微波消解—電感耦合等離子體質譜法測定面制食品中的鋁

楊建興　董川

摘 要：目的：建立以過氧化氫-硝酸的混合體系進行微波消解處理樣品，運用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）法，對53份面制品中的鋁含量進行測定。結果：該方法的檢出限為0.3mg/kg，定量限為1.0mg/kg，線性相關系數為0.999 7，加標回收率為94.6%～105.4%，測定結果的相對標準偏差為0.3%～4.1%。結論：該方法操作簡單、分析速度快、檢出限低、線性范圍寬，適用于面制食品中鋁含量的測定。

關鍵詞：微波消解；ICP-MS；鋁；面制食品

中圖分類號 TS210.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）17-0149-03

Abstract：To establish a method for the determination of aluminum in 53 flour food by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）with microwave digestion for HNO3-H2O2. Results：The detection limit was 0.3mg/kg，quantitation limit was 1.0mg/kg，the linear correlation coefficient was 0.999 7 with the good recovery in the range of 94.6%～105.4%，and RSD was 0.3%～4.1%.Conclusions：This method has low detection limit，broad linear range with simple operation and quick analysis. It can be used for determining aluminum in flour food.

Key words：Microwave Digestion；ICP-MS；Aluminum；Flour food

在自然界中金屬元素廣泛存在，鋁元素就是其中一種。為了改善食品加工過程中的配方、工藝、口感等，人們會在面制品的加工過程中人為添加含有鋁的食品添加劑。由于含有鋁的食品添加劑在食品生產加工中使用比較廣泛，尤其是在糕點類、油炸類、饅頭等一些面制品的加工中作為食品添加劑大量使用，例如面粉增筋劑、化學發面劑、硫酸鋁鉀等[1-2]。現行食品安全國家標準食品添加劑使用標準GB2760-2014附錄A中規定，面制食品中鋁的殘留量應小于100mg/kg[3]。但是，在日常的生產加工過程中，一些食品從業者隨意超標超量添加含鋁食品添加劑，導致食用鋁含量超標食品，危害人體健康[4]。世界衛生組織（WHO）于1989年正式將鋁確定為食品污染物加以控制[5]。

現如今食品中鋁的檢測方法主要有比色分光法、原子吸收光譜分析法和電感耦合等離子體質譜分析法[6-7]。目前傳統方法采用比色分光光度計法，此方法在樣品前處理方面操作繁瑣、復雜，在比色過程中存在顯色不穩定等缺點；采用石墨爐原子吸收分光光度計法測定，需要選擇合適的石墨管，同時為改善原子化溫度選擇合適的基體改進劑，不僅價格昂貴操作也比較復雜。本文建立過氧化氫-硝酸樣品消解體系，采用微波化學平臺消解，ICP-MS方法檢測面制品中鋁元素的含量，在該技術的應用中對質譜檢測方法存在的一些干擾以及條件的設置進行了優化和探討，最終使得該方法操作簡便，方法檢出限低、標準曲線檢測線性范圍廣，系統干擾小。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑 （1）儀器：Agilent Technologies 7700e ICP-MS（美國安捷倫公司）；Ultral CLAVE 微波化學平臺（意大利邁爾斯通公司）。（2）試劑：鋁元素標準溶液 1 000μg/mL（國家鋼鐵材料測試中心）；硝酸：AR級；30%過氧化氫：AR級；實驗過程中樣品制備及標準溶液用水應符合GB/T6682-2008的實驗室一級用水要求。

1.2 方法

1.2.1 試驗條件

1.2.1.1 Ultral CLAVE微波化學平臺消解條件 采用微波化學平臺進行樣品前處理，優化過的微波消解程序條件見表1。

1.2.1.2 ICP-MS工作參數 使用調諧液對ICP-MS儀器進行自動調諧，使得儀器條件自動優化，靈敏度（0.1，1ppb）：Li≥3 000，Y≥10 000，Tl≥6 000；氧化物（156/140）≤2%，雙電荷（70/140）≤3%；分辨率（W10%）0.65～0.80amu，滿足儀器的穩定性和正常運行。

1.2.2 標準溶液配制 用5%HNO3水將鋁標準溶液稀釋至0.0，0.2μg/mL，0.4μg/mL，0.6μg/mL，0.8μg/mL，1.0μg/mL的標準溶液系列，以0.5μg/mL的鈧元素作為內標物，以5%HNO3水作為空白。

1.2.3 樣品處理 準確稱取0.2g的樣品，精確至0.001g，放入PTFE材質的微波消化管中，然后加入1.0mL雙氧水和3.0mLHNO3，按照微波化學平臺設定好的程序加熱消解。樣品消解完畢后冷卻至室溫，用純水定容至50mL塑料瓶中，同時做加標和樣品試劑空白的消解。

1.2.4 標準曲線的繪制及樣品測定 將儀器點火后吸入純水溶液讓儀器穩定20min，使用1ppb的調諧使用液對儀器進行自動調諧，用于調整儀器的使用狀態，通過調諧使儀器在整個質量范圍內滿足高靈敏度條件，同時將雙電荷和氧化物的值降到最低，通過儀器自動調諧讓各項指標達到測定的使用要求后，通過在線加入內標溶液的方式，按照標準曲線系列濃度、試劑空白、樣品溶液的順序分別引入到儀器中進行測定，繪制標準曲線，計算樣品含量。

2 結果與分析

2.1 全定量在線內標法 本文中面制品中鋁含量的測定采用ICP-MS法，受多原子復合離子微弱干擾和氮雙原子離子峰展寬微弱干擾，而且儀器靈敏度漂移和基體效應影響，鋁信號非常不穩定[8]，因此，采用在線內標法選用鈧元素做內標參考物，將進樣過程中樣品在線提升速率以及霧化器的霧化效率都達到最優。同時，儀器采用四級桿碰撞/反應池，大大降低干擾，不需要干擾方程校正，從而消除干擾，提高檢測靈敏度。

2.2 標準曲線的線性方程 以標準曲線濃度點為橫坐標，內標的比率為縱坐標，對標準溶液測定（n=3），繪制標準工作曲線，得到線性回歸方程，相關系數 r=0.999 7，相對標準偏差RSD在0.3%～5.3%，y=0.8870x+0.0051，表明本法在0.2～1.0μg/mL濃度范圍內呈良好線性關系。

2.3 方法檢出限和定量限 儀器檢出限的測定方法為測定樣品的空白溶液20次，按照空白信號值標準偏差的3倍比上標準曲線的斜率，按DL=3S/K計算出為0.001 2mg/L，方法的檢出限為0.3mg/kg（取0.2g樣品，定容體積50mL）。本法中以3倍的檢出限作為定量限，則為1.0mg/kg。

2.4 精密度和準確度 選擇4個有代表性的樣品，按前述1.2.3的方法處理樣品，對每個樣品測定6次，測定值的相對標準偏差（RSD值）即為該方法的精密度，RSD值為0.3%～4.1%。同樣選取5個有代表性的樣品，在樣品中加入0.5μg/mL標準溶液濃度點，按前述方法處理樣品進行消解處理，并測定加標回收實驗（準確度實驗），測定結果的回收率在94.6%～105.4%，表明ICP-MS方法對面制品中鋁的測定準確可靠。

2.5 抽檢樣品檢測結果 本次實驗樣品由當地食品藥品監管部門、市場監管、衛生等部門，分別對轄區的大型超市、餐飲店、食品生產企業等進行監督抽查，抽取面制樣品53份。根據現行食品安全國家標準食品添加劑使用標準GB2760-2014附錄A中規定，面制食品中鋁的殘留量應小于100mg/kg[4]，并對測定結果進行評價。測試樣品均檢出了鋁，其中有6份樣品鋁超標，主要是麻花、油香、桃酥、饅頭。抽檢的餐飲行業生產的油香、饅頭這些面制品鋁含量大多數嚴重超標，經分析這可能與這些行業從業人員對食品添加劑使用規范及用量要求缺乏了解，加工時隨意添加含鋁添加劑有關。當今，大型食品加工企業已經改用不含鋁的活性酵母對面制品進行發酵，所以應該倡導安全放心的酵母菌發酵工藝。

3 結論與建議

3.1 結論 本文采用硝酸-雙氧水微波消解、ICP-MS法測定面制品中的鋁，同時采用碰撞/反應池技術消除質譜干擾，采用在線內標的方法校正非質譜干擾。此方法快速、準確、檢出限低、靈敏度高，應用于大批量面制食品中鋁的測定能達到很好的檢測效果。

3.2 建議 通過對53份面制食品樣品進行檢測分析，根據結果發現個別種類樣品中鋁含量較高，這是為了讓其更加蓬松、口感酥脆，會加入含鋁添加劑，嚴重影響其安全性，應引起有關部門的重視，采取有效措施加以控制。為此，本文建議：（1）要想從源頭上控制面制食品中鋁污染，在不計自然帶入原則的前提下，監管部門重點在于限制含鋁食品添加劑的濫用。（2）借助食品安全月活動，向公眾發放、講解有關食品安全知識，讓老百姓認識到鋁元素污染對人體危害的嚴重性，提倡使用天然、安全、健康衛生的酵母來進行面制食品的發酵。（3）加強對市售的面制食品加強監管力度，定期進行樣品的隨機抽檢。（4）對從事食品生產、加工、管理的企業主管及操作人員，加強有關《食品安全法》的宣講和培訓，并正確引導和監督食品從業人員，嚴格限制含鋁食品添加劑的使用，從而讓我們的飲食更加健康。

參考文獻

[1]張加玲，劉桂英.人體鋁攝入的主要來源研究[J].中國衛生檢驗雜志，2007（11）：1934-1935.

[2]郭英.膨松劑在食品中應用的調查與研究分析[D].武漢：武漢工業學院，2011.

[3]中華人民共和國國家衛生和計劃生育委員會.GB2760-2014食品安全國家標準食品添加劑使用標準[S].北京：中國標準出版社，2015.

[4]胡賀文.2010-2012年791份面制食品和淀粉類食品中鋁殘留量調查分析[D].吉林：吉林大學，2013.

[5]裘立曉，徐奮奮，汪娌娜.食品中鋁測定前處理方法比較[J].中國衛生檢驗雜志，2011，21（4）：842-843.

[6]中華人民共和國衛生部.GB/T5009.182-2003食品衛生檢驗方法理化部分（二）.面制食品中鋁的測定[S].北京：中國標準出版社，2004.

[7]中華人民共和國衛生部.GB/T23374-2009食品中鋁的測定電感耦合等離子體質譜法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[8]劉正，張翠敏，王明海，等.微波消解-電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）測定鋼鐵及合金中總鋁和總硼含量[J].冶金分析，2007，27（5）：1-7. （責編：張宏民）