江苏地区克氏原螯虾中镉的膳食暴露及风险评估

张文1，吴光红2,3，卢元玲4，于晓雨1，邵俊杰2,3，张美琴2,3,*

（1.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东青岛 271000；2.江苏省淡水水产研究所，江苏南京 210017；3.江苏省水产品深加工科技研究开发中心，江苏南京 210017；4.南京师范大学金陵女子学院，江苏南京 210097）

摘要：为量化江苏地区人群克氏原螯虾镉的膳食暴露量，以江苏地区克氏原螯虾为研究对象并运用石墨炉原子吸收光谱法进行检测，同时结合获得镉的检测数据和江苏地区人群的膳食消费量，运用点评估和概率评估两种方法评价江苏地区克氏原螯虾中镉的膳食暴露及风险。结果显示：江苏地区705 个克氏原螯虾样品中镉含量的平均值为0.068 mg/kg，有2 个样品的镉含量超标，超标率为0.28%。点评估结果显示，江苏地区人群克氏原螯虾镉的暴露量的平均值、75分位数和90分位数分别占暂定每月耐受摄入量（provisional tolerable monthly intake，PTMI）的0.07%、0.05%和0.32%。概率评估结果显示，江苏地区人群食用克氏原螯虾的镉暴露量的平均值、75分位数和90分位数分别占PTMI的0.08%、0.10%和0.21%，江苏地区91.6%人群镉的暴露量处于安全水平。江苏地区人群克氏原螯虾镉的膳食暴露量总体处于安全水平范围内，长期食用克氏原螯虾不会增加总膳食镉的摄入量。

克氏原螯虾（Procambarus clarkia）俗称小龙虾、淡水小龙虾，因其味道鲜美、肉质鲜嫩，广受消费者青睐[1]。但是由于小龙虾对生存环境具有极强适应力，对重金属的富集能力和耐受性较强[2-4]，也使媒体和消费者对小龙虾食用安全性的质疑从未停止过，尤其是其重金属含量超标的问题多次被媒体报道。镉作为一种极易在人体内蓄积的有色重金属，在人体内的半衰期长达16～30 年，对骨骼、肾脏、血液、生殖系统、呼吸系统以及神经系统都有一定的致毒效应[5-9]。江苏作为我国最早食用克氏原螯虾并进行产业化开发利用的省份，不仅是我国克氏原螯虾消费的主要地区，也是克氏原螯虾出口的主要基地[10]，因此对该地区的克氏原螯虾重金属镉的膳食暴露评估极为重要。

膳食暴露评估是利用食品的消费量与相关污染数据进行数学建模，对重金属的摄入量进行定性或定量的评价，从而为风险评估提供可靠的暴露数据，是风险评估的核心步骤[11]。膳食暴露评估在国外一些发达国家开展较早，从1970年起，联合国粮农组织和世界卫生组织设立的食品添加剂联合专家委员（Joint FAO/ WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）就开始对重金属进行风险评估，还为食品中化学物质的安全评估制定了若干原则[12]。欧盟成立了食品安全风险评估的机构——欧盟食品安全管理局（European Food Safety Authority，EFSA），就风险性较高的重金属进行了风险评估[13]。美国也成立了食品安全风险评估机构——美国环境保护署（United States Environmental Protection Agency，EPA），来开展人体健康暴露评估，很多进行概率评估的模型软件都是由美国开发的[14]，例如@RISK、Crystal ball、DEEM、LifelineTM、DEPM、CARESTM等[15-16]，这些模型软件的应用使膳食暴露评估的研究更具有科学性。目前我国主要借鉴国外发达国家的先进膳食暴露模型和方法对食品的安全性进行评价。膳食暴露评估有点评估和概率评估两种方法[17]。我国运用点评估来进行重金属膳食评估的研究较多，例如王增焕等[18]采用点评估的方法对贝类产品中的镉、铜、锌、铅进行了风险分析。吴春峰等[19]运用点评估的方法对上海市售克氏原螯虾中的铅镉的膳食暴露量进行了研究。概率评估中大多采用蒙特卡洛模拟来实现不确定性分析[20]。我国运用该方法进行重金属膳食暴露评估的研究相对较少，叶文慧等[21]运用蒙特卡洛模型对大米中的镉的膳食暴露进行了初步研究，孙金芳等[22]采用非参数概率评估通过蒙特卡洛模型模拟获得了江苏居民膳食铅暴露量。江苏作为克氏原螯虾的消费大省，鲜见关于该地区食用克氏原螯虾镉的膳食暴露状况的研究调查，因此对江苏地区克氏原螯虾进行采样调查，研究该地区的克氏原螯虾体内重金属的含量，采用点评估和概率评估两种方法对人群的膳食镉的暴露情况进行定量研究，以期为政府及管理部门进行决定决策提供建议。

1 材料与方法

硝酸、磷酸二氢氨、过氧化氢（体积分数30%）国药集团化学试剂有限公司；硝酸镁南京化学试剂有限公司。

SOLAAR M6 AA石墨炉原子吸收光谱仪美国热电仪器公司；ETHOS1微波消解仪意大利Milestone公司；Elix-5+Milli-Q超纯水仪美国Millipore公司；PL403电子天平瑞士梅特勒-托利多公司。

实验中所有使用的玻璃仪器都要用硝酸浸泡过夜，确保无金属离子干扰。

按照GB/T 30891—2014《水产品抽样规范》中规定的采样方法进行采样，江苏地区划分为苏南、苏中和苏北3 大区域，共采集克氏原螯虾重金属镉的污染数据705 个，其中苏南地区镉污染数据121 个，苏中地区镉污染数据133 个，苏北地区镉污染数据451 个。

采集领域包括养殖领域和流通领域，其中流通领域共采集镉污染数据63 个，采样地点为水产批发市场、农贸市场以及餐饮店等克氏原螯虾主要的消费场所。养殖领域采集到的镉污染数据共642 个。苏南地区采集苏州市的昆山市2 个，无锡市的江阴市、锡山区共6 个，常州市的武进区、溧阳市、新北区共12 个，镇江市的镇江新区、丹徒区、句容市、丹阳市共15 个，南京市的六合区、江宁区、浦口区、溧水区共61 个。苏中地区采集连云港市的灌云县、灌南县共33 个，徐州市的新沂市、沛县、睢宁县共6 个，宿迁市的泗阳县、宿豫区、沐阳县、泗洪县共114 个，淮安市的淮阴区、楚州区、清浦区、金湖县、盱眙县、洪泽县共208 个，盐城市的盐都区、滨海县、大丰区、建湖县、响水县共72 个。苏北地区采集扬州市的仪征市、江都区、宝应县共43 个，泰州的姜堰区、兴化市共62 个，南通市的通州区共8 个。

采用微波消解法，首先称克氏原螯虾样品0.50 g，放入聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL硝酸、2 mL超纯水和1 mL过氧化氢，密封外罐于微波消解仪中进行消解，消解条件：5 min、1 000 W、140℃；10 min、1 000 W、200℃；10 min、1 000 W、200℃。消解结束后待消解罐冷却之后，取出内罐，在预热好的电热板上赶酸至近干。最后用超纯水进行稀释，定容至25 mL，待测。

样品中镉含量的测定采用石墨炉原子吸收光谱法，测定方法按照GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中镉的测定》中规定的操作进行。限量值参照GB 2762—2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》的规定（镉的限量为0.5 mg/kg）。样品测定中未检出数据按照2000年世界卫生组织推荐的方法[23]，当食品污染物监测数据小于检出限（limit of detection，LOD）的比例低于60%时，所有小于LOD的结果以1/2 LOD计，故本次研究中镉的未检出数据以0.5 μg/kg计。

在本次暴露评估中，评估模型参照EPA发布的化学污染物健康风险评估模型[24]，采用月暴露量（chronic monthly intake，CMI）对克氏原螯虾中的重金属镉对人群的健康风险进行评估。其中摄入量模型如下式所示。

式中：CMI为月暴露量/（mg/（kg·月））（以体质量计，下同）；Cf为克氏原螯虾样品中镉含量/（mg/kg）；PIR为克氏原螯虾样品日均摄入量/（kg/d）；ABS为肠胃吸收系数；EF为暴露频率/（d/年）；ED为暴露持续时间/年；D为每月天数/（d/月）；mb为体质量/kg；AT为拉平时间/d。其中暴露持续时间和暴露频率参照EPA发布的风险分析手册中公布的数据，分别为70 年、350 d/年，肠胃吸收系数按照常数1来计算，AT＝ED×365。

膳食暴露评估有点评估和概率评估两种方法，点评估方法操作简单、便于理解推广，但其往往忽略个体的差异性，是较为保守的膳食暴露评估。概率评估的方法可以对不确定性因素进行全面分析，是一种更精确的膳食暴露评估，暴露评价结果较真实且不确定性较小，但其需要的样本量大、费用高，大范围实施难度较大。

本研究同时运用这两种方法，全面评估江苏地区人群膳食中克氏原螯虾镉的CMI，通过CMI与镉的暂定每月耐受摄入量（provisional tolerable monthly intake，PTMI）相比较，对人群的摄入风险做出评估。其中镉的PTMI为每月0.025 mg/kg[25]。

点评估中取克氏原螯虾样品中镉含量的平均值、中位数和高百分位数，对于克氏原螯虾的消费数据取人群消费数据的平均值，运用摄入量模型来计算人群食用克氏原螯虾镉摄入量的平均值、中位数和高百分位数[26]。

概率评估中应用@RISK 5.5软件[27]对克氏原螯虾的镉含量进行分布拟合，消费量数据取人群消费数据的平均值，通过蒙特卡洛模型模拟原理对克氏原螯虾镉的含量分布随机抽样来计算人群通过食用克氏原螯虾导致镉的摄入量的概率分布。

数据由Excel软件录入，采用SAS 9.2软件进行统计分析。多组非正态均数的比较采用Kruskal-Wallis检验，检验水准α＝0.05。

2 结果与分析

表1 江苏不同地区克氏原螯虾样品中镉污染状况
Table 1 Cadmium pollution levels in crayf i sh samples from different areas of Jiangsu province

由表1可知，江苏地区克氏原螯虾样品中镉含量的平均值及90分位数分别为0.068 mg/kg和0.311 mg/kg， 705 个克氏原螯虾样品中只检出2 个超标样品，超标率为0.28%。苏南、苏中、苏北地区克氏原螯虾样品中镉含量的平均值分别为0.037、0.125、0.060 mg/kg。苏南地区121 个克氏原螯虾样品中检出1 个超标样品，超标率为0.83%。苏中地区133 个样品检出1 个超标，超标率为0.75%。苏北地区451 个样品全部合格，无超标现象。

由表1还可以看出，江苏地区克氏原螯虾样品中镉含量的平均值以及各个百分位数的结果排序为：苏南地区＜苏北地区＜苏中地区。说明苏中地区克氏原螯虾样品中镉含量要高于苏北和苏南地区。

对苏南、苏北和苏中地区克氏原螯虾样品中镉污染状况进行Kruskal-Wallis检验，得到χ2＝12.34，p＜0.05，因此说明苏南、苏中和苏北地区克氏原螯虾样品中镉污染状况存在显著性差异。

根据江苏居民营养与健康状况调查得知，江苏地区平均每标准人对水产品的日消费量为31.9 g[28]。根据农业部渔政渔业管理局编制的《2015年中国渔业统计年鉴》资料显示的产量统计，江苏省水产品总产量为5 187 503 t，江苏省克氏原螯虾的产量为88 102 t[29]，经计算，江苏省克氏原螯虾的产量占江苏省水产品总产量的1.7%，因缺乏江苏地区克氏原螯虾的消费数据，因此假定江苏省克氏原螯虾的消费量占水产品的消费量的1.7%，得出江苏地区平均每标准人对克氏原螯虾的日消费量为31.9 g×1.7%＝0.542 3 g。

根据江苏地区克氏原螯虾镉的污染量及消费情况，分别运用点评估和概率评估的方法对江苏不同地区人群食用克氏原螯虾中镉的膳食暴露进行评估。

根据江苏地区克氏原螯虾镉的污染量及克氏原螯虾的消费情况，运用摄入量评估模型计算人群食用克氏原螯虾的镉的摄入量的平均值、75分位数和90分位数，其中体质量按照江苏城乡18 岁及以上人群的平均体质量61.5 kg计[19]。江苏地区及其不同地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的点评估值见表2。

表2 江苏不同地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的点评估值
Table 2 Point evaluate values of dietary cadmium CMI from crayf i sh in different areas of Jiangsu province

由表2可知，江苏地区居民食用克氏原螯虾的镉的CMI点评估值的平均值、75分位数、90分位数分别占PTMI的0.07%、0.05%、0.32%。3 个地区点评估值的平均值及各个百分位数都显示，人群食用克氏原螯虾镉的CMI中苏中地区＞苏北地区＞苏南地区。苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的平均值分别占PTMI的0.04%、0.13%、0.06%，苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的75分位数分别占PTMI的0.03%、0.22%、0.05%，苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的90分位数分别占PTMI的0.06%、0.40%、0.30%。

运用@Risk5.5对克氏原螯虾样品中镉的污染量进行分布函数的拟合，函数曲线的拟合优度运用Chi-Squared、Anderson-Darling和Kolmogorov-Smirnov 3 种检验方法进行检验，选择最优的拟合分布。江苏地区克氏原螯虾样品中镉的含量的分布符合Gamma分布，记为Risk Gamma（0.451 58、0.168 1、RiskShift（0.000 5）），苏南地区、苏中地区、苏北地区的克氏原螯虾的镉含量的分布都符合Gamma分布，分别记为Risk Gamma（0.555 56、0.082 623、Risk Shift（0.000 5）），Risk Gamma（0.401 64、0.330 55、Risk Shift（0.000 5）），Risk Gamma（0.476 25、0.137 8、RiskShift（0.000 5））。经过1 000 次迭代运算，10 000 次蒙特卡洛模型模拟，得到江苏地区人群膳食中克氏原螯虾中镉的CMI的分布图（图1），江苏地区及其不同地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的概率评估值见表3。

表3 江苏不同地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的概率评估值Table 3 Probabilistic evaluation values of dietary cadmium CMI from
crayf i sh in different areas of Jiangsu province

由表3可知，江苏地区居民食用克氏原螯虾镉的CMI概率评估值的平均值、75分位数、90分位数分别占PTMI的0.08%、0.10%、0.21%。3 个地区概率评估值的平均值以及各个百分位数都显示，人群食用克氏原螯虾镉的CMI的概率评估值苏中地区＞苏北地区＞苏南地区。苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的平均值，分别占PTMI的0.05%、0.14%、0.07%，苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的75分位数分别占PTMI的0.06%、0.17%、0.09%，苏南地区、苏中地区、苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的90分位数分别占PTMI的0.12%、0.38%、0.18%。

根据镉的PTMI、膳食镉的摄入量中水产类的贡献率和克氏原螯虾消费量占水产类消费量的百分数三者之积来计算江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量的安全限值。其中江苏地区水产品镉的贡献率按照第4次中国总膳食研究中全国平均水产品中镉的贡献率13.93%[30]来进行计算。根据年鉴记载，江苏地区克氏原螯虾的产量占水产品总产量的1.7%，将此数据视为克氏原螯虾的消费量占水产品消费量1.7%。因此得到江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的安全限值为5.92×10-5mg/（kg·月）。

江苏地区水产品镉的摄入量的贡献率按照第4次中国总膳食研究中水产品中镉的平均贡献率为13.93%以及江苏省克氏原螯虾的产量占其水产品总产量的1.7%来进行计算。当食用克氏原螯虾导致的镉暴露量超过PTMI的0.24%时，则总的膳食镉的暴露量极有可能超出PTMI。由表2可知，江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量的平均值和75分位数均未超出PTMI的0.24%，90分位数超过了0.24%，说明只有少数人群暴露量较高，长期食用会增加膳食镉的暴露风险。苏南、苏中、苏北3 个区域的平均值和75分位数也未超出PTMI的0.24%，只有苏中和苏北地区的90及95分位数超出PTMI的0.24%。结果说明苏南地区人群不会因为食用克氏原螯虾而增加总膳食镉的暴露量，苏中和苏北地区少数人群摄入量较高，长期食用会增加膳食镉的暴露量。

江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的平均值和75分位数均低于安全限5.92×10-5mg/（kg·月），说明江苏省居民只有大多数居民食用克氏原螯虾镉的CMI处于安全水平内。苏南地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI平均值、75、90分位数及95分位数均低于安全限值，说明苏南地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI总体处于安全水平。苏中地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI的75分位数已经接近于安全限值，说明苏中地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量偏高，少数人群可能会因此导致膳食总镉的暴露量偏高。苏北地区群食用克氏原螯虾镉的CMI平均值和75分位数均低于安全限值5.92×10-5mg/（kg·月），说明大部分苏北地区人群食用克氏原螯虾的镉的CMI处在安全范围内。

由以上分析可知当食用克氏原螯虾导致的镉暴露量超过PTMI的0.24%时，则总的膳食镉的暴露量极有可能超出PTMI。由表3可知，江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量的平均值、75分位数和90分位数均未超过PTMI的0.24%，说明长期食用不会增加膳食镉的暴露风险。苏南地区和苏北地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量的平均值、75分位数和90分位数均未超过PTMI的0.24%，说明苏南地区和苏北地区人群长期食用不会增加膳食镉的暴露风险。苏中地区人群食用克氏原螯虾镉的暴露量的平均值、75分位数均未超出PTMI的0.24%，只有90分位数超过PTMI的0.24%。结果说明苏中地区少数人群暴露量较高，长期食用可能会增加总膳食镉的暴露量。

图1 江苏各地区人群食用克氏原螯虾的镉的CMI分布
Fig. 1 Distribution of dietary cadmium CMI from crayf i sh in different areas of Jiangsu province

根据江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的C M I的安全限值，利用概率评估软件运算得到的结果显示江苏地区91.6%的人群镉的CMI小于5.92×10-5mg/（kg·月），因此有8.4%的人群镉的暴露量偏高，可能导致总膳食中镉的CMI偏高（图1A）。其中苏南地区97.9%的人群镉的CMI小于5.92×10-5mg/（kg·月），只有2.1%的人群镉的CMI偏高（图1B）。苏中地区81.6%的人群镉的CMI小于5.92×10-5mg/（kg·月），有18.4%的人群镉的CMI偏高，可能导致总膳食中镉的CMI偏高（图1C）。苏北地区93.9%的人群镉的CMI小于5.92×10-5mg/（kg·月），有6.1%的人群镉的CMI偏高，可能导致总膳食中镉的CMI偏高（图1D）。

3 结论

通过点评估和概率评估两种方法对江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的膳食暴露量进行了评估，两种评估方法得出的结果一致，表明江苏地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI大多数处于安全水平内，风险较小。但苏中地区人群食用克氏原螯虾镉的CMI要大于苏南和苏北地区，建议苏中地区人群控制克氏原螯虾的食用量，同时相关部门应加大监管力度，防止出现重金属超标的现象，从而减少该地区因食用克氏原螯虾引起镉的暴露量超标的风险。

本研究采用的点评估的方法是基于克氏原螯虾中重金属镉的污染量和克氏原螯虾的消费量的点值计算得到暴露量，没有充分考虑到不同样本之间重金属镉的含量的变异性以及样品抽样等过程的不确定性。因此本研究同时采用了概率评估的方法，利用蒙特卡洛模型模拟技术，从克氏原螯虾样品中镉污染量的数据分布中随机抽样，结合江苏地区克氏原螯虾的消费量数据，模拟得到江苏地区以及不同地域通过食用克氏原螯虾镉的暴露量的概率分布以及不同的百分位数，反映了镉污染分布差异造成的暴露评估结果的差异性，同时概率评估量化分析了暴露评估结果的一些不确定性，使评估结果更加全面可靠。我国的风险评估起步较晚，有些数据还不够完善，需要相关部门进行大量的膳食消费量的研究调查，对数据进行完善，使膳食暴露评估的结果更加具有准确性和说服力。

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Dietary Exposure and Risk Assessment of Cadmium from Crayf i sh (Procambarus clarkia) in Jiangsu Province

ZHANG Wen1, WU Guanghong2,3, LU Yuanling4, YU Xiaoyu1, SHAO Junjie2,3, ZHANG Meiqin2,3,*
(1. College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 271000, China;2. Freshwater Fisheries Research Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210017, China;3. Science and Technology Research and Development Center for Aquatic Product Deep-Processing of Jiangsu Province,Nanjing 210017, China; 4. Ginling College, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China)

Abstract:In order to quantify the dietary exposure of the population of Jiangsu province to cadmium from crayfish(Procambarus clarkia), the cadmium content of crayf i sh was determined by graphite furnace atomic absorption spectrometry.Further, on the basis of the analytical data obtained and taking into account the dietary intake of cadmium in the population of Jiangsu province, the dietary exposure to cadmium from crayf i sh and the health risk associated with dietary cadmium exposure were evaluated by point estimate and probabilistic assessment. The results showed that the average cadmium content of 705 crayf i sh samples was 0.068 mg/kg, and two (0.28%) of them were found to exceed the maximum allowable limit. The results of point estimate indicated that the mean, 75 quantile and 90 quantile of the estimated dietary chronic to cadmium from crayfish accounted for 0.07%, 0.05%, and 0.32% of provisional tolerable monthly intake (PTMI),respectively. The results of probabilistic assessment showed that the mean, 75 quantile and 90 quantile of the estimated dietary cadmium intake accounted for 0.08%, 0.10% and 0.21% of PTMI and dietary cadmium intake was safe for 91.6% of people in Jiangsu. Overall, the dietary exposure of the population of Jiangsu province to cadmium from crayf i sh was at a safe level, and the total dietary intake of cadmium will not increase by long-term consumption of crayf i sh.

Key words:Jiangsu; crayf i sh (Procambarus clarkia); cadmium; risk; exposure

张文, 吴光红, 卢元玲, 等. 江苏地区克氏原螯虾中镉的膳食暴露及风险评估[J]. 食品科学, 2017, 38(23): 201-206.

基金项目：江苏省农业科技自主创新项目（CX（13）3095）；江苏省科技基础设施建设计划项目（BM2015018）

作者简介：张文（1990—），女，硕士研究生，研究方向为食品安全。E-mail：1107984025@qq.com

*通信作者：张美琴（1969—），女，研究员，硕士，研究方向为水产品质量安全与加工。E-mail：1792147490@qq.com

ZHANG Wen, WU Guanghong, LU Yuanling, et al. Dietary exposure and risk assessment of cadmium from crayfish(Procambarus clarkia) in Jiangsu province[J]. Food Science, 2017, 38(23): 201-206. (in Chinese with English abstract)

江苏地区克氏原螯虾中镉的膳食暴露及风险评估

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论