ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品包裝鋁箔中鋅、鉛、鎘、砷的溶出量

黃讓明，陳澤平，辛希奕，陳浩然，朱虹

（廣東省汕頭市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東汕頭 515041)

ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品包裝鋁箔中鋅、鉛、鎘、砷的溶出量

黃讓明，陳澤平，辛希奕，陳浩然，朱虹

（廣東省汕頭市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所，廣東汕頭 515041)

建立了ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品包裝鋁箔中鋅、鉛、鎘、砷溶出量的方法。以4%乙酸溶液浸泡樣品，室溫放置24 h，分析線為Zn 213.856，Pb 220.353，Cd 226.502，As 193.759 nm。Zn，Pb，Cd，As的線性范圍分別為0.3～5.0，0.1～2.0， 0.01～0.2，0.03～0.5 mg／L，線性方程分別為Y=23 487.27X+769.79，Y=6 713.35X+38.46，Y=30 562.52X+362.02，Y=6 448.97X+13.57；相關(guān)系數(shù)分別為0.999 9，0.999 8，0.999 9，0.999 5；檢出限分別為0.009 6，0.003 7，0.000 4，0.013 9 mg／L；加標(biāo)回收率為96.5%～100.5%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.38%～3.06%(n=6)。該方法簡便快速，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。

ICP-AES；食品包裝鋁箔；鋅；鉛；鎘；砷；溶出量

鋁箔因其不透光、無異味、密封性好且不易滋生微生物等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于食品包裝。食品在包裝上有一些特殊要求，包裝打開后還能再密封，并且要具有可加熱、保鮮、防腐和防潮的特性，鋁箔可以滿足這些特性要求，因而成為食品包裝材料的首選［1］。尤其巧克力食品更是獨(dú)鐘鋁箔包裝，具有隔熱保溫、防止竄味和不易融化變質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)［2］。鋁箔原材料及生產(chǎn)工藝等因素決定了一些微量重金屬的存在［3］，個(gè)別劣質(zhì)食品包裝鋁箔會(huì)因?yàn)橹亟饘俚倪w移而污染食品，嚴(yán)重危害人體健康。

鉛是一種常見的蓄積性毒物，會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)損害，特別是對(duì)處于生長發(fā)育階段的兒童，鉛的危害更大，兒童的智力會(huì)受到影響；砷是一種有毒的類金屬，會(huì)引發(fā)細(xì)胞中毒；鎘不是人體必須的元素，是一種典型的潛在致癌物；鋅雖然是人體需要的微量元素，但鋅過量會(huì)引起消化道功能紊亂。目前對(duì)食品包裝鋁箔重金屬溶出量的標(biāo)準(zhǔn)要求和檢測(cè)方法尚不明確，通常參照國家標(biāo)準(zhǔn)［4］對(duì)鋁制食具容器鋅、鉛、鎘、砷溶出量的限量規(guī)定并按照GB 5009系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析檢測(cè)，分別采用原子吸收光譜法、二硫腙比色法和砷斑法［5-8］，這些方法操作繁瑣，檢驗(yàn)效率較低。

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES）法檢測(cè)金屬元素具有靈敏度高、檢出限低、準(zhǔn)確性好、線性范圍寬及多元素同時(shí)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是一種快速高效的檢測(cè)方法［9］。為滿足現(xiàn)代快速高效檢測(cè)的要求，筆者建立了ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品包裝鋁箔中鋅、鉛、鎘、砷溶出量的方法，對(duì)儀器工作參數(shù)及檢測(cè)條件進(jìn)行了研究和優(yōu)化。該方法快速簡便、準(zhǔn)確實(shí)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：ICAP6300型，美國Thermo Fisher Scientific公司；

冰乙酸：優(yōu)級(jí)純；

鋅、鉛、鎘、砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：質(zhì)量濃度均為1 000 μg／mL，中國計(jì)量科學(xué)研究院；

4%乙酸溶液：量取冰乙酸40 mL，用超純水稀釋定容至1 000 mL；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水(電阻率18.25 ΜΩ·cm)。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別移取鋅、鉛、鎘、砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用4%乙酸溶液逐級(jí)稀釋配制成系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，見表1。

表1 系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液質(zhì)量濃度 mg／L

1.3 樣品前處理

剪取試樣5 cm×5 cm（兩面總面積為50 cm2），用肥皂水清洗，用自來水沖洗干凈，再用超純水沖洗，晾干。試樣置清潔玻璃容器中，加入100 mL沸乙酸溶液（4%）浸泡（即2 mL／cm2浸泡液），加上玻璃蓋，室溫(22±2)℃放置24 h，將以上浸泡液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，用4%乙酸溶液定容，立即上機(jī)測(cè)定［5，10］。

1.4 儀器工作條件

RF功率：1 300 W；等離子氣流量：15 L／min；輔助氣流量：0.5 L／min；霧化器壓力：0.2 MPa；蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速：75 r／min（清洗），45 r／min（分析）；清洗時(shí)間：30 s；積分次數(shù)：3次；分析線：Zn 213.856 nm，Pb 220.353 nm，Cd 226.502 nm，As 193.759 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品處理?xiàng)l件的選擇

國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)食品包裝材料的遷移試驗(yàn)一般采用蒸餾水、4%乙酸溶液、20%（或65%）乙醇溶液和正己烷作為萃取液，分別模擬包裝物接觸水、酸、酒和油等不同性質(zhì)食品的遷移量?？紤]到金屬離子在酸性溶液中的溶出量較大，以及鋁箔包裝的耐熱特性，采用4%沸乙酸溶液作為浸泡液，浸泡液比例以國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2 mL／cm2為準(zhǔn)，室溫放置24 h后轉(zhuǎn)移至容量瓶中進(jìn)行準(zhǔn)確定量測(cè)定。

2.2 分析線的選擇

分析線的選擇主要考察測(cè)試靈敏度和受干擾的情況。優(yōu)先選取靈敏度較高的分析譜線，用混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液和加標(biāo)試樣對(duì)4種元素多條分析譜線依次掃描，根據(jù)光譜強(qiáng)度、背景強(qiáng)度、峰形圖進(jìn)行比較，選定不受干擾、靈敏度高、精密度好的譜線作為分析線，見表2。通過試驗(yàn)，選擇分析線波長分別為Zn 213.856 nm，Pb 220.353 nm，Cd 226.502 nm，As 193.759 nm。

表2 分析線的選擇

2.3 儀器工作條件的優(yōu)化

儀器工作條件主要包括高頻發(fā)生器的射頻功率（RF功率）、氣流量、霧化器壓力和蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速等。這些參數(shù)與待測(cè)元素的物理化學(xué)性質(zhì)有著復(fù)雜的關(guān)系，一般只能通過試驗(yàn)方法進(jìn)行選擇［11］。

射頻功率是ICP-AES分析中重要的工作條件之一，它直接影響分析線的信背比和檢出限［12］。RF功率越大，各元素光譜強(qiáng)度越大。以最難激發(fā)、光譜強(qiáng)度最低的砷元素為例，不同射頻功率下的光譜強(qiáng)度見表3。如果光譜強(qiáng)度太低，低濃度時(shí)測(cè)試結(jié)果不穩(wěn)定，當(dāng)RF功率達(dá)到1 300 W時(shí)，4種元素光譜強(qiáng)度穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果理想。

表3 射頻功率的影響

氣流量、霧化器壓力和蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速主要影響試樣霧化效果。當(dāng)氣流量、霧化器壓力和蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速過大時(shí)，會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性；當(dāng)氣流量、霧化器壓力和蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速過小時(shí)，則影響測(cè)試的靈敏度，且清洗效果不理想，試驗(yàn)確定的氣流量、霧化器壓力和蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速見1.4。

2.4 共存離子的影響

配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（Zn, Pb, Cd, As的質(zhì)量濃度分別為1.0，0.2,0.02,0.04 mg／L），對(duì)常見的共存離子進(jìn)行干擾試驗(yàn)，分別試驗(yàn)100 mg／L的鋁、鉀、鈉、鐵、銅、鈷、鈦、錳、鉻、釩、鈣、鉬，鎂、鋇等元素對(duì)待測(cè)元素的干擾情況，發(fā)現(xiàn)除多譜線元素鐵對(duì)鉛有弱干擾外，其它元素對(duì)待測(cè)元素的測(cè)定均無顯著影響。

2.5 工作曲線與檢出限

按1.4儀器工作條件對(duì)表1中系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液進(jìn)行分析，以發(fā)射強(qiáng)度Y為縱坐標(biāo)，4種元素對(duì)應(yīng)的質(zhì)量濃度X為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù) IUPAC(International Union of Pure and Applied Chemistry，國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))的規(guī)定，在測(cè)定條件下，對(duì)4%乙酸溶液連續(xù)測(cè)定11次，并以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差所對(duì)應(yīng)的濃度值為各元素的檢出限。線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)(r)和檢出限見表4。

表4 各元素線性范圍、回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

2.6 方法精密度和回收率

選擇有代表性的食品包裝鋁箔，按照1.3方法進(jìn)行樣品前處理，添加待測(cè)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，使?jié)舛仍跇?biāo)準(zhǔn)限量水平，在1.4儀器條件下，進(jìn)行回收率和精密度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5可知，4種元素的加標(biāo)回收率為96.5%～100.5%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%，由此可見，該方法測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，重現(xiàn)性好，符合測(cè)定要求。

表5 回收率和精密度試驗(yàn)結(jié)果(n=6)

3 結(jié)語

通過對(duì)樣品前處理和儀器工作條件進(jìn)行優(yōu)化，建立了ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品包裝鋁箔中鋅、鉛、鎘、砷溶出量的新方法，該方法快速簡便、準(zhǔn)確實(shí)用，滿足現(xiàn)代快速高效檢測(cè)的要求。

［1］陸剛.漫談鋁箔的包裝市場(chǎng)及其發(fā)展趨勢(shì)［J］.塑料包裝，2013，24(3): 8-14.

［2］胡連榮.巧克力的包裝紙為什么多用鋁箔［J］.知識(shí)就是力量，2011(3): 80.

［3］張春和，朱波.食品包裝鋁箔紙中鉛含量測(cè)定及分析［J］.微量元素與健康研究，2013，3(5): 61-62.

［4］GB 11333-1989 鋁制食具容器衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］GB／T 5009.72-2003 鋁制食具容器衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法［S］.

［6］GB／T 5009.11-2003 食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定［S］.

［7］GB／T 5009.14-2003 食品中鋅的測(cè)定［S］.

［8］GB／T 5009.62-2003 陶瓷制食具容器衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的分析方法［S］.

［9］王微山，于苓，劉容宏.國內(nèi)外食品包裝模擬物的選用比較及化學(xué)物遷移研究［J］.科技資訊，2008，27: 239-240.

［10］劉磊，劉毅，李紅梅. ICP-AES法同時(shí)測(cè)定食品玻璃容器中鉛、鎘、砷、銻的溶出量［J］.食品科學(xué)，2008，29(2): 353-354.

［11］張萍. ICP-AES測(cè)定陶瓷器皿中微量溶出鉛、鎘的研究［J］.廣東微量元素科學(xué)，2010，17(7): 34-36.

［12］王昌釗，張遴. ICP-AES法測(cè)定玻璃器皿中鉛、鎘、砷、銻溶出量的研究［J］.化學(xué)分析計(jì)量，2012，21(4): 50-52.

Simultaneous Determination of Zn, Pb, Cd, As Released from Food Packaging Aluminum Foil by ICP-AES

Huang Rangming, Chen Zeping, Xin Xiyi, Chen Haoran, Zhu Hong
(Guangdong Shantou Institute of Supervision and Test of Quality and Metrology, Shantou 515041, China)

ICP-AES method was developed for the simultaneous determination of Zn, Pb, Cd, As, which released from food packaging aluminum foil. The sample was extracted with 4% acetic acid, placed at the room temperature for 24 h. The analytical spectral lines were Zn 213.856， Pb 220.353， Cd 226.502，As 193.759 nm. The results showed that the linear rang of 4 elements were 0.3-5.0, 0.1-2.0, 0.01-0.2, 0.03-0.5 mg／L, and the linear equations were Y=23 487.27X+769.79, Y=6 713.35X+38.46, Y=30 562.52X+362.02, Y=6 448.97X+13.57 with correlation coefficients of 0.999 5, 0.999 8, 0.999 9, 0.999 9, and the detection limits were 0.009 6, 0.003 7, 0.000 4, 0.013 9 mg／L for Zn, Pb, Cd, As, respectively. The spiked recoveries ranged from 96.5% to 100.5% with relative standard deviations of 1.38%-3.06% (n=6). The results demonstrated that the method was simple, rapid and accurate.

ICP-AES; food packaging aluminum foil; Zn; Pb; Cd; As; release

O657.31

A

1008-6145(2014)04-0054-03

10.3969／j.issn.1008-6145.2014.04.016

聯(lián)系人：黃讓明；E-mail: 972697387@qq.com

2014-05-12