热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定

\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空间"在众多金属元素中，铝元素的丰度最大，约占地壳质量的8%左右。在自然界中，铝一般以氧化物、硫酸盐、硅酸盐、磷酸盐等形式存在，通常不会对生物体造成影响。铝是人体必需的一种元素，关系着人们的生长发育和身体健康。但铝作为金属元素，具有低度的特点，是一种具有蓄积性特征的物质，当人体摄入过量铝元素后或者长期摄入铝元素后，其可能在人体内大量蓄积，最终会影响人的中枢神经，引发消化系统紊乱的问题，导致人体正常代谢功能受到影响。热加工食品通过煎炸、烘烤等食品加工工艺，在赋予食品独特的色泽、风味的同时，还能延长食品的存储时间，一些热加工食品会通过添加铝添加剂来提升食品的口感，但过量的铝添加剂会导致食品中残留大量铝元素，给人体健康带来不良影响，所以测定热加工食品铝添加剂的铝元素非常重要。1.材料与方法1.1试验材料本研究采用NexION1000电感耦合器等离子体质谱仪、UV1901紫外可见分光光度计进行热加工食品的铝元素残留测定。采用控温电热板、高速粉碎机、匀浆机等处理食品样本。固相分光光度法采用硝酸-高氯酸-硫酸消解体系，标准溶液为[100mg/L，GBW（E）080219，批号：18052]。1.2样品前处理在热加工食品的测定领域中，除了要选择科学的检测方法外，还要适当做好样品的前处理，目前铝元素残留测定的前处理方法以干灰化法为主，湿法消解、微波消解等前处理方法也有着广泛应用。其中，干灰化法是应用最广泛的前处理方法，在《2014年国家食品污染与有害因素风险监测工作手册》中，明确了干灰化法在铝测定样品的前处理中是首要选择的方法。干灰化法具有污染小的特点，不易受高氯酸影响，但在高温条件下会生成难溶性氧化铝异构体，并且在前处理环节需要采用瓷坩埚，瓷坩埚对铝元素具有较强的吸附作用，可能导致最终测得的结果与实际存在偏差，影响样品的回收率。湿法消解在前处理中不需要采用特殊的仪器设备，可以一次性完成大量样品的处理，但在前处理过程中会消耗大量的酸，容易污染环境。微波消解是铝元素残留测定前处理中的研究热点，对样品的需求量较小，消解用时较短，用酸量较小，但采用微波消解法的成本较高，需要专门的仪器设备，且针对油脂含量较高的热加工食品时需要预消解。鉴于不同前处理方法的优缺点，本文出于环保和成本考虑，最终选择采用干灰化法对热加工食品样本进行前处理。使用高速粉碎机将面包粉碎，提取60g样本放入干燥箱，干燥箱内温度控制在85℃，干燥时间维持在4h。将处理好的样本放入石英坩埚，采用电炉进行碳化，将样本转入550℃马弗炉灰化，灰化4h冷却后，将样品放入容量瓶并掺入50mL硫酸溶液。1.3试验处理1.3.1固相分光光度法分别称取0.2mL、0.3mL、4.0mL、6.5mL、8.0mL、10.0mL、12.5mL铝标准溶液，将经过前处理后的样品放入8mL试管，将150g/l的乙酸-乙酸钠缓冲液和0.8mL的0.2%试铝灵溶液分别倒入样品管、标准管和空白管，将溶液摇匀后使用二次蒸馏水稀释到刻度，将样品放置15min，室温控制在20℃，在0.5cm比色皿中使用分光光度计的零管调零，于600nm处对吸光度进行测定，同时绘制标准曲线，随后计算铝元素的含量。1.3.2等离子体质谱法根据《食品安全国家标准》（GB5009.268-2016）对铝元素残留测定的要求，采用离子体质谱仪测定样本，将元素特定质量数（质荷比，m/z）定性，按照待测元素质谱信号和浓度成正比实施定量分析。1.3.3统计学方法计算两种检测方法任意两组检测数据的方差S2，采用F检验确定不同检测方法的精密度是否存在差异，按以下公式计算样本标准偏差：采用Excel记录整理数据，SPSS18.0软件处理数据，计数资料用%表示，用x2检验，P<0.05表示差异有统计学意义。2.结果2.1不同方法下铝元素残留测定结果与回收率根据表1检测结果所示，两种铝元素残留测定方法在七组样本中得到的检测结果存在明显差异，各组检测结果显示，固相分光光度法测定值更高，检测精度明显高于等离子体质谱法（P<0.05）。样品回收率为固相分光光度法更高，与等离子体质谱法的回收率差异较大（P<0.05）。2.2统计学比较称取面包样本0.5g，与100mg/L铝标准溶液混合，使样品中铝元素含量维持在100mg/kg，按照干灰化法对样本进行前处理后，采用两种检测方法分别对样本进行五次测定，测定结果见表2。根据表2的结果，采用F检测法判断两种检测方法在铝元素残留测定中是否存在明显差异，按公式（1）计算，最终得出结果分别为F计=1.25，F计=2.36，F表=6.39，F计<F表，计算结果说明两种检查方法在铝元素残留测定中的精密度差异无统计学意义（P<0.05）。3.讨论近年来，人们对铝元素毒性的研究愈发深入，大量研究成果和实际案例说明，铝元素在人体内大量积累后，会影响人体对其他微量元素的吸收和代谢，可能造成人体中枢神经受损、消化系统紊乱。1989年，世界卫生组织与联合国粮农组织正式将铝定义为食品污染物，开始重视控制食物中铝元素的含量。根据《中国居民膳食铝暴露风险评估》的内容，食品中使用含铝元素的添加剂是中国居民膳食面临铝暴露风险的主要因素，而居民使用铝制品盛装、储存和烹饪食物时，引起的铝元素迁移量以及食物中铝的本底值相较于使用铝添加剂显著更低。在热加工食品生产中，人为添加过量含铝的食品添加剂，会导致各类食品中的铝元素含量超标，给人体健康带来潜在威胁。我国虽然高度重视整顿热加工食品中铝元素含量超标的问题，并在大力监督和严格执法的过程中，杜绝了许多非法使用铝添加剂的问题，但一些流动摊贩售出的热加工食品中滥用铝添加剂的问题仍屡见不鲜，特殊的加工方式和售卖模式，导致此类铝添加剂滥用行为的监督和整改难度加大，成为含铝添加剂禁用执法监督过程中的薄弱环节，而选择一种合适的铝元素残留测定方法，对严格监管滥用铝添加剂的行为具有重要意义。2011年，JECFA将铝的每周耐受摄入量从7mg/kg.BW调整为2mg/kg.BW；欧盟设置的铝每周耐受摄入量为1mg/kg.BW。2014年，我国国家卫生和计划生育委员会等部门对铝食品添加剂的使用做出了明确规定，要求膨化食品生产中不能使用含铝的食品添加剂，小麦及其热加工食品不得使用硫酸铝钾、硫酸铝铵等铝添加剂。我国《面制食品中铝的测定》（GB/T5009.182-2003）各处的检测方法为铬天青S分光光度法，在实践中该方法还存在检验灵敏度低的问题，在热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定中还存在一定不足。因此，国内目前对食品中铝元素残留测定的研究呈现多样化的特点。目前，国内热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定中，最常用的检测方法有铬天青S分光光度法、等离子体质谱法、石墨炉原子吸收法，其中铬天青S分光光度法的运用最为广泛，在实际测定食品中的铝元素时，如何选择合适的检测方法成为困扰人们的一大难题。本文选择将等离子体质谱法作为研究方法之一，考虑到常用铝元素检测方法都是基于化学分析与原子吸收光谱法进行检测，各种方法都有灵敏度低的缺点，可能在面对低浓度铝残留时无法保证检测结果的精度，所以还选择采用固相分光光度法对热加工食品铝添加剂的铝元素进行测定。固相分光光度法是固相萃取技术与分光分度法相互融合的产物，具有污染小、富集倍数高、操作便捷、成本低等优势，在固相萃取时固相对分离物的吸附力大于溶解分离物的容积。等离子体质谱法与固相分光光度法相比灵敏度略低，但显著高于铬天青S分光光度法以及石墨炉原子吸收法，但当样本中的铝元素含量超过一定标准时可能导致离子源受到污染，需要对样品进行多倍体积的稀释，而在稀释后再测定铝元素，可能使测定结果和实际的偏差变大。本研究选择将面包等热加工食品作为研究样本，将面包样品分为七份，分别采用固相分光光度法与等离子体质谱法测定了样品中铝元素的含量。检测结果显示，两种方法在七组样本的检测中得出的检测结果存在差异，固相分光光度法在各组测定的数值都大于等离子体质谱法测定的数值，说明在铝元素残留测定精度上固相分光光度法的精度更高。研究结果显示，七组样品经过测定后，采用固相分光光度法的样品回收率高于等离子体质谱法，说明在热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定中，采用固相分光光度法引起的误差更小。在统计学比较上，两种方法在铝元素残留测定精密度上的差异不显著，缺乏统计学意义，说明两种检测方法都可以满足热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定的要求，检测结果的准确性以及样品回收率虽然存在一定差异，但F检测法测定结果显示两种检测方法在铝元素残留测定中没有明显差异，二者在检测精度上的差异较小，都适用于热加工食品铝添加剂的铝元素残留测定工作。但在两种方法中，固相分光光度法的灵敏