Effects of Cooking Methods on Heavy Metal Levels in Crayfish Tail and Cooking Juice
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摘要: 本文研究了不同加工方式下小龙虾加工液（汤汁）中重金属积累，及其对可食部位（虾尾）重金属水平的影响。在水煮、油炸及调味三种加工方式下，采用电感耦合等离子光谱仪（ICP-OES）检测虾尾及不同阶段小龙虾加工液中As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni及Pb九种重金属的水平。利用单因子污染指数判断虾尾重金属污染程度，通过相关性分析探究加工液中重金属积累对虾尾的影响。结果表明：小龙虾水煮液中观察到了高浓度的Mn和Cu元素，油炸小龙虾后加工液中有毒元素As和Cr的浓度分别增加了88.8%和80.7%，小龙虾调味液中Mn浓度与空白相比增加了约5.4倍，随着加工复杂程度的深入，加工液中大多数重金属水平都会随加工工序逐渐积累。相关性分析表明，加工液中重金属与虾尾中某些重金属浓度显著正相关（P<0.05），在水煮及调味加工过程中虾尾易受Mn的污染。Abstract: In order to explore the accumulation of heavy metals in crayfish cooking juice and its effect on the level of heavy metals in edible parts (crayfish tail) under different cooking methods. The levels of nine heavy metals As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, and Pb in crayfish tails and cooking juice at different stages were detected by inductively coupled plasma spectrometer (ICP-OES) under three different cooking methods: Boiling, frying and seasoning. The single factor pollution index was used to judge the heavy metal pollution degree of crayfish tails, and the influence of heavy metal accumulation in cooking juice on crayfish tails was explored by correlation analysis. The results showed that high concentrations of Mn and Cu were observed in the crayfish boiling juice, the concentrations of toxic elements As and Cr increased by 88.8% and 80.7% in the crayfish frying oil, respectively. Furthermore, the concentration of Mn in the crayfish seasoning sauce increased by about 5.4 times compared with the control. With the increase of complexity of cooking method, the level of most heavy metals in the cooking juice would accumulate gradually with the processing process. The correlation analysis revealed that there was a significant positive correlation between heavy metals in the cooking juice and certain metals in crayfish tails (P<0.05), and crayfish tails were susceptible to Mn contamination during the boiling and seasoning cooking process.
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Keywords:
- crayfish /
- cooking methods /
- heavy metals contamination /
- cooking juice /
- ICP-OES
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小龙虾（Procambarus clarkii）即克氏原螯虾，是一种栖息在淡水水域中的甲壳类动物，原产于南美，20世纪初引入我国[1]，由于其味道鲜美且含有丰富的营养成分[2]，逐渐成为我国最受欢迎的水产品之一。目前小龙虾的销售主要以加工成品为主，其在加工过程中会产生大量汤汁（即加工液），小龙虾加工液形成是一个动态的变化，除了水、油及调味品等物质外，小龙虾自身的成分（如蛋白质、脂肪等）也会在脱水过程中溶解在加工液中，因此成分较为复杂。随着我国小龙虾产业加工量不断提高，小龙虾的经济效益和良好发展趋势受到了越来越多的关注，除产品本身外，如何提高小龙虾加工液的产品附加值也成了产业发展的新趋势。目前，对小龙虾加工液的研究多集中在其营养价值及风味[3−4]，但有关加工液中有害物质，如重金属的研究却寥寥无几。部分研究证实了加工液中重金属积累的现象，如Houlbreque等[5]在烹饪贻贝后的加工液中观察到了较高浓度的Cd元素，煮沸过的螃蟹汤汁中Hg和Pb浓度有所上升[6]。因此研究小龙虾加工液中重金属的水平不仅与其能否高值化利用相关，重金属浓度过高时甚至存在污染虾尾的可能，对消费者造成潜在风险。
重金属主要指密度超过5 g/m3且其毒性对人类健康影响较大的金属[7]。即使在非常低的剂量下，汞、镉、铬和铅等有毒金属也会造成神经毒性和肾毒性，甚至诱发癌症[8]。铜、锌、镍、锰等人体必需的微量元素如果过量，也可能会对人体造成伤害[9]。研究表明，小龙虾在加工过程中所使用的加工器具及调味品都可能会成为加工液潜在的重金属污染来源。其中，不锈钢炊具广泛应用于食品加工中，尽管容器都覆盖着表面涂层，以减少容器向食品中转移重金属，但金属离子仍可能会浸出到食品体系中[10]；香料/调味品也可能在加工过程中成为金属的载体[11]。然而，作为代谢器官，小龙虾的肝胰腺及外骨骼更容易富集重金属[12]，如砷[13]等，这部分器官中的重金属在加工过程是否会随汁液溶解释放的研究目前还鲜少报道。
因此，本文旨在分析在水煮、油炸及调味三种加工方式下，小龙虾加工液中As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni及Pb九种重金属的积累及其主要污染来源，探究加工液中重金属水平对小龙虾尾的影响，以期为小龙虾安全加工及加工液的高值化利用提供参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
小龙虾（Procambarus clarkii） 于2021年7月购自华中农业大学市场，平均养殖周期约为2个月，个体重量为25.7~40.2 g，平均重量35.5±3.7 g；长度为8.4~11.7 cm，平均长度9.8±1.5 cm。经超纯水清洗后密封在聚乙烯袋中并做好标记，置于−18 ℃冻藏；低芥酸菜籽油 上海佳格食品有限公司；生姜、花椒、干辣椒 武汉中百仓储超市；啤酒 华润雪花啤酒有限公司；豆瓣酱 四川天味食品有限公司；硝酸、过氧化氢 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；所有试剂均为分析纯。
304不锈钢二层蒸煮锅及32 cm精铁炒锅 广州美厨智能家居科技股份有限公司；BSA224S分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司；DNP-9022A电热恒温干燥箱 上海索普仪器有限公司；FBKH-50 mL高压反应釜、KH-50 mL聚四氟乙烯消解罐 西安常仪仪器设备有限公司；QSJ1粉碎机 中山优益电器实业有限公司；RE-100 L旋转蒸发仪 郑州长征仪器制造有限公司；Varian（720-ES）电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES） 安捷伦科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 小龙虾加工及加工液的制备
随机挑选96只小龙虾，样本被均分为四组，除作为空白组的生样品外其余三组样本采用不同的加工方式烹制，所有操作均在符合GB 29601-2013《不锈钢器皿》的容器中进行，制备方式如下：a.水煮加工：小龙虾于盛有沸水（W:V，1:2）的蒸煮锅中煮制15 min，而后收集加工产生的小龙虾水煮液，并设蒸馏水及煮沸15 min后的空白沸水为对照；b.油炸加工：小龙虾于盛有180 ℃菜籽油（W:W，2:1）中油炸5 min后收集油炸液，并设生油及油炸5 min后的空白熟油为对照；c.调味加工：小龙虾于菜籽油（W:W，2:1）中油炸5 min后弃去煎炸液，加入调味品（生姜5 g、花椒3 g、干辣椒5 g和蚕豆酱150 g）翻炒混匀，与660 mL啤酒共同煮沸15 min，收集加工后的小龙虾调味液；保持相同的油料比，加工方式不变，在不添加小龙虾的条件下制备空白调味液为对照。
1.2.2 小龙虾的消化
加工结束后，用塑料镊子从小龙虾壳中取出可食用部分（小龙虾尾），在65 ℃下干燥至恒重，并利用粉碎机进行均质。将均质后的样品直接密封保存在干净的自封袋中并做好标记，空白组处理方式同上。
参考Xiong等[14]的方法并稍作修改。准确称取均质后的小龙虾尾干样品（0.5 g）置于50 mL聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL HNO3（65%）和1 mL H2O2（30%）。将消解罐置于高压釜中消解10 h，并对消化阶段的加热方式进行优化，分4个阶段阶梯式加热：第一阶段低温50 ℃ 1 h，第二阶段70 ℃ 1 h，第三阶段100 ℃ 1 h，第四阶段120 ℃ 7 h。加热结束后将样品置于电热板上进行赶酸，待样品冷却至室温后转移到25 mL聚四氟乙烯容量瓶中，用HNO3（1%）定容。
1.2.3 加工液的消化
1.2.3.1 水煮加工液的消化
蒸馏水及沸水的消解参考Dey等[15]的方法，准确量取200 mL水样于250 mL的锥形瓶中，加入2 mL 65% HNO3酸化，在电热板上加热浓缩至25 mL以下，用HNO3（1%）定容至25 mL。
200 mL小龙虾水煮液先于旋转蒸发瓶中旋转浓缩至20 mL（称量前后体积计算浓缩倍数），取浓缩后的液体试样5 mL于聚四氟乙烯消解内罐中，旋紧高压反应釜，于120 ℃消解5 h后置于电热板上进行赶酸，样品冷却至室温后转移至25 mL容量瓶中，用HNO3（1%）定容。
1.2.3.2 含油脂成分的加工液消解（油炸加工液和调味加工液）
含油脂成分的样品脂肪含量较高，消解较为特殊。消解方法参考倪张林等[16]的研究并稍作修改，采用硝酸－过氧化氢体系进行湿法消解。准确称取0.5 g的样品于锥形瓶中，加入15 mL浓硝酸及2 mL过氧化氢（30%），于通风橱中静置24 h，次日于电热板上加热，当瓶内硝酸剩余5 mL左右时，取下锥形瓶冷却，加入适当硝酸继续加热，期间视反应情况补加适量过氧化氢催化，直至消解液清亮为止。然后赶酸至近干，冷却后，用HNO3（1%）少量多次洗涤定容至25 mL。
1.2.4 重金属含量的测定
As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb九种重金属含量的测定参考GB 5009.268-2016 《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》，利用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）测定消化后样品中的重金属含量。质量控制（QA/QC）体系包括空白、8个平行样品与3次重复测定，以及符合国家标准GSB 04-1767-2004 的认证标准物质。ICP-OES的可重复性测量值通常≥97%。对重金属标准品进行加标和消解以检查回收率，空白样品不加标，以控制制备方法的可靠性。
1.2.5 单因子污染指数
通过单因子污染指数法分析和评估加工前后小龙虾尾中重金属污染程度。
单因子污染指数Pi计算公式如下[17]：
Pi=CiSi 式中，Pi为单因子污染指数；Ci为虾尾中某种重金属含量（mg/kg）；Si为某种重金属的允许限量（mg/kg，参考GB 2762-2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》甲壳类水产品重金属限量标准），如表1所示。
表 1 GB 2762-2017甲壳类水产品重金属允许限量标准Table 1. Limit standards of crustacean aquatic products heavy metal in GB 2762-2017重金属 As Cd Cr Hg Pb 标准（mg/kg） 0.5 0.5 2 0.5 0.5 单因子污染指数评价标准如下：Pi<0.2时，该样品中重金属的含量为正常背景水平，当0.2≤Pi<0.6，该样品即为轻度污染水平；当0.6≤Pi<1.0，该样品为中度污染水平；当Pi≥1.0则该样品为重度污染水平，即该测定样品对人体有潜在的危害。
1.3 数据处理
本文采用Excel 2010及SPSS 23.0进行数据分析，Prism9.0进行作图。所有试验数据为5个平行试验的平均值，用平均值±标准差表示。Pearson相关系数用于分析变量的相关性，单因素方差分析检验不同样品间的差异，进行LSD多重比较。在95%置信水平下，P<0.05代表具有显著性差异；P>0.05代表差异不显著。
2. 结果与分析
2.1 不同加工方式对小龙虾尾中重金属的影响
2.1.1 不同加工方式对虾尾中重金属含量的影响
不同加工方式下小龙虾尾中重金属水平的测定结果如图1所示。加工后虾尾中重金属Cu、Cd和Ni的浓度较生样品显著增加（P<0.05），不同加工方式（水煮、油炸、调味）间重金属浓度也存在明显差异。以干重计，水煮样品中平均Cd（0.06±0.03 mg/kg）含量与生样品相比增加了50.00%，油炸虾尾中Cu（41.30±6.07 mg/kg）含量与生样品相比增加了40.86%，Ni（2.00±0.65 mg/kg）浓度大约是生样本的3倍。这与之前的研究结果一致，Bao等[18]发现，螃蟹在蒸制、煮制、油炸三种加工方式下，其蟹肉与原始样品相比，铜含量都增加了20%~30%。贻贝在105 ℃条件下蒸15 min，铜浓度升高了36%~38%[19]。Wiech等[20]发现煮沸整只新鲜螃蟹后其爪肉Cd浓度比生爪肉高约10倍。一般认为水产品在烹饪后重金属浓度增加的主导因素是烹制过程中水分、碳水化合物及蛋白质等物质的流失[6]，这些变化具有“浓缩”效应，降低了样品的实际干重，导致每单位重量的样品重金属浓度增加[21]。
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图 1 不同加工条件下小龙虾尾中九种重金属浓度箱线图（干重）注：ND表示未检出。Figure 1. Box-plots of nine heavy metals levels in crayfish tail under different cooking methods (dry weight)调味样品中Cd（0.28±0.05 mg/kg）及Mn（30.96±3.80 mg/kg）的浓度显著高于未调味生样品（P<0.05）。调味品可能是部分重金属的载体，在加工时污染小龙虾腹肌。类似的，Kosker等[11]对土耳其销售的加工即食贻贝中金属含量进行的一项调查显示，酿贻贝中Cr、As和Cd的水平含量要高于生贻贝，作者认为酿贻贝中高含量的Cr来自大米和香料。
上述结果表明，加工前后虾尾中重金属水平变化可能取决于金属类型、加工方式及加工中的外来添加物等因素，这与Rodriguez等[22]的观点类似。
2.1.2 不同加工方式下虾尾中重金属污染水平评价
尽管在水煮、油炸及调味三种加工方式下虾尾中部分重金属浓度升高或降低，但所有样品的重金属水平均未超过国家标准（GB 2762-2017）对甲壳类水产品中As、Cd、Cr、Hg、Pb五种重金属污染物的最高限量。因此，选择利用单因子污染指数法进一步分析和评估加工前后小龙虾尾中的重金属污染程度。由于GB 2762-2017规定的重金属限量标准为鲜、冻状态的甲壳类水产品，因此利用水分含量计算重金属浓度在干重与湿重之间的转换比值[2]。不同加工方式下虾尾重金属单因子污染评价见表2。
表 2 不同加工方式下虾尾重金属单因子污染评价Table 2. Pollution index of heavy metals in crayfish tail under different cooking methods指标 空白 水煮 油炸 调味 水分含量（%） 79.76 74.03 73.47 65.42 重金属P PAs / / / 0.042 PCd 0.015 0.023 0.023 0.116 PCr 0.184 0.078 0.141 0.218 PHg / / / 0.046 PPb / / / 0.056 注：粗体表明样品存在污染。 三种加工方式下虾尾中Cd污染指数较生样品均明显升高，调味虾尾中五种重金属的污染指数Pi均高于水煮、油炸两种简单加工，其中Cr存在轻度污染现象。Pi表明，随着加工复杂程度的深入，虾尾更容易受到外界的重金属污染。一般来说简单加工食品受重金属污染的风险要低于复杂加工食品[23]。
因此，为探究除小龙虾自身发生的物理/化学变化外，影响虾尾中重金属浓度变化的因素，有必要进一步检测不同加工方式下加工液中重金属的浓度，研究加工器具、调味品等重金属含量较高的物质是否会导致加工液重金属浓度升高，间接污染虾尾。
2.2 水煮加工液中重金属含量变化
对水煮加工条件下蒸馏水、沸水及小龙虾水煮液三种加工液中As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni和Pb九种重金属水平进行检测，结果如图2所示。
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蒸馏水及沸水在体积浓缩近十倍后，检测到了痕量重金属元素。蒸馏水中所检测到的九种重金属浓度均远低于GB 5749-2002《生活饮用水卫生标准》，表明加工用水带来的重金属风险可忽略不计。与蒸馏水相比，沸水中Ba、Mn、Pb三种重金属浓度显著提高（P<0.05），但均未超过国标限量值。沸水中重金属浓度增高可能是由于不锈钢中重金属的溶出，Chiavari等[24]对不锈钢中Cr、Ni和Mn三种重金属释放量的研究显示，不锈钢最外层表面氧化物中含有大量Mn元素，相比于其他元素，在钢制材料中Mn优先于Ni、Cr溶解，且XPS信号表明Mn是从最外层开始溶解。Pb元素在水煮加工时也有少量溶出，这与卢莉璟等[25]的研究结果类似，在加热煮沸、高压蒸汽灭菌下短时处理时，不锈钢中Pb元素表现出了前期快速迁移的趋势。Ba在不锈钢中的研究较少，但在本研究中观察到了显著上升的现象（尽管浓度仍远低于国标中的限量标准），猜测可能是不锈钢受到了Ba的污染，或是加工器具在烹饪其他食品时留下了污染。尽管Cr、Cd及Ni是不锈钢材质中的主要重金属，但煮沸这一过程没有发现明显从不锈钢中溶解的现象。这可能是由于本实验中的水煮这一工序的加工时间较短，而不锈钢中观察到Cr的迁移情况大多数发生在长时间的加工条件下[26−27]，因而水煮加工不会产生过多Cr迁移的现象。此外，加工液的pH也是重要因素，根据Koo等[27]的研究，不锈钢中有毒金属的释放高度依赖于体系的pH，重金属在酸性介质中的释放量远高于以水或脂肪（如：植物油等）为烹饪介质的加工体系。综上，水煮加工条件下，加工用水及加工器具对小龙虾加工带来的重金属风险较小。
与沸水相比，小龙虾水煮液中观察到As、Ba、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni及Pb浓度显著升高（P<0.05），且观察到了高浓度的Cu（0.62±0.03 mg/L）和Mn（0.86±0.05 mg/L）。这与之前的研究结果一致，Abd-Elghany等[6]在煮沸螃蟹后观察到样品中重金属残留物的减少，并在其汤汁样品中观察到相应重金属的增加。由于蒸馏水及沸水中重金属含量较低，表明加工用水及锅具对加工液重金属污染影响较少，同时虾尾处于相对封闭的虾壳内，因此小龙虾水煮液中重金属的主要污染源可能是小龙虾重金属含量较高的肝胰腺及外骨骼。肝胰腺是小龙虾的解毒器官，能够作为短暂的金属储存器[28]，小龙虾肝胰腺及外骨骼中As[13]、Cu[29]等元素的积累普遍高于虾肉组织。同时，肝胰腺构造较为特殊，其主要由疏水性脂肪组织和蛋白质构成[18]，因此肝胰腺中高浓度的重金属极易伴随脂肪、蛋白质等物质溶解于水煮液中，造成加工液重金属污染。Bao等[18]发现在水煮螃蟹肝胰腺后，肝胰腺中镉和砷浓度下降了50%~60%，表明存在肝胰腺中部分重金属溶解在加工液中的现象。
2.3 油炸加工液中重金属含量变化
对油炸加工条件下生油、熟油及小龙虾油炸液三种加工液中As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni和Pb九种重金属水平进行检测，结果如图3所示。
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图 3 不同阶段下油炸加工液中重金属的浓度Figure 3. Concentration of heavy metals in frying processing liquid at different stages熟油中Cu元素含量相比于生油增加了92.2%，其余重金属水平无明显差异（P>0.05）。加工器具可能造成了二者Cu元素浓度的差异，尽管油炸加工时间较短，但加工体系温度较高，且油作为加热介质时其导热性要高于水，使得不锈钢中金属分子的活化能变大，分子更容易发生迁移[30]，且温度越高迁移速率越快。
小龙虾油炸液中，As、Ba、Cr、Cu、Mn的浓度相比于熟油显著上升（P<0.05），小龙虾油炸液中As浓度增加了88.8%，Cr浓度（0.24±0.03 mg/L）增加了80.7%，Mn浓度（0.76±0.059 mg/L）相较于熟油增加了4.75倍，Cu浓度（4.26±0.79 mg/L）增长了17.7%，与水煮液中部分重金属变化趋势相似。表明在食品加工过程中，烹饪体系中存在重金属的迁移现象[31]。
2.4 调味加工液中重金属含量变化
对空白调味液及小龙虾调味液中重金属As、Ba、Cd、Cr、Cu、Hg、Mn、Ni和Pb的含量进行了测定，结果如图4所示。
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图 4 不同阶段下调味加工液中重金属的浓度Figure 4. Concentration of heavy metals in seasoning processing liquid at different stages与空白相比，小龙虾调味液体系中Mn元素浓度升高了约5.4倍，Cu元素浓度升高了45.02%，而Cr含量却降低了46.34%。重金属浓度的变化表明小龙虾的调味加工是一个动态变化过程，伴随部分重金属向调味液体系溶解的同时，可能存在小龙虾自身也吸收了部分调味液中重金属的现象。
此外，小龙虾调味液中重金属浓度普遍高于其水煮液及油炸液，这可能是由于调味品本身就具有较高的重金属含量，在调味液中检测到了较高浓度的砷，超过了国家标准 GB 2762-2017《食品中污染物限量》有关调味品中总As≤0.5 mg/kg的限量标准，表明调味品在加工过程中存在污染小龙虾尾的风险。类似的，Wei等[23]对北京市售的不同类别食品中重金属的含量进行了系统研究，结果表明在谷物、肉类等类别的食品中，调味品（如食用油、盐、酱油、醋、辣椒、胡椒）中Mn（54.65 mg/kg）、Cd（0.4 mg/kg）含量最高。Reinholds等[32]调查了商业调味品中有毒重金属Cd、Pb、As、Cr的含量，约68%的样品中Cr含量超出了WHO限值（2.0 μg/g）。
2.5 加工液与虾尾间重金属含量的相关性分析
表3为小龙虾加工液中重金属与虾尾中重金属含量的相关性分析，进一步分析加工液中重金属是否会污染虾尾。水煮加工条件下，虾尾中Mn元素与加工液中Mn元素（r=0.987）存在极显著正相关（P<0.01），表明加工液中重金属与虾尾中重金属存在关联，且这部分重金属主要来自小龙虾肝胰腺（及外骨骼）。肝胰腺中高浓度的重金属极易伴随脂肪、蛋白质等物质溶解于水煮液中，这部分重金属又可能会被虾尾吸收。尽管不锈钢器具是一类由Cd、Cu、Ni等重金属组成的合金[33]，但由于小龙虾加工时间较短且加工体系pH趋于中性，合金表面重金属溶出水平较低（如图2、图3），因此加工器具对虾尾的污染较小。
表 3 小龙虾加工液中重金属与虾尾重金属浓度的相关性分析Table 3. Correlation coefficient of heavy metal concentration in abdominal muscle and in processing liquid重金属元素 As Ba Cd Cr Cu Hg Mn Ni Pb 水煮加工（水煮加工液与虾尾） Ba − 0.331 0.855 0.543 0.426 − −0.703 0.561 − Cd − 0.281 −0.041 0.741 0.300 − 0.147 0.270 − Cr − 0.668 0.535 0.697 0.775 − −0.293 0.686 − Cu − 0.169 0.768 0.58 0.275 − −0.608 0.420 − Mn − −0.554 −0.897* −0.157 −0.495 − 0.987** −0.749 − Ni − 0.531 −0.237 0.122 0.498 − 0.271 0.303 − 油炸加工（油炸加工液与虾尾） Ba − −0.389 − −0.287 −0.834 − −0.898 −0.063 − Cr − 0.161 − −0.145 −0.677 − −0.243 −0.673 − Cu − −0.357 − −0.057 0.372 − −0.133 0.596 − Mn − −0.530 − −0.163 −0.220 − −0.557 0.370 − Ni − 0.334 − 0.068 −0.678 − −0.237 −0.426 − 调味加工（调味加工液与虾尾） As 0.209 −0.320 0.862 0.248 −0.389 0.386 −0.196 −0.011 0.651 Ba −0.635 0.165 −0.229 0.051 0.967** −0.292 0.907* 0.124 −0.887* Cd −0.484 0.692 −0.512 −0.728 0.535 0.237 0.473 0.411 −0.754 Cr 0.506 −0.713 0.173 0.585 −0.148 −0.256 −0.096 −0.622 0.345 Cu −0.494 0.135 −0.402 −0.002 0.908* −0.315 0.829 0.007 −0.885* Hg −0.192 0.527 0.516 −0.699 −0.198 0.920* −0.024 0.578 0.186 Mn −0.693 0.132 0.183 0.100 0.906* −0.083 0.934* 0.241 −0.706 Ni −0.065 0.031 −0.223 0.154 −0.063 −0.347 −0.172 0.030 −0.024 Pb −0.386 −0.264 0.212 0.516 0.668 −0.379 0.674 −0.086 −0.409 注：**：P<0.01，极显著相关；*：P<0.05，显著相关。 调味加工下，Ba与Cu（r=0.967）存在极显著正相关（P<0.01），Cu与Cu（r=0.908）、Mn与Cu（r=0.906）、Hg与Hg（r=0.920）、Mn与Mn（r=0.934）、Ba与Mn（r=0.907）存在显著正相关（P<0.05）。除肝胰腺（及外骨骼）及烹饪用具外，调味品也是调味加工中重金属的重要来源。比如加工过程中使用的辣椒、蚕豆（豆瓣酱的原料）等具有从土壤中吸收和富集微量金属的潜力[34]，且辣椒更容易积累Cd[35]，Mn在自然中的浓度相对较高，是天然存在的[14]，因此极易富集在调味作物中。Cu、Ba及Mn等元素间的显著相关性暗示了重金属在烹饪过程中的密切关联。同样，在水果产品的加工过程中也观察到了重金属间的强关联性[36]，这可能是由于食品加工过程中污染源的相似性。
综上，相关性分析表明加工液中重金属存在污染虾尾的现象，重金属污染源能够通过污染加工液的方式，间接污染小龙虾制品。在水煮及调味加工中都观察到了Mn元素间的显著正相关。
3. 结论
本文研究了小龙虾在水煮、油炸及调味三种加工方式下虾尾及加工液中9种重金属的积累，并利用相关性分析探究加工液中重金属污染对虾尾的影响。结果表明随着加工复杂程度的深入，加工液中大多数重金属水平都会随加工工序逐渐积累，水煮、油炸两种加工方式下，烹饪器具及加工用水（油）对加工液中重金属积累的影响较小，仅在油炸加工下观察到熟油中Cu浓度与生油相比呈现高增长；调味加工下，调味品是加工液中As元素的主要来源。在加工小龙虾后，加工液重金属变化较为显著，小龙虾水煮液中观察到了高浓度的Mn和Cu元素，油炸小龙虾后加工液中有毒元素As和Cr的浓度分别增加了88.8%和80.7%，小龙虾调味液中Mn浓度与空白相比增加了约5.4倍。单因子污染指数及相关性分析表明随着加工复杂程度的深入，虾尾更容易受到外界的重金属污染。综上，本研究对小龙虾的加工及健康饮食等方面的研究提供了思路，为副产物加工液的高值化利用提供了理论基础。但本文未探究小龙虾肝胰腺在不同加工方式下重金属浓度的变化，肝胰腺是否为加工液主要的污染源还需进一步研究。
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图 1 不同加工条件下小龙虾尾中九种重金属浓度箱线图（干重）
注：ND表示未检出。
Figure 1. Box-plots of nine heavy metals levels in crayfish tail under different cooking methods (dry weight)
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图 3 不同阶段下油炸加工液中重金属的浓度
Figure 3. Concentration of heavy metals in frying processing liquid at different stages
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图 4 不同阶段下调味加工液中重金属的浓度
Figure 4. Concentration of heavy metals in seasoning processing liquid at different stages
表 1 GB 2762-2017甲壳类水产品重金属允许限量标准
Table 1 Limit standards of crustacean aquatic products heavy metal in GB 2762-2017
重金属 As Cd Cr Hg Pb 标准（mg/kg） 0.5 0.5 2 0.5 0.5 
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表 2 不同加工方式下虾尾重金属单因子污染评价
Table 2 Pollution index of heavy metals in crayfish tail under different cooking methods
指标 空白 水煮 油炸 调味 水分含量（%） 79.76 74.03 73.47 65.42 重金属P PAs / / / 0.042 PCd 0.015 0.023 0.023 0.116 PCr 0.184 0.078 0.141 0.218 PHg / / / 0.046 PPb / / / 0.056 注：粗体表明样品存在污染。
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表 3 小龙虾加工液中重金属与虾尾重金属浓度的相关性分析
Table 3 Correlation coefficient of heavy metal concentration in abdominal muscle and in processing liquid
重金属元素 As Ba Cd Cr Cu Hg Mn Ni Pb 水煮加工（水煮加工液与虾尾） Ba − 0.331 0.855 0.543 0.426 − −0.703 0.561 − Cd − 0.281 −0.041 0.741 0.300 − 0.147 0.270 − Cr − 0.668 0.535 0.697 0.775 − −0.293 0.686 − Cu − 0.169 0.768 0.58 0.275 − −0.608 0.420 − Mn − −0.554 −0.897* −0.157 −0.495 − 0.987** −0.749 − Ni − 0.531 −0.237 0.122 0.498 − 0.271 0.303 − 油炸加工（油炸加工液与虾尾） Ba − −0.389 − −0.287 −0.834 − −0.898 −0.063 − Cr − 0.161 − −0.145 −0.677 − −0.243 −0.673 − Cu − −0.357 − −0.057 0.372 − −0.133 0.596 − Mn − −0.530 − −0.163 −0.220 − −0.557 0.370 − Ni − 0.334 − 0.068 −0.678 − −0.237 −0.426 − 调味加工（调味加工液与虾尾） As 0.209 −0.320 0.862 0.248 −0.389 0.386 −0.196 −0.011 0.651 Ba −0.635 0.165 −0.229 0.051 0.967** −0.292 0.907* 0.124 −0.887* Cd −0.484 0.692 −0.512 −0.728 0.535 0.237 0.473 0.411 −0.754 Cr 0.506 −0.713 0.173 0.585 −0.148 −0.256 −0.096 −0.622 0.345 Cu −0.494 0.135 −0.402 −0.002 0.908* −0.315 0.829 0.007 −0.885* Hg −0.192 0.527 0.516 −0.699 −0.198 0.920* −0.024 0.578 0.186 Mn −0.693 0.132 0.183 0.100 0.906* −0.083 0.934* 0.241 −0.706 Ni −0.065 0.031 −0.223 0.154 −0.063 −0.347 −0.172 0.030 −0.024 Pb −0.386 −0.264 0.212 0.516 0.668 −0.379 0.674 −0.086 −0.409 注：**：P<0.01，极显著相关；*：P<0.05，显著相关。
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1. 刘海泉，陈蒙蒙，潘迎捷，谢庆超，赵勇. 食品产业链中重金属异质性风险研究进展. 上海海洋大学学报. 2025(01): 223-236 . 
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