熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定

在眾多金屬元素中，鋁元素的豐度最大，約占地殼質(zhì)量的8%左右。在自然界中，鋁一般以氧化物、硫酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等形式存在，通常不會對生物體造成影響。鋁是人體必需的一種元素，關(guān)系著人們的生長發(fā)育和身體健康。但鋁作為金屬元素，具有低度的特點，是一種具有蓄積性特征的物質(zhì)，當(dāng)人體攝入過量鋁元素后或者長期攝入鋁元素后，其可能在人體內(nèi)大量蓄積，最終會影響人的中樞神經(jīng)，引發(fā)消化系統(tǒng)紊亂的問題，導(dǎo)致人體正常代謝功能受到影響。熱加工食品通過煎炸、烘烤等食品加工工藝，在賦予食品獨特的色澤、風(fēng)味的同時，還能延長食品的存儲時間，一些熱加工食品會通過添加鋁添加劑來提升食品的口感，但過量的鋁添加劑會導(dǎo)致食品中殘留大量鋁元素，給人體健康帶來不良影響，所以測定熱加工食品鋁添加劑的鋁元素非常重要。

1.材料與方法

1.1 試驗材料

本研究采用NexION 1000電感耦合器等離子體質(zhì)譜儀、UV1901紫外可見分光光度計進行熱加工食品的鋁元素殘留測定。采用控溫電熱板、高速粉碎機、勻漿機等處理食品樣本。固相分光光度法采用硝酸-高氯酸-硫酸消解體系，標準溶液為[100mg/L，GBW（E）080219，批號：18052]。

1.2 樣品前處理

在熱加工食品的測定領(lǐng)域中，除了要選擇科學(xué)的檢測方法外，還要適當(dāng)做好樣品的前處理，目前鋁元素殘留測定的前處理方法以干灰化法為主，濕法消解、微波消解等前處理方法也有著廣泛應(yīng)用。其中，干灰化法是應(yīng)用最廣泛的前處理方法，在《2014年國家食品污染與有害因素風(fēng)險監(jiān)測工作手冊》中，明確了干灰化法在鋁測定樣品的前處理中是首要選擇的方法。干灰化法具有污染小的特點，不易受高氯酸影響，但在高溫條件下會生成難溶性氧化鋁異構(gòu)體，并且在前處理環(huán)節(jié)需要采用瓷坩堝，瓷坩堝對鋁元素具有較強的吸附作用，可能導(dǎo)致最終測得的結(jié)果與實際存在偏差，影響樣品的回收率。濕法消解在前處理中不需要采用特殊的儀器設(shè)備，可以一次性完成大量樣品的處理，但在前處理過程中會消耗大量的酸，容易污染環(huán)境。微波消解是鋁元素殘留測定前處理中的研究熱點，對樣品的需求量較小，消解用時較短，用酸量較小，但采用微波消解法的成本較高，需要專門的儀器設(shè)備，且針對油脂含量較高的熱加工食品時需要預(yù)消解。鑒于不同前處理方法的優(yōu)缺點，本文出于環(huán)保和成本考慮，最終選擇采用干灰化法對熱加工食品樣本進行前處理。

使用高速粉碎機將面包粉碎，提取60g樣本放入干燥箱，干燥箱內(nèi)溫度控制在85℃，干燥時間維持在4h。將處理好的樣本放入石英坩堝，采用電爐進行碳化，將樣本轉(zhuǎn)入550℃馬弗爐灰化，灰化4h冷卻后，將樣品放入容量瓶并摻入50mL硫酸溶液。

1.3 試驗處理

1.3.1 固相分光光度法

分別稱取0.2mL、0.3mL、4.0mL、6.5mL、8.0mL、10.0mL、12.5mL鋁標準溶液，將經(jīng)過前處理后的樣品放入8mL試管，將150g/l的乙酸-乙酸鈉緩沖液和0.8mL的0.2%試鋁靈溶液分別倒入樣品管、標準管和空白管，將溶液搖勻后使用二次蒸餾水稀釋到刻度，將樣品放置15min，室溫控制在20℃，在0.5cm比色皿中使用分光光度計的零管調(diào)零，于600nm處對吸光度進行測定，同時繪制標準曲線，隨后計算鋁元素的含量。

1.3.2 等離子體質(zhì)譜法

根據(jù)《食品安全國家標準》（GB 5009.268-2016）對鋁元素殘留測定的要求，采用離子體質(zhì)譜儀測定樣本，將元素特定質(zhì)量數(shù)（質(zhì)荷比，m/z）定性，按照待測元素質(zhì)譜信號和濃度成正比實施定量分析。

1.3.3 統(tǒng)計學(xué)方法

計算兩種檢測方法任意兩組檢測數(shù)據(jù)的方差S2，采用F檢驗確定不同檢測方法的精密度是否存在差異，按以下公式計算樣本標準偏差：

采用Excel記錄整理數(shù)據(jù)，SPSS 18.0軟件處理數(shù)據(jù)，計數(shù)資料用%表示，用x2檢驗，P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.結(jié)果

2.1 不同方法下鋁元素殘留測定結(jié)果與回收率

根據(jù)表1檢測結(jié)果所示，兩種鋁元素殘留測定方法在七組樣本中得到的檢測結(jié)果存在明顯差異，各組檢測結(jié)果顯示，固相分光光度法測定值更高，檢測精度明顯高于等離子體質(zhì)譜法（P<0.05）。樣品回收率為固相分光光度法更高，與等離子體質(zhì)譜法的回收率差異較大（P<0.05）。

2.2 統(tǒng)計學(xué)比較

稱取面包樣本0.5g，與100mg/L鋁標準溶液混合，使樣品中鋁元素含量維持在100mg/kg，按照干灰化法對樣本進行前處理后，采用兩種檢測方法分別對樣本進行五次測定，測定結(jié)果見表2。

根據(jù)表2的結(jié)果，采用F檢測法判斷兩種檢測方法在鋁元素殘留測定中是否存在明顯差異，按公式（1）計算，最終得出結(jié)果分別為F計=1.25，F(xiàn)計=2.36，F(xiàn)表=6.39，F(xiàn)計<F表，計算結(jié)果說明兩種檢查方法在鋁元素殘留測定中的精密度差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

3.討論

近年來，人們對鋁元素毒性的研究愈發(fā)深入，大量研究成果和實際案例說明，鋁元素在人體內(nèi)大量積累后，會影響人體對其他微量元素的吸收和代謝，可能造成人體中樞神經(jīng)受損、消化系統(tǒng)紊亂。1989年，世界衛(wèi)生組織與聯(lián)合國糧農(nóng)組織正式將鋁定義為食品污染物，開始重視控制食物中鋁元素的含量。根據(jù)《中國居民膳食鋁暴露風(fēng)險評估》的內(nèi)容，食品中使用含鋁元素的添加劑是中國居民膳食面臨鋁暴露風(fēng)險的主要因素，而居民使用鋁制品盛裝、儲存和烹飪食物時，引起的鋁元素遷移量以及食物中鋁的本底值相較于使用鋁添加劑顯著更低。在熱加工食品生產(chǎn)中，人為添加過量含鋁的食品添加劑，會導(dǎo)致各類食品中的鋁元素含量超標，給人體健康帶來潛在威脅。我國雖然高度重視整頓熱加工食品中鋁元素含量超標的問題，并在大力監(jiān)督和嚴格執(zhí)法的過程中，杜絕了許多非法使用鋁添加劑的問題，但一些流動攤販售出的熱加工食品中濫用鋁添加劑的問題仍屢見不鮮，特殊的加工方式和售賣模式，導(dǎo)致此類鋁添加劑濫用行為的監(jiān)督和整改難度加大，成為含鋁添加劑禁用執(zhí)法監(jiān)督過程中的薄弱環(huán)節(jié)，而選擇一種合適的鋁元素殘留測定方法，對嚴格監(jiān)管濫用鋁添加劑的行為具有重要意義。

2011年，JECFA將鋁的每周耐受攝入量從7mg/kg.BW調(diào)整為2mg/kg.BW；歐盟設(shè)置的鋁每周耐受攝入量為1mg/kg.BW。2014年，我國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會等部門對鋁食品添加劑的使用做出了明確規(guī)定，要求膨化食品生產(chǎn)中不能使用含鋁的食品添加劑，小麥及其熱加工食品不得使用硫酸鋁鉀、硫酸鋁銨等鋁添加劑。我國《面制食品中鋁的測定》（GB/T5009.182-2003）各處的檢測方法為鉻天青S分光光度法，在實踐中該方法還存在檢驗靈敏度低的問題，在熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定中還存在一定不足。因此，國內(nèi)目前對食品中鋁元素殘留測定的研究呈現(xiàn)多樣化的特點。目前，國內(nèi)熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定中，最常用的檢測方法有鉻天青S分光光度法、等離子體質(zhì)譜法、石墨爐原子吸收法，其中鉻天青S分光光度法的運用最為廣泛，在實際測定食品中的鋁元素時，如何選擇合適的檢測方法成為困擾人們的一大難題。

本文選擇將等離子體質(zhì)譜法作為研究方法之一，考慮到常用鋁元素檢測方法都是基于化學(xué)分析與原子吸收光譜法進行檢測，各種方法都有靈敏度低的缺點，可能在面對低濃度鋁殘留時無法保證檢測結(jié)果的精度，所以還選擇采用固相分光光度法對熱加工食品鋁添加劑的鋁元素進行測定。固相分光光度法是固相萃取技術(shù)與分光分度法相互融合的產(chǎn)物，具有污染小、富集倍數(shù)高、操作便捷、成本低等優(yōu)勢，在固相萃取時固相對分離物的吸附力大于溶解分離物的容積。等離子體質(zhì)譜法與固相分光光度法相比靈敏度略低，但顯著高于鉻天青S分光光度法以及石墨爐原子吸收法，但當(dāng)樣本中的鋁元素含量超過一定標準時可能導(dǎo)致離子源受到污染，需要對樣品進行多倍體積的稀釋，而在稀釋后再測定鋁元素，可能使測定結(jié)果和實際的偏差變大。

本研究選擇將面包等熱加工食品作為研究樣本，將面包樣品分為七份，分別采用固相分光光度法與等離子體質(zhì)譜法測定了樣品中鋁元素的含量。檢測結(jié)果顯示，兩種方法在七組樣本的檢測中得出的檢測結(jié)果存在差異，固相分光光度法在各組測定的數(shù)值都大于等離子體質(zhì)譜法測定的數(shù)值，說明在鋁元素殘留測定精度上固相分光光度法的精度更高。研究結(jié)果顯示，七組樣品經(jīng)過測定后，采用固相分光光度法的樣品回收率高于等離子體質(zhì)譜法，說明在熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定中，采用固相分光光度法引起的誤差更小。在統(tǒng)計學(xué)比較上，兩種方法在鋁元素殘留測定精密度上的差異不顯著，缺乏統(tǒng)計學(xué)意義，說明兩種檢測方法都可以滿足熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定的要求，檢測結(jié)果的準確性以及樣品回收率雖然存在一定差異，但F檢測法測定結(jié)果顯示兩種檢測方法在鋁元素殘留測定中沒有明顯差異，二者在檢測精度上的差異較小，都適用于熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定工作。但在兩種方法中，固相分光光度法的靈敏度更高，再加上對專業(yè)儀器設(shè)備的依賴性較小，操作更加便捷，建議在實際測定食品中的鋁元素時，將固相分光光度法作為首要選擇的對象。

小結(jié)

本研究結(jié)果證明了不同檢測方法在熱加工食品鋁添加劑的鋁元素殘留測定中的價值，認為固相分光光度法更值得應(yīng)用和推廣，其能滿足食品檢測對樣品回收率和檢測精度的要求，準確識別食品中的鋁元素含量，為落實熱加工食品的監(jiān)管與執(zhí)法創(chuàng)造良好條件，更好地保障我國食品衛(wèi)生安全。

作者簡介

劉超穎（1978.01-），女，蒙古族，遼寧凌源人，本科，中級質(zhì)量工程師；研究方向：食品質(zhì)量與安全。