湖南省市售豆制品中鋁含量測(cè)定及差異性分析

薛敏敏，劉芳芳，朱禮，吳海智，陳瑤，盧超

(湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，湖南 長(zhǎng)沙，410007)

豆制品是一種日常生活中價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)豐富的食品，主要由大豆、小豆、青豆、豌豆、蠶豆等豆類主要原料加工而成。按照食品藥品監(jiān)管總局發(fā)布的食品生產(chǎn)許可分類目錄，豆制品可分為發(fā)酵性豆制品、非發(fā)酵性豆制品以及其他豆制品，其中發(fā)酵性豆制品主要包括腐乳、豆豉、臭豆腐等，非發(fā)酵性豆制品主要有豆腐、豆腐干、腐竹等，而其他豆制品主要包括素肉、膨化豆制品等。豆制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不僅在于其豐富的蛋白質(zhì)、多種氨基酸和維生素，還含有鈣、磷、鐵等人體需要的礦物質(zhì)[1-2]，且不含膽固醇，因此豆制品是平衡膳食的重要組成部分。

由于豆制品在生產(chǎn)加工過(guò)程中可能使用含鋁添加劑，如鉀明礬與銨明礬等，且鋁制加工生產(chǎn)機(jī)械也可能引入鋁元素，因此豆制品中存在鋁含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。如果鋁元素被過(guò)量攝入，將會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生多方面的危害。鋁元素具有神經(jīng)毒性，表現(xiàn)為語(yǔ)言障礙、運(yùn)動(dòng)技能障礙、記憶障礙等[3]；鋁元素還具有骨骼毒性，表現(xiàn)在阻止骨骼鈣化、抑制骨骼增長(zhǎng)以及導(dǎo)致骨骼軟化等[4]；此外鋁元素還有免疫毒性、生殖毒性以及影響造血系統(tǒng)等危害[5]。鑒于過(guò)量鋁元素的嚴(yán)重危害，GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了含鋁添加劑在豆類制品中的鋁殘留量不超過(guò)100 mg/kg(干樣品，以Al計(jì))。已有研究表明部分豆制品中鋁含量偏高，特別是油炸品[6-7]。因此，測(cè)定豆制品中鋁含量對(duì)構(gòu)筑豆制品安全防線具有重要意義。

豆制品中鋁含量測(cè)定主要依據(jù)GB 5009.182—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中鋁的測(cè)定》，該標(biāo)準(zhǔn)明確食品中鋁的4種測(cè)定方法，即分光光度法[8-9]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)[10-12]、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[13-14]與石墨爐原子吸收光譜法[15-16]，其中ICP-MS法源于GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》，該方法具有靈敏度高、檢出限低、線性范圍寬等優(yōu)勢(shì)[10-12]。然而，國(guó)標(biāo)中使用的樣品消解方法是壓力罐消解法[17-18]與微波消解法[19-20]等，其中壓力罐消解法消耗酸量較多、趕酸時(shí)間長(zhǎng)、空白偏高；而微波消解能夠加快消解的速度，最大限度地限制酸的揮發(fā)，干擾較小，但需要加入較多的消解溶劑，消解完成后同樣需要趕酸，效率較低。超級(jí)微波消解是近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)[21-22]，具有酸加入量少、空白低、污染少等優(yōu)勢(shì)，且消解完全后直接用超純水定容，無(wú)需趕酸，消解能力更強(qiáng)，因此選擇超級(jí)微波消解作為樣品前處理方法。

本文利用超級(jí)微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法，對(duì)湖南省2021年市售1 088份豆制品樣品進(jìn)行鋁含量的測(cè)定，并進(jìn)行結(jié)果差異性分析，進(jìn)而研究市售豆制品的鋁含量情況，為相關(guān)部門的監(jiān)督管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在湖南省長(zhǎng)沙市、常德市、衡陽(yáng)市、郴州市、懷化市等14個(gè)地區(qū)的食品店、超市、百貨公司、便利店、加工廠等采樣點(diǎn)，隨機(jī)抽取市售豆制品樣品1 088份，其中發(fā)酵性豆制品樣品322份、非發(fā)酵性豆制品樣品492份以及其他豆制品樣品274份，具體包括臘八豆、腐乳、豆豉、臭豆腐胚、臭豆腐、豆腐、豆腐干、豆干、豆皮、豆筍、腐竹、豬血丸子、素肉、膨化豆制品、大豆組織蛋白等共15小類。

1.2 材料與試劑

濃硝酸，痕量金屬級(jí)，美國(guó)Fisher化學(xué)公司；鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液(1 000 μg/mL)，國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心；內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液：鈧?cè)芤?100 μg/mL)，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心；質(zhì)譜調(diào)諧液：鈰、鈷、鋰、鈦、釔混合液(均為10 μg/mL)，美國(guó)Agilent公司；試驗(yàn)用水均為Milli-Q超純水。

1.3 儀器與設(shè)備

7700X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國(guó)Agilent公司；UltraWAVE超級(jí)微波消解儀，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；Milli-Q超純水處理系統(tǒng)，美國(guó)Millipore公司；1601MP8電子天平，德國(guó)Sartorius公司。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確吸取1 mL鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，用5%(體積分?jǐn)?shù))硝酸稀釋定容至100 mL，得到質(zhì)量濃度為10 μg/mL的鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液；分別移取鋁標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.05、0.25、0.50、1.00、3.00、5.00 mL于50 mL容量瓶中，用5%硝酸定容至刻度，得到質(zhì)量濃度為0、10、50、100、200、600、1 000 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作液。準(zhǔn)確吸取1 mL內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液，用5%硝酸稀釋定容至100 mL，得到質(zhì)量濃度為1 μg/mL的內(nèi)標(biāo)中間液；準(zhǔn)確吸取5 mL內(nèi)標(biāo)中間液，用5%硝酸稀釋定容至50 mL，得到質(zhì)量濃度為100 μg/L的內(nèi)標(biāo)使用液。

1.4.2 樣品前處理

稱取約30 g粉碎均勻后的樣品，置85 ℃恒溫干燥箱中干燥4 h，冷卻后備用。準(zhǔn)確稱取0.5 g烘干后的樣品(精確至0.001 g)于15 mL消解管中，加入3 mL濃硝酸，加蓋放置1 h后放入超級(jí)微波消解儀中，按照優(yōu)化后的升溫程序(表1)進(jìn)行消解。消解完畢冷卻后取出，并用少量超純水多次洗滌消解管，轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用超純水稀釋至刻度，混勻備用，同時(shí)制備試劑空白。

表1 超級(jí)微波消解升溫程序

1.4.3 樣品測(cè)定

參考GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》第一法對(duì)消解液進(jìn)行測(cè)定，其中ICP-MS工作條件見表2。同時(shí)選取鋁的質(zhì)量數(shù)27，采用He碰撞反應(yīng)池模式消除質(zhì)譜干擾，采用45Sc為內(nèi)標(biāo)元素消除非質(zhì)譜干擾。

表2 ICP-MS工作條件

1.4.4 加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)

在樣品中分別加入低、中、高3個(gè)濃度水平的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度水平做6個(gè)平行。采用超級(jí)微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法進(jìn)行鋁的測(cè)定，計(jì)算加標(biāo)回收率和精密度。

1.4.5 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的豆類制品中鋁的殘留量≤100 mg/kg(干樣品，以Al計(jì))為合格評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Matlab(R2017a)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)測(cè)定結(jié)果計(jì)算其平均值、分布范圍與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差等分析指標(biāo)，并對(duì)測(cè)定結(jié)果作直方圖；同時(shí)用Ktuskal-Wallis檢驗(yàn)進(jìn)行多組獨(dú)立數(shù)據(jù)的總體分布差異性分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 線性方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限

鋁標(biāo)準(zhǔn)工作液經(jīng)ICP-MS測(cè)定后，所得的線性方程為y=0.010 9x+0.039 5，相關(guān)系數(shù)為0.999 8，且在0～1 000 μg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。此外，連續(xù)測(cè)定試劑空白溶液11次，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，以3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為檢出限，結(jié)合取樣量與定容體積，計(jì)算方法檢出限為0.008 mg/kg。研究結(jié)果表明該方法的線性與檢出限均滿足檢測(cè)要求。

2.2 回收率與精密度

從豆制品三個(gè)大類中分別隨機(jī)選取1份豆制品樣品，測(cè)定鋁元素的本底值。然后加入低、中、高3個(gè)濃度水平的鋁元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個(gè)濃度做6個(gè)平行，采用ICP-MS進(jìn)行鋁的測(cè)定，計(jì)算加標(biāo)回收率和精密度，結(jié)果見表3。ICP-MS加標(biāo)回收率為93%～109%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.7%～5.2%，方法的精密度及回收率均符合GB/T 27404—2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范食品理化檢測(cè)》的檢測(cè)要求。

表3 回收率與精密度結(jié)果(n=6)

2.3 市售樣品測(cè)定與差異性分析

2.3.1 鋁含量總體情況

采集的1 088份豆制品樣品均有鋁元素檢出，鋁元素的含量均值為30.29 mg/kg，含量范圍為2.02～170.00 mg/kg，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.71，全部樣品中鋁元素測(cè)定結(jié)果的直方圖如圖1所示。結(jié)果表明，鋁元素含量均值低于GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的豆類制品中鋁殘留量限量標(biāo)準(zhǔn)100 mg/kg(干樣品，以Al計(jì))，所以鋁元素總體含量偏低；盡管含量范圍較大，但僅有2份樣品超過(guò)鋁殘留量的限量標(biāo)準(zhǔn)，總體合格率為99.82%；從相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差與直方圖可以看出，不同樣品的鋁含量變化較大，進(jìn)一步分析豆制品中鋁含量的類別差異與地區(qū)差異十分必要。

圖1 鋁元素含量測(cè)定結(jié)果直方圖

2.3.2 鋁含量的類別差異分析

不同小類樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表4所示。從15小類豆制品的樣品份數(shù)看，豆筍最少，僅有4份，豆干最多，達(dá)到317份，因此豆筍測(cè)定數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)意義相對(duì)較弱。從合格率上看，僅在豆干與豆皮中分別存在1份鋁含量超標(biāo)樣品，其余樣品都滿足鋁殘留量限量標(biāo)準(zhǔn)。鋁元素含量均值的波動(dòng)范圍為10.28～52.94 mg/kg，其中臭豆腐與臭豆腐胚含量均值高，而臘八豆、豆筍、腐竹、素肉等含量均值較低，這可能是由不同豆制品的加工工藝不同所致。從含量范圍與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差看，豆腐、腐竹、素大豆組織蛋白的鋁含量波動(dòng)性較小，而臘八豆、豆筍、豆皮的鋁含量波動(dòng)性較大，這可能是由于后者每個(gè)小類豆制品的生產(chǎn)加工水平差異性較大。最后，經(jīng)Ktuskal-Wallis檢驗(yàn)可知15小類豆制品樣品中鋁含量的總體分布差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。綜上所述，盡管2021年湖南省市售豆制品中鋁的安全衛(wèi)生質(zhì)量較好，但豆干、豆皮、臭豆腐、臭豆腐胚、臘八豆具有一定的鋁污染的風(fēng)險(xiǎn)，需要重點(diǎn)關(guān)注，同時(shí)在后續(xù)采樣中需防范某些類別樣品份數(shù)過(guò)少的問(wèn)題。

表4 不同小類樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)

不同大類樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表5所示。每大類樣品份數(shù)都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且僅在非發(fā)酵性豆制品中存在2份不合格樣品，合格率為99.59%。并且由于2份不合格樣品的存在，非發(fā)酵性豆制品中鋁含量范圍遠(yuǎn)大于其他兩類，事實(shí)上除去該2份不合格樣品，三大類鋁含量范圍非常接近，這點(diǎn)也體現(xiàn)在三大類的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差中。此外，發(fā)酵性豆制品與非發(fā)酵性豆制品的鋁含量均值比較接近，而其他豆制品大類的鋁含量均值要小于其他兩大類。同時(shí)經(jīng)Ktuskal-Wallis檢驗(yàn)可知三大類豆制品樣品中鋁含量的總體分布差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，進(jìn)一步分別檢驗(yàn)兩兩大類間的總體分布差異性，僅有非發(fā)酵性豆制品與其他豆制品兩大類的總體分布差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，該差異可能是由兩者的生產(chǎn)加工工藝不同引起的。因此，非發(fā)酵性豆制品鋁污染的風(fēng)險(xiǎn)大于其他兩大類，在含量監(jiān)測(cè)與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)需要引起重視。

表5 不同大類樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.3.3 鋁含量的地區(qū)差異分析

湖南省不同地區(qū)樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表6所示。14個(gè)地區(qū)中湘西自治州僅有5份樣品，結(jié)果的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義相對(duì)較弱，同時(shí)岳陽(yáng)市與張家界市各存在1份不合格樣品，合格率分別為99.48%與96.00%。不同地區(qū)的含量范圍與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差變化較小，但含量均值變化較大，永州市鋁含量均值最小，為19.13 mg/kg，株洲市鋁含量均值最大，為40.30 mg/kg，兩者相差1倍左右，且經(jīng)Ktuskal-Wallis檢驗(yàn)可知14個(gè)地區(qū)豆制品樣品中鋁含量的總體分布差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。豆制品中鋁含量的地區(qū)差異可能是由不同地區(qū)的土壤等豆類原料種植環(huán)境不同以及豆制品生產(chǎn)加工工藝不同導(dǎo)致的。通過(guò)上述分析可知，岳陽(yáng)市、張家界市、株洲市、湘西自治州存在一定的鋁污染的風(fēng)險(xiǎn)，需要特別留意，同時(shí)在后續(xù)采樣中需防范某些地區(qū)樣品份數(shù)過(guò)少的問(wèn)題。

表6 不同地區(qū)樣品中鋁含量測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)

綜合市售樣品測(cè)定與結(jié)果分析可知，2021年湖南省市售豆制品中鋁的安全衛(wèi)生質(zhì)量較好，但岳陽(yáng)市與張家界市的非發(fā)酵性豆制品存在一定程度的鋁污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)引起充分重視。

3 結(jié)論

本研究利用超級(jí)微波消解優(yōu)化了ICP-MS測(cè)定豆制品中鋁元素含量的方法，該方法線性關(guān)系良好，檢出限、加標(biāo)回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差等能夠滿足檢測(cè)要求，適合豆制品中鋁元素含量的測(cè)定。

利用超級(jí)微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定了2021年湖南省市售豆制品中鋁元素的含量，并進(jìn)行了結(jié)果分析。此次抽取的1 088份豆制品樣品中僅有2份樣品超過(guò)了GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的含鋁添加劑在豆類制品中鋁殘留量限量標(biāo)準(zhǔn)，總體合格率達(dá)到了99.82%，因此湖南省市售豆制品中鋁的安全衛(wèi)生質(zhì)量較好。通過(guò)市售豆制品中鋁含量的類別差異分析與地區(qū)差異分析可知，岳陽(yáng)市與張家界市的非發(fā)酵性豆制品中鋁含量相對(duì)較高，存在一定程度的鋁污染風(fēng)險(xiǎn)，需要引起相關(guān)部門的重視。同時(shí)需要優(yōu)化抽樣方式，防范某些類別或者地區(qū)的樣本份數(shù)過(guò)少問(wèn)題。本研究的鋁含量測(cè)定與結(jié)果分析可為當(dāng)?shù)鼐用穸怪破泛侠砩攀程峁?shù)據(jù)參考，并為相關(guān)部門的監(jiān)督管理提供依據(jù)。下一步需要結(jié)合居民豆制品膳食水平，開展豆制品中鋁的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。