食品中鋁元素的測(cè)定方法分析

段嘉紳

鋁元素在地殼中的含量在所有元素中占第三位，鋁元素主要以化合物形態(tài)存在于巖石和礦石中。當(dāng)前，鋁被認(rèn)定為食品污染物，鋁會(huì)對(duì)人體造成毒性反應(yīng)，鋁在進(jìn)入人體之后很難被排出去，導(dǎo)致其會(huì)在人體中的各個(gè)部位累積，從而導(dǎo)致慢性疾病的發(fā)生。世界衛(wèi)生組織建議，人體每日攝入的鋁元素應(yīng)控制在5mg以下。隨著人們?cè)絹碓街匾暿称钒踩訌?qiáng)對(duì)食品中鋁元素的檢測(cè)顯得十分重要，本文對(duì)食品中鋁元素的測(cè)定方法進(jìn)行了探討。

一、食品中鋁元素的來源及對(duì)健康的危害

1.食品中鋁元素的來源。鋁元素進(jìn)入人體的途徑主要有四種，分別是食物本底、添加劑、飲用水和食品接觸材料。

首先，在地殼中含有非常多的鋁元素，隨著近年來酸雨越來越頻繁，很多巖石中的鋁元素被溶解，以硫酸鋁鹽的方式進(jìn)入到了飲用水源中，通過飲用水進(jìn)入到了人體。

其次，在日常生活中，鋁是一種常用的食品容器、烹調(diào)工具和包裝材料，如鋁鍋、錫紙等。在應(yīng)用鋁制的食品器具時(shí)，鋁的溶出量比較高，此外在應(yīng)用鋁鍋進(jìn)行酸性食物的烹飪時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致食品中鋁含量的增加。

再次，在大部分動(dòng)植物體內(nèi)都含有一定的鋁元素，在動(dòng)物的肺、大腦、甲狀腺等器官內(nèi)容易富集鋁元素，這些鋁元素會(huì)通過食物鏈會(huì)進(jìn)入到人體內(nèi)。

最后，在食品加工過程中會(huì)加入一些含鋁元素的食品添加劑，包括膨松劑、銨明礬和鉀明礬等。明礬常被應(yīng)用于凈水劑使用，在淀粉類食品的加工過程中，也常加入明礬來提高食品的口感，從而導(dǎo)致食品中有鋁元素殘留。

2.鋁對(duì)人體的危害。鋁元素在進(jìn)入人體后，雖然不會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)急性中毒的情況，但是當(dāng)人體內(nèi)鋁元素超標(biāo)以后，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人體健康。研究顯示，鋁元素在進(jìn)入人體以后，大約有10%-15%的鋁能夠被排除體外，而大部分鋁元素會(huì)在人體內(nèi)富集，鋁元素會(huì)和各類蛋白質(zhì)和酶等結(jié)合，從而影響人體內(nèi)多種生化反應(yīng)的正常運(yùn)行。長(zhǎng)時(shí)間攝入鋁元素會(huì)對(duì)人體的大腦造成比較大的影響，尤其對(duì)孕婦、老人和小孩的影響較大，會(huì)導(dǎo)致兒童發(fā)育遲緩，還容易造成老年癡呆。

二、鋁元素的檢測(cè)方法

隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前鋁元素的檢測(cè)方法有多種，包括分光光度法、原子吸收法、電感耦合等離子體光譜法和電感耦合等離子質(zhì)譜法等。需要注意的是，在進(jìn)行鋁元素的檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)的是溶液中鋁離子的含量，需要先對(duì)待測(cè)食品進(jìn)行消化處理，因此消化過程的選擇和控制是鋁元素測(cè)定工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1.分光光度計(jì)法。分光光度計(jì)是比較常見的分析儀器，其特點(diǎn)是設(shè)備成本低、運(yùn)行成本低、分析速度快，而且維護(hù)方便，但是應(yīng)用其進(jìn)行鋁元素的測(cè)定時(shí)，需要使消化液中的鋁離子和鉻天青S等絡(luò)合物反應(yīng)，形成絡(luò)合物，然后應(yīng)用分光光度計(jì)來測(cè)定絡(luò)合物在特定波長(zhǎng)處的吸光度值，再應(yīng)用外標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。在實(shí)際應(yīng)用中，這種方法對(duì)反應(yīng)條件的要求比較高，要求選擇合適的絡(luò)合劑，只有得到的絡(luò)合產(chǎn)物具有良好的穩(wěn)定性，才能夠保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

國(guó)標(biāo)GB/T 5009.182-2003《面制食品中鋁的測(cè)定》中，規(guī)定的方法穩(wěn)定性較差，因此很多研究人員對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)。李磊對(duì)該方法進(jìn)行了以下改進(jìn)，采用干灰化法進(jìn)行樣品消解，在600℃條件下灰化9h，通過這樣的方式可以降低消化液中的酸含量，有效提高測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性。平紅等對(duì)消化方法進(jìn)行了改進(jìn)，沒有采用硝酸高氯酸體系，而是應(yīng)用了硝酸硫酸體系，通過這樣的改進(jìn)降低了消化過程中的爆炸風(fēng)險(xiǎn)，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，該方法和灰化法進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，兩種方法的相對(duì)誤差不超過5%。在國(guó)標(biāo)GB/T 5009.182-2003的檢測(cè)方法中，高氯酸的含量會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果造成比較大的影響，研究顯示酸度會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，因此有研究人員通過加入酚酞的方式，對(duì)酸度進(jìn)行控制，提高絡(luò)合物的穩(wěn)定性，從而提高檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性。此外，研究人員還嘗試采用其它絡(luò)合劑來代替鉻天青，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，如有研究人員采用5′-硝基水楊基熒光酮在吐溫-20增敏作用下與鋁反應(yīng)生成絡(luò)合物，用紫外可見分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，在562nm波長(zhǎng)下可以獲得較好的效果。

除了紫外可見分光光度計(jì)以外，研究人員還采用紅外吸收光譜儀、紫外熒光分光光度、熒光分光光度計(jì)等進(jìn)行了食品中鋁元素的檢測(cè)，均可以獲得不錯(cuò)的結(jié)果。

2.原子吸收法。在元素分析中，原子吸收法是一種不可或缺的方法，包括火焰原子吸收法和石墨爐原子吸收法兩類，這兩種方法都可以用于鋁元素的檢測(cè)。其中，火焰原子吸收法的優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)成本低，而且操作簡(jiǎn)單、便捷，但是由于鋁元素具有較高的電離能，因此需要應(yīng)用笑氣-乙炔火焰來使鋁元素電離，而笑氣-乙炔火焰具有較大的危險(xiǎn)性，因此火焰原子吸收法在鋁元素檢測(cè)中并不常用。

石墨爐原子吸收光譜法具有檢出限低、測(cè)量速度快等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際檢測(cè)過程中需要應(yīng)用到鋯鹽涂層特制石墨管，因此檢測(cè)的成本比較高。在應(yīng)用該方法進(jìn)行鋁元素的檢測(cè)時(shí)，受到鋁元素較為活潑的化學(xué)性質(zhì)的影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性較差，為了提高測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性，在檢測(cè)時(shí)需要應(yīng)用基體改進(jìn)劑。劉明的研究中以干灰化法消化、硝酸鎂為基體改進(jìn)劑，使用石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行了面制食品中鋁元素的分析，相關(guān)研究顯示，應(yīng)用石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行鋁元素的檢測(cè)，檢出限可以達(dá)到5μg/L以下。此外，國(guó)外研究人員還應(yīng)用高分辨連續(xù)光源石墨爐原子吸收儀來進(jìn)行鋁元素的檢測(cè)，這種新型儀器在鋁元素檢測(cè)方面具有多方面的優(yōu)勢(shì)，包括分析速度快、分辨率高等，在鋁元素檢測(cè)中具有很好的應(yīng)用前景。

3.電感耦合等離子體法。電感耦合等離子體法包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法和電感耦合等離子體光譜法兩種，這兩種方法都是應(yīng)用電感耦合等離子體作為激發(fā)源的，這兩種儀器的優(yōu)點(diǎn)在于多元素分析能力很強(qiáng)，而且測(cè)量準(zhǔn)確性比較高，不過價(jià)格都比較昂貴，運(yùn)行成本也比較高。在鋁元素檢測(cè)方面，電感耦合等離子體光譜的優(yōu)點(diǎn)是受到的干擾比較小，而電感耦合等離子體質(zhì)譜法的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)能力優(yōu)異。在實(shí)際應(yīng)用過程中，這兩種方法具有較強(qiáng)的分析能力，對(duì)前處理?xiàng)l件的要求也比較低，因此能夠準(zhǔn)確、方便地進(jìn)行鋁元素的檢測(cè)，但是由于這兩種儀器設(shè)備價(jià)格較高，而且需要較高的運(yùn)行成本，因此還不普及。

綜上，鋁元素是一種常見的食品污染源，長(zhǎng)期攝入鋁元素會(huì)給人體造成比較大的損害，因此鋁元素的檢測(cè)越來越受到人們的重視，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)食品中鋁元素含量進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，鋁元素的檢測(cè)方法發(fā)展也非?？?。就當(dāng)前鋁元素的檢測(cè)工作而言，受到基層檢測(cè)機(jī)構(gòu)條件的限制，分光光度計(jì)在未來會(huì)有著非常重要的應(yīng)用，因此為了提高食品中鋁元素檢測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)分光光度法進(jìn)行完善是鋁元素檢測(cè)未來發(fā)展的重要方向;隨著電感耦合等離子體質(zhì)譜法的進(jìn)一步發(fā)展，其在鋁元素檢測(cè)方面具有非常大的優(yōu)勢(shì)，是未來發(fā)展的重要方向?？傊S著研究的不斷深入，食品中鋁元素檢測(cè)的準(zhǔn)確性會(huì)不斷提高，從而更好保障食品安全。