食品中鋁的檢測方法研究進展

薛慶海,董劉敏,王成軍,沈海麗,黃麗俊,馮永巍

無錫市食品安全檢驗檢測中心 (無錫 214028)

鋁是自然界中廣泛存在的一種金屬元素[1]，也是地殼中含量最多的金屬元素，因此食品中很容易出現(xiàn)鋁的積累。硫酸鋁鉀(鉀明礬)和硫酸鋁銨(銨明礬)是常用的食品添加劑，作為膨松劑和穩(wěn)定劑廣泛的用在豆類制品、煎炸面制品、蝦味片、焙烤食品、粉絲粉條及腌制海蜇中，GB 2760—2014[2]對這些食品中鋁的殘留量作了限定，但有些商家為了片面追求產(chǎn)品的賣相及口感，過量的使用含鋁添加劑，使產(chǎn)品中鋁的殘留量超過GB 2760規(guī)定的限值。長期過量攝入鋁，可能會對人體神經(jīng)、肝臟、生殖和免疫系統(tǒng)造成損害[3]。本文綜述近年來食品中鋁的檢測方法，以供食品檢測實驗室參考與借鑒。

1 乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法

EDTA滴定法測定食品中的鋁含量，不需大型分析儀器，可降低測成本，適合小微企業(yè)、小實驗室檢測使用。岑劍偉等[4]使用較低濃度的高氯酸溶液煮沸提取海蜇中的鋁元素，采用回滴法使樣品中的三價鋁離子(Al3+)與EDTA加熱充分反應，再用乙酸鋅標準溶液回滴過剩的EDTA，從而得到樣品中的鋁含量。楊賢慶等[5]建立了微波消解-EDTA滴定法測定海蜇產(chǎn)品中鋁的方法，減少了酸煮消解時的復雜操作，縮短了檢測時間。EDTA滴定法測定食品中鋁的檢出限較高，不適合食品中微量鋁的檢測，適合含鋁較高的海蜇、煎炸面制品、焙烤食品等樣品的檢測。

2 分光光度法

分光光度法是最常用的檢測食品中鋁含量的方法，在GB 5009.182—2017《食品安全國家標準 食品中鋁的測定》[6]中也被列為第一法來使用。分光光度法測定食品中鋁的原理：樣品經(jīng)前處理后，在乙二胺-鹽酸緩沖液中，聚乙二醇辛基苯醚和溴代十六烷基吡啶的存在下，Al3+與鉻天青S反應生成藍綠色的四元膠束，于620 nm波長出測定吸光度值并與標準系列比較定量。樣品前處理一般采用濕法消解，用到硝酸和硫酸，用酸量比較大，前處理時間也，較長(幾個小時)。陳曉紅等人[7]采用微波消解法前處理，用分光光度法檢測面制食品中鋁的含量縮短了前處理時間，減少了酸用量；考慮到面制食品中含有硅酸鹽等難溶化合物，微波消解體系中加入了少量氫氟酸。分光光度計相對于其他大型分析儀器，價格較低，絕大多實驗室都有檢測資質(zhì)。分光光度法在檢測過程中易受到一些外界因素的影響，如顯色時間、顯色溫度、溶液的酸堿度和體系中其他成分的干擾等[8]；分光光度法測定鋁的檢出限較高，不適用于食品中痕量鋁的檢測，適用于檢測添加了含鋁添加劑的食品中的鋁，如粉絲粉條、煎炸食品等。

3 熒光分光光度法

鋁本身是沒有熒光的，這就需要采用熒光試劑與鋁反應，形成帶有熒光的物質(zhì)，再用熒光分光光度計檢測。王正等[9]建立了桑色素-熒光分光光度法檢測油炸面制品中鋁的方法，就是選用桑色素作為熒光試劑，采用堿共熱處理提取樣品中的鋁，在pH 3.5的緩沖體系中基于桑色素與Al3+所形成的絡合物產(chǎn)生黃綠色熒光，進行定量分析。該方法需要嚴格控制桑色素乙醇溶液的用量、緩沖溶液的pH，使絡合物熒光強度最大且穩(wěn)定；絡合物在2 h后熒光強度開始減弱，應在絡合反應完成2 h內(nèi)上機檢測，因此不適合大批量樣品的檢測。

4 高效液相色譜法

該方法同樣是采用熒光試劑與樣品中的鋁離子反應，形成含鋁的熒光物質(zhì)，然后用帶有熒光檢測器的高效液相色譜儀定量檢測樣品中的鋁含量。劉宇等[10]選用8-羥基喹啉與用蒸餾水提取的鋁進行衍生反應，形成帶有熒光的含鋁衍生物后，在高效液相色譜儀的熒光檢測器上檢測瓜子中的鋁含量，含鋁衍生物的穩(wěn)定性良好(12 h)，適合大批量樣品的檢測。闞微娜等[11]建立了高效液相色譜法檢測復方氨基酸注射液中鋁含量的方法，同樣選用8-羥基喹啉作為衍生試劑，使用其與酸水解法提取的鋁衍生形成含鋁的熒光配合物，用液相色譜熒光檢測器檢測。液相色譜法需要用色譜柱分離樣品中的鋁元素，因此前處理完成后上機檢測樣品的時間較長。

5 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法測定食品中鋁的原理為：試樣經(jīng)消解處理后，經(jīng)石墨爐原子化，在257.4 nm處測定吸光度，在一定范圍內(nèi)鋁含量與吸光度值成正比，與標準系列比較定量。該方法樣品前處理(試樣消解處理)方法比較多，常見的有濕式消解法、微波消解法和高壓罐消解法。濕式消解法用酸量大，時間長，且容易受到環(huán)境中鋁的污染，前處理設備(電加熱板等)價格低。微波消解和高壓罐消解用酸量較少，時間短，操作方便，但前處理設備(微波消解儀、高壓消解罐)比較貴。石墨爐原子吸收法的檢出限低，具有很高的靈敏度，檢測速度較快。但在實際應用中，石墨爐原子吸收法測定鋁時，回收率不穩(wěn)定[12]。石墨爐原子吸收法測定鋁時要求原子化溫度極高，石墨管易損耗，隨著測試次數(shù)增多，吸光值差值逐漸增大，不適宜測量批量樣品[13-14],需要經(jīng)常更換石墨管，成本較高。

6 電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)法

該方法的原理為：樣品消解后，由電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定，以鋁元素的特征譜線波長定性；鋁元素譜線信號強度與鋁元素濃度成正比進行定量分析。常用的樣品消解方法有干式消解法、濕式消解法、微波消解法和壓力罐消解法。濕式消解法、微波消解法和壓力罐消解法優(yōu)缺點前面已介紹過。干式消解法操作簡單，酸用量少，但需要用高溫馬弗爐灰化5～8 h，甚至更長，耗時非常長。另外，樣品在灰化時容易被坩堝吸附損失[15,16]。ICP-OES法具有檢出限低、靈敏度高、準確可靠的優(yōu)點，可多種元素同時檢測，節(jié)約檢測時間。

另外，可以根據(jù)樣品特點選取干擾少、背景低、信號高的特征譜線作為鋁的分析譜線。趙智等[17]選擇309.271 nm作為香菇中鋁的測定波長，楊小珊等[18]、何健等[19]選擇396.153 nm作為蜂蜜中鋁、油條中鋁的測定波長。ICP-OES法缺點則是檢測時容易出現(xiàn)譜線重疊干擾，耐鹽量低[20]。此外，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的價格較高，不適合小實驗室、小微企業(yè)采用。

7 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)是通過接口技術將電感耦合等離子體(ICP)的電離特性與四級桿質(zhì)譜儀相結(jié)合，從而形成一種新的分析技術。其原理為：試樣經(jīng)消解后，由電感耦合等離子體質(zhì)譜儀檢測，以鋁元素的特定質(zhì)荷比定性，采用外標法，以鋁元素質(zhì)譜信號與內(nèi)標元素質(zhì)譜信號的強度比與鋁元素的濃度成正比進行定量分析。ICP-MS法可以對除了碳、氫、氧、氮以及惰性元素以外所有的存在于地殼中的元素進行同時分析，具有分析時間短、靈敏度高、精密度高、線性范圍寬等優(yōu)點[21]?；谶@些優(yōu)點，該方法已經(jīng)逐漸取代了傳統(tǒng)的滴定法、分光光度法、熒光分光光度法、高效液相色譜法、石墨爐原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法等，已在食品檢測領域得到了廣泛的應用。

該法的試樣前處理一般推薦微波消解法和壓力罐消解法。這兩種前處理設備價格都比較高，ICP-MS本身價格也很高，檢測成本較高，因此該方法只適合大型實驗室和中大型企業(yè)使用。ICP-MS法也存在一定的缺陷，如同位素、多原子、加合物離子和雙電荷等質(zhì)譜干擾，27Al就會受到11B16O等與鋁質(zhì)量數(shù)相同額多原子離子干擾，一般可通過碰撞反應池技術消除一定的質(zhì)譜干擾。近幾年，出現(xiàn)了電感耦合等離子體串聯(lián)質(zhì)譜(ICP-MS/MS)儀，ICP-MS/MS法通過第一個四級桿質(zhì)譜的篩選，第二個四級桿的反應(加氧氣、氨氣等)及第三個四級桿的篩選，可以很好的消除前述的質(zhì)譜干擾。

8 結(jié)語

含鋁食品添加劑或者含鋁復配食品添加劑在食品行業(yè)中應用廣泛，但是長期攝入，鋁元素就會在人體內(nèi)積累，進而危害身體健康。本文綜述了食品中鋁含量的檢測方法研究進展，以其能夠較好地控制食品中鋁的殘留量。