貴州省辣椒制品加工過程中砷元素形態(tài)變化的研究

朱明，楊寧線，蔡秋，王緬，王興寧，李元軍

1(貴陽海關(guān)綜合技術(shù)中心，貴州 貴陽，550000)2(貴陽護(hù)理職業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽，550081) 3(貴陽南明老干媽風(fēng)味食品有限責(zé)任公司，貴州 貴陽，550002)

辣椒是重要的蔬菜作物、是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾氖卟撕驼{(diào)味品之一，其種植遍布世界各地，全世界近1/4人口經(jīng)常食用。貴州省是辣椒的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，全省 95%以上的縣都可以大面積種植辣椒[1-3]。隨著辣椒生產(chǎn)的快速發(fā)展，帶動了辣椒加工制品業(yè)的迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了不少國內(nèi)外知名的辣椒品牌，例如貴陽的“老干媽”[4-5]。另外, 辣椒還是很好的化工原料和醫(yī)藥原料, 因此辣椒的科研和生產(chǎn)在我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中占有重要的地位。然而隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境污染日益加劇，導(dǎo)致部分地區(qū)菜田土壤重金屬的污染。砷是一種毒性很強(qiáng)的元素，砷的毒性主要取決于其化學(xué)形態(tài)，其中無機(jī)砷(亞砷酸鹽和砷酸鹽)毒性大；有機(jī)砷的形態(tài)包括很多種，根據(jù)形態(tài)的不同，其毒性相差甚遠(yuǎn)，一甲基砷酸(monomethylated arsenic,MMA)和二甲基砷酸(dimethylated arsenic,DMA)已被證明是潛在的致癌物質(zhì)，而砷甜菜堿和砷膽堿則被認(rèn)為是無毒的。為了控制砷的健康危害，不少國家或地區(qū)制定了食品中總砷或無機(jī)砷的最大允許濃度以及每周耐受攝入量的標(biāo)準(zhǔn)，并通過比較食品砷攝入量與耐受攝入量來評估食品中砷的健康風(fēng)險[6-10]。

關(guān)于食品攝入的砷暴露量以及健康風(fēng)險評價研究多數(shù)是基于大米、可食用蔬菜、肉類及海產(chǎn)品等食品的生材料中砷總量或者無機(jī)砷的濃度計算的[11-14]。實(shí)際上，在被攝入人體之前，食品要經(jīng)過各種處理，砷的濃度和形態(tài)已發(fā)生了變化[15-17]。目前，針對食品中的砷形態(tài)分析研究已多有報道[18-19]，但針對辣椒及其制品中砷元素形態(tài)分析尚未見報道，使得辣椒及其制品中砷元素的安全性評價缺少必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。因此為了解“老干媽”辣椒醬加工過程不同砷形態(tài)的變化以保證產(chǎn)品的質(zhì)量[20-23]，本文通過模擬“老干媽”辣椒的深加工工藝，以實(shí)際樣品添加的方式，采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜(high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry,HPLC-ICP-MS)聯(lián)用技術(shù)對貴州省的鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬中的無機(jī)砷(亞砷酸鹽和砷酸鹽)、一甲基砷和二甲基砷進(jìn)行本底調(diào)查，測定了辣椒深加工過程中不同砷形態(tài)在生產(chǎn)加工中的變化，并檢測了砷污染情況。

1 材料與方法

1.1 試劑

亞砷酸根As(Ⅲ)標(biāo)準(zhǔn)溶液(GBW08666)[75.7 mg/kg(以砷計)]；砷酸根As(Ⅴ)標(biāo)準(zhǔn)溶液(GBW08667)[17.5 mg/kg(以砷計)]，一甲基砷(MMA)標(biāo)準(zhǔn)溶液(GBW08668)[25.1 mg/kg(以砷計)]，二甲基砷(DMA)標(biāo)準(zhǔn)溶液(GBW08669)[52.9 mg/kg(以砷計)]，中國計量科學(xué)研究院；無水乙酸鈉、NaH2PO4、NH4NO3、乙二胺四乙酸二鈉,均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；NaOH(優(yōu)級純)，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；樣品處理及溶液配制全部使用經(jīng)MilliQ純凈水機(jī)處理的去離子水。

1.2 儀器與設(shè)備

DRC-E電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀，美國PE公司；Series 200高效液相色譜儀，美國PE公司；HZS-H型水浴振蕩器，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；3K15型離心機(jī)，德國Sigma公司。

1.3 儀器的工作參數(shù)

色譜柱：Dionex IonPac AS19(250 mm×4 mm)分析柱和IonPac AG19(50 mm×4 mm)保護(hù)柱；流動相：10 mmol/L無水乙酸鈉、3 mmol/L NH4NO3、2 mmol/L NaH2PO4、0.2 mmol/L乙二胺四乙酸二鈉溶液，用40 g/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為10.7；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣體積50 μL。

ICP-MS的工作參數(shù)：離子透鏡電壓6 V；霧化室氣體流量0.82 L/min；RF功率1 100 W；輔助氣體流量1.2 L/min；等離子體氣流量16 L/min。

1.4 樣品前處理

稱取4 g鮮辣椒樣品于塑料離心管中，加入38 mL去離子水，旋渦混勻后，水浴振蕩40 min，加入3%乙酸溶液2 mL混勻沉淀蛋白，于4 ℃冰箱中靜置5 min后，以8 000 r/min轉(zhuǎn)速于4 ℃離心10 min，取上清液過0.45 μm濾膜到進(jìn)樣瓶中待測，同時做試劑空白。試樣通過HPLC-ICP-MS聯(lián)用儀進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 貴州鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬的篩查情況

采集貴州省貴陽、遵義、綏陽3個地區(qū)的鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬。對采集的鮮辣椒樣品的總砷含量進(jìn)行測定，測定結(jié)果見表1；對“老干媽”辣椒醬中的無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷進(jìn)行添加回收及本底測定，測定結(jié)果見表2。

表1 貴州省鮮辣椒部分批次本底Table 1 Guizhou province fresh chili partial batch background

篩查結(jié)果表明，3個地區(qū)中鮮辣椒中的總砷含量為0.016～0.076 mg/kg；“老干媽”辣椒醬中的無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷均小于檢出限，無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷的回收率在80%～95%。

表2 “老干媽”辣椒醬加標(biāo)回收率Table 2 The standard recovery rate of "LAOGANMA" chili sauce

2.2 模擬“老干媽”辣椒醬生產(chǎn)工藝

通過上述實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)目前針對貴州省地區(qū)的辣椒及其制品中砷含量較低，暫時不存在本底污染風(fēng)險，但是在辣椒深加工過程中可能會存在煤火等問題影響原料安全，生產(chǎn)廠家很難采取一對一檢測的方式進(jìn)行原料的安全確認(rèn)。根據(jù)“老干媽”辣椒醬的制作工藝，擬選擇最重要的“烘干”和“油炸”2個加工工藝模擬實(shí)驗(yàn)，同時，對貴陽、遵義、綏陽3個地區(qū)的辣椒進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，比較這3種加工工藝對辣椒中3種砷形態(tài)的影響，觀察不同砷形態(tài)的變化情況。

2.2.1 晾曬、烘干工藝

稱取4 g新鮮辣椒于坩堝中，加入3種砷形態(tài)混標(biāo)，靜置24 h，讓辣椒充分吸收標(biāo)液，再放入100 ℃馬弗爐中6 h后取出，冷卻至室溫，對烘干后的辣椒按上述前處理方法進(jìn)行提取、凈化和檢測。同時做空白對照。由表3數(shù)據(jù)可以看出晾曬和烘干后，樣品中無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷的回收率均大于80%，故晾曬、烘干辣椒的加工工藝并未對不同砷形態(tài)產(chǎn)生影響。

表3 新鮮辣椒中不同砷形態(tài)在烘干工藝后的變化情況Table 3 Changes of arsenic in fresh pepper after drying process

2.2.2 油炸工藝

對油炸干辣椒加工工藝中所用植物油進(jìn)行無機(jī)砷、一甲基砷和二甲基砷的檢測，結(jié)果均小于檢出限，不會對模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

稱取0.3 g干辣椒(相當(dāng)于4 g新鮮辣椒)于坩堝中，加入3種砷形態(tài)混標(biāo)，靜置24 h，讓辣椒充分吸收標(biāo)液，再加入20 mL植物油，放入110 ℃馬弗爐中30 min，取出后冷卻至室溫，分別對油炸辣椒和油按上述前處理方法進(jìn)行提取、凈化和檢測。同時做空白對照。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，干辣椒經(jīng)過油炸工藝后砷形態(tài)不會發(fā)生變化，且回收率穩(wěn)定。油炸工藝后無機(jī)砷、一甲基砷和二甲基砷的回收率如表4所示。

表4 干辣椒中3種砷形態(tài)在油炸工藝后的變化情況Table 4 The changes of three arsenic forms in dried pepper after frying

3 結(jié)論

通過對貴州省貴陽、遵義、綏陽3個地區(qū)的鮮辣椒及采用上述辣椒作為原料生產(chǎn)的“老干媽”辣椒醬進(jìn)行篩查，鮮辣椒總砷的檢測結(jié)果為0.016～0.076 mg/kg；“老干媽”辣椒醬中均未檢出無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷等砷形態(tài)。同時對“老干媽”辣椒醬生產(chǎn)加工工藝進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，3種砷形態(tài)不受烘干和油炸等加工工藝的影響，添加回收率為81.0%～92.3%。

本文通過對辣椒深加工工藝(“老干媽”生產(chǎn)工藝)的模擬，采用實(shí)際樣品添加的方式，明確了辣椒深加工過程中的2個關(guān)鍵問題：不同砷形態(tài)在生產(chǎn)加工中是否會變化及如果出現(xiàn)砷污染能否進(jìn)行有效檢測。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如在加工生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)無機(jī)砷、一甲基砷及二甲基砷的污染，采用液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜法可準(zhǔn)確、快速地針對砷污染情況進(jìn)行檢測，有效地監(jiān)控生產(chǎn)流程，保證產(chǎn)品質(zhì)量，確保食品安全。