guī)律，葉和莖(可食用部位)中Na、K含量最高，Mg、Ca次之，F(xiàn)e/Mn、Zn、Cu、As、Cr/Ni、Se、Pb、Cd、Hg依次降低，與曾碧健等[5]對海馬齒可食用部位中元素含量排序的Na>K>Ca>Mg>Mn>Fe>Zn>Cu>Se(采自海南省樂東黎族自治縣海岸)和唐賢明等[4]的Na>K>Mg>Ca>Fe>Zn/Mn>Cu>Cr/Se/Ni>As>Pb>Cd>Hg(采自海南省陵水縣黎安港海區(qū))相似；根中各元素的含量排序則為Na/K>Mg/Mn/Fe/Ca>Zn>Cu>Cr/Ni/Pb>As>Se>Cd>Hg。如表2所示，采自海南省陵水縣黎安港海區(qū)的海馬齒，可食用部位的元素含量與東山灣海馬齒的葉和莖相比無顯著差異(P>0.05)，不同來源的海馬齒中各元素含量波動或與其生長環(huán)境元素本底值以及生長時間有關(guān)。

表2 海馬齒中常量和微量元素含量(n=3)

此外，海馬齒根、莖、葉中無機(jī)砷含量均未檢出，按“食品中低水平污染物可信評價”原則[30]，用檢出限(LOD)(此處為0.030 μg·g-1，d.w.)計算無機(jī)砷占總砷的比例，占比依次為0.68%、4.17%和3.53%，遠(yuǎn)低于普通蔬菜中無機(jī)砷占比的33%～77%[31]。水環(huán)境和未受污染的土壤中砷形態(tài)均以無機(jī)砷為主，砷可通過硅酸鹽(AsⅢ)或磷吸收系統(tǒng)(AsⅤ)等途徑進(jìn)入陸生植物根系內(nèi)并向上運輸[32]，陸生植物體內(nèi)砷形態(tài)以無機(jī)砷為主，但海洋生物體內(nèi)砷形態(tài)以有機(jī)砷為主[33]。楊慧[34]也指出，陸生蔬菜砷含量低，主要以無機(jī)砷為主；水生蔬菜(海生蔬菜)砷含量較高，但主要以無毒的有機(jī)砷為主。因此，海馬齒體內(nèi)無機(jī)砷含量較低的特性，可能與其海水無土生長環(huán)境有關(guān)。

2.2 海馬齒中的元素遷移系數(shù)及遷移特征

不同元素在海馬齒中的遷移能力不同，其中根-莖遷移系數(shù)(FT1)在0.003 8～3.10之間(均值0.38)，Na的遷移能力最強(qiáng)，F(xiàn)e/Mn最弱；葉-莖間的遷移則較通暢，遷移系數(shù)(FT2)在0.52～3.56之間(均值1.36)，Hg的遷移能力最強(qiáng)，K最弱；葉-根遷移系數(shù)(FT)在0.006 3～3.57之間(均值0.40)。如圖1所示，F(xiàn)T主要受FT1制約(相關(guān)系數(shù)0.983，P<0.01)，同樣Na最強(qiáng)，F(xiàn)e/Mn最弱?？傮w而言，Na是海馬齒植株內(nèi)遷移最通暢的元素(FT1、FT2、FT均大于1)；Fe/Mn主要在根部累積，屬于最不易向上遷移的元素。微量元素向地上部分遷移能力較弱，F(xiàn)T1較小，根部含量明顯高于莖、葉，這可能是因為根細(xì)胞壁中存在大量能固定重金屬離子的交換位點，阻止了重金屬離子向地上部分遷移[35]。

Na的遷移系數(shù)FT1、FT2比K的FT1、FT2分別高出2.55倍和1.24倍，Na高K低的特征隨離子在根、莖、葉遷移過程被逐步放大——鈉鉀比(Na/K)值分別為1.08、3.84和8.58，遷移系數(shù)的差異反映了海馬齒在鹽生環(huán)境下對離子的選擇吸收(對K的抑制和對Na的積累)——海馬齒屬于真鹽生植物，鈉離子是海馬齒的重要營養(yǎng)元素，Na+比同等濃度的K+和Cl-更能促進(jìn)海馬齒生長發(fā)育、細(xì)胞膨大和地上部分肉質(zhì)化，且鹽濃度的提高或處理時間延長均可增加其莖葉肉質(zhì)化程度；Na積累在海馬齒葉片中，K含量則隨著Na含量的增加而降低，顯示出Na對K吸收有明顯的競爭抑制[36-37]。

另一方面，丁國華等[36]指出，200～300 mmol/L NaCl處理下的海馬齒具有最佳生長狀態(tài)，高鹽和低鹽環(huán)境都是海馬齒的脅迫因子。八尺門海區(qū)鹽度約在500～600 mmol/L區(qū)間內(nèi)，屬于高鹽脅迫，海馬齒吸收的Na向地上部分(莖、葉)遷移以避免其在根部過量累積，莖葉則表現(xiàn)為以肉質(zhì)化程度增加來適應(yīng)鹽生環(huán)境——離子區(qū)域化是植物避免鹽毒害的重要方式之一，海馬齒將細(xì)胞中的Na區(qū)域化積聚于液泡中，既通過貯存大量水分降低了鹽離子濃度，吸收積累的Na以結(jié)晶的方式存在于細(xì)胞內(nèi)，又可通過參與滲透調(diào)節(jié)降低滲透勢，以利于植物從外界環(huán)境中吸收水分[37-41]。

2.3 海馬齒的鈉鉀比特征

植物體內(nèi)鈉鉀比差異與品種有一定關(guān)系，如圖2所示，呈海馬齒、鹽地堿蓬[42]、海蓬子(俗稱海蘆筍)[43]、長莖葡萄蕨藻[44]>秋茄等5種紅樹林植物[45-46]>非鹽生的耐鹽植物(如紅麻、田菁、高丹草)[42]、大型海藻(如滸苔、海帶、羊棲菜、龍須菜等)[47-48]的規(guī)律。海馬齒葉中的鈉鉀比遠(yuǎn)高于根部，K葉低根高的趨勢明顯，Na則正好相反(圖3)，說明海馬齒對Na的吸收可能屬于主動吸收；而秋茄等紅樹植物葉中K的含量較高，海蓮和秋茄根的鈉鉀比遠(yuǎn)大于葉，其余3種紅樹植物葉和根的鈉鉀比相差不大，Na屬于被動吸收，是對海水鹽環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果[45-46]。另外，本文海馬齒鈉鉀比明顯高于唐賢明等[4]報導(dǎo)的海馬齒可食用部位的3.15，而韓冰等[37]用不同濃度NaCl培養(yǎng)海馬齒15 d，葉片中鈉鉀比隨NaCl濃度增加而增大(由對照的0.78最大增至4.01)，海馬齒體內(nèi)鈉鉀比的變化由其對Na、K等元素攝取量差異所導(dǎo)致，可能與采集時海馬齒所處的生長階段、生長時間和生長環(huán)境密切相關(guān)，與林建云等[49]“滸苔礦物元素含量與生長階段密切相關(guān)，也受不同海域環(huán)境影響”的結(jié)論一致，圖2中來自不同海區(qū)的海帶和龍須菜，鈉鉀比也有所差異。

注：1.大型海藻1～4采自福建近海[47]，5～9采自青島近海[48]，10采自海南黎安港海區(qū)[44]；2.耐鹽植物11～13和19采自河北唐山濱海鹽土區(qū)，鈉鉀比為成熟期地上部分的數(shù)值[42]；3.14～18為紅樹林，其中海蓮采自海南東寨港[45]，其余采自福建九龍江口[46]，鈉鉀比為葉的數(shù)值；4.20為本文海馬齒葉的鈉鉀比；5.21為海蓬子嫩莖鈉鉀比[43]。

2.4 食用安全評價

海馬齒富含礦物質(zhì)元素和人體必需氨基酸、蛋白質(zhì)，具有一定的營養(yǎng)和保健價值，范偉等[3]、唐賢明等[4]和曾碧健等[5]均對其營養(yǎng)成分進(jìn)行了相關(guān)探討，認(rèn)為海馬齒的營養(yǎng)價值稍高于紅蘿卜、馬鈴薯等常見蔬菜，是一種極具潛力的可開發(fā)為高營養(yǎng)綠色保健的野生海洋蔬菜品種，而食用安全也是其作為食品的重要考察目標(biāo)之一，以下主要對海馬齒重金屬含量方面的食用安全性進(jìn)行評價。

2.4.1 海馬齒中重金屬質(zhì)量評價

根據(jù)《GB 2762—2017食品中污染物限量》[15]，參照新鮮蔬菜(葉菜蔬菜)，海馬齒中Pb、Cd、Hg、As、Cr含量均滿足對應(yīng)的食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)要求，單因子污染指數(shù)Si均小于0.2，處于未受污染水平。

表3 海馬齒重金屬污染物含量及限量標(biāo)準(zhǔn)

2.4.2 膳食暴露與健康風(fēng)險評價

海馬齒被食用時的葉、莖比以1∶1計，參照2018年福建省居民人均消費蔬菜及菜制品量[20]，則食用海馬齒后無機(jī)砷的暴露量0.005 5 μg·(kg·bw·d)-1，暴露邊界比為545，不存在暴露風(fēng)險(MOE>100)；Pb的暴露量為0.025 μg·(kg·bw·d)-1，暴露邊界比為48，膳食暴露風(fēng)險較低(MOE>1)。Cd的月攝入量EM為0.26 μg·(kg·bw)-1，占PTMI的1.05%；Hg(以總汞計)的周攝入量EW為0.008 2 μg·(kg·bw)-1，占PTWI的0.20%，攝入風(fēng)險較低。

就營養(yǎng)元素來說，海馬齒中Na、K、Mg和Cr的膳食暴露量分別為15.2 mg·(kg·bw·d)-1、2.97 mg·(kg·bw·d)-1、1.10 mg·(kg·bw·d)-1和0.069 μg·(kg·bw·d)-1，分別占適宜攝入量或推薦攝入量的60.8%、8.9%、19.9%和13.7%，含量較豐富；而Ca、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni和Se的暴露量分別為0.49 mg·(kg·bw·d)-1、8.09 μg·(kg·bw·d)-1、8.20 μg·(kg·bw·d)-1、1.89 μg·(kg·bw·d)-1、0.48 μg·(kg·bw·d)-1、0.053 μg·(kg·bw·d)-1和0.034 μg·(kg·bw·d)-1，分別占每日容許攝入量或可耐受最高攝入量的1.46%、1.16%、4.47%、0.28%、0.36%、0.44%和0.51%，總復(fù)合風(fēng)險TTHQ為0.087，加上Hg和Cd后也僅為0.099，對人體沒有安全風(fēng)險。

此外，無機(jī)砷、Cd、Cr、Hg和Zn等8種重金屬元素膳食攝入造成的非致癌風(fēng)險在0.003～0.059之間(圖4)，總非致癌風(fēng)險Rn僅為0.14，風(fēng)險水平小于1，尚未對人體造成健康風(fēng)險；總致癌風(fēng)險Rc為8.24×10-6，風(fēng)險程度處于人體可接受范圍內(nèi)。

總體而言，海馬齒中重金屬的膳食暴露水平較低，健康風(fēng)險處于人體可接受范圍內(nèi)。

2.4.3 海馬齒的鈉鉀比及其食用分析

海馬齒的耐鹽特性，可為淡水資源缺乏的鹽堿地區(qū)(如運輸不便的離岸海島)，提供新的本地蔬菜供應(yīng)思路，如前所述，食用海馬齒能滿足60.8%人體所需Na的膳食攝入量及8.90%的K攝入需求。陳夏威等[50]指出，居民攝食中Na的攝入多來自食用鹽(占63.4%)，而膳食K則分別來源于谷類(20.9%)、蔬菜(17.4%)、禽畜肉類(15.5%)和水產(chǎn)品(14.8%)。按含水率換算成鮮重，海馬齒葉和莖中K含量分別為0.098 7%和0.264%、Na含量分別為0.845%和1.01%，而普通市售蔬菜中K含量范圍在0.107%～0.409%，Na含量范圍在14.0～596 μg·g-1[51]，可知海馬齒K含量雖與普通蔬菜相差不大，Na含量卻高出13～720倍，大量食用容易造成食用者Na攝入偏高，不利于體內(nèi)鉀鈉平衡[4]，但因具有的天然咸味和較高的營養(yǎng)價值[3-5]，其仍可作為普通蔬菜的膳食補(bǔ)充(偶食性)而得到利用。比如同屬真鹽生植物的海蓬子，盡管嫩莖中Na含量高達(dá)19%(干重)，而K含量與一般蔬菜相當(dāng)[43]，具有較高的鈉鉀比，但已作為新型海水蔬菜走進(jìn)市場，并通過深加工逐步得到高值化利用[52]。

3 結(jié)論

1)東山灣海馬齒中富含礦物質(zhì)元素，除Na和K元素外，分布多呈根>莖、葉的規(guī)律；其中Na的遷移能力最強(qiáng)，F(xiàn)e和Mn最弱，Na對K的吸收具有競爭抑制。

2)東山灣海馬齒重金屬總體污染水平極低，處于未受污染水平；人體暴露風(fēng)險評估表明，海馬齒中重金屬的膳食暴露水平較低，健康風(fēng)險處于人體可接受范圍內(nèi)，食用安全。

3)東山灣海馬齒可食用部分(葉和莖)具有較高的鈉鉀比，大量食用不利于人體鉀鈉平衡，但可作為普通蔬菜的膳食補(bǔ)充。