箬葉中重金屬在不同食品模擬物中的遷移情況

劉立萍，羅宏泉，沈宏桂，王 寧，蔡愛君，楊 兵

（1.懷化市食品藥品檢驗所，湖南 懷化 418000；2.懷化市產商品質量監督檢驗所，湖南 懷化 418000）

重金屬是指密度大于5、原子量大于55的金屬元素［1］，食品包裝材料中重金屬遷移是危害食品安全的首要潛在因素。重金屬鉛、鎘、汞、砷、鉻是食品安全國家標準（包括食品接觸材料與制品標準）限量的重金屬污染物質，能在人體多種組織中長期累積［2］，對人身體健康危害極大。其中，鉛能導致永久性的神經損傷、腦損傷，甚至會導致死亡［3］；鎘會損害血管，導致組織缺血，引起多系統損傷；汞主要影響人的神經系統，且會遺傳相關病癥給后代［4］；砷與人體細胞中的酶系統結合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，從而引起慢性砷中毒，可表現為消化系統癥狀、神經系統癥狀和皮膚病變等，并可致癌。曾經在日本發生的水俁病和骨痛病，就是典型的汞中毒和鎘中毒疾病［5］。因此，食品包裝材料中重金屬大量遷移，不但直接影響食品安全，而且嚴重危害人們身體健康。因此，食品包裝材料的安全問題引起了人們的普遍關注。近年來，食品包裝材料中重金屬遷移成為研究熱點，但主要集中在食品接觸材料與制品的工業產品等方面［6-9］，對天然食品包裝材料涉及較少。

箬葉是我國主要的天然食品包裝材料，是禾本科、箬竹屬植物的葉，主要分布在長江流域以南地區，資源非常豐富，特別是武陵山區［6］。近年來，已有關于箬葉中金屬元素遷移的報道［10-12］。閆榮玲等［10］用3片粽葉放入300 mL水中持續煮沸30 min，分析了粽葉中稀土元素析出的情況；石艷等［11］研究了用返青箬葉包裹的粽子經水蒸和水煮后，返青箬葉中銅遷移到粽子里的情況。結果發現，返青粽葉中銅離子在煮熟工藝中充分遷移；陳召桂等［12］研究了用返青箬葉包裹含油、含糖、含堿和含鹽的大米粽子經燒煮后，返青箬葉中銅遷移到米粽里的情況。結果發現，高鹽和高油對銅離子遷移有利，使用返青粽葉包裹的堿水粽銅遷移量較為可控。前述文獻對物質遷移影響因素的考慮比較局限，沒有考慮被包裹食品性質的穩定性，對返青箬葉的使用量、加熱時間和加熱介質用量等沒有作出明確說明，沒有準確提出遷移量的概念，更沒有準確測定返青粽葉銅向食品中遷移的遷移量。

本研究擬結合實際、參考國家標準［13-14］，選擇客觀穩定的食品模擬物，量化食品模擬物和箬葉的量，固定加熱溫度和時間，對箬葉中重金屬的遷移情況進行量化分析，為食品包裝用箬葉的質量安全控制提供理論依據，也為研究其他天然食品接觸材料中重金屬遷移提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

箬葉（于2020年12月4日隨機采自懷化市新晃縣晃州鎮丁字坳村一山坡上，山坡背陽，海拔高度440米，經度109.1535，緯度27.4017，箬竹為優勢種，伴生少量灌木；采摘的鮮葉樣品為一年生，采回立即處理或冷凍保存）；鉻標準物質（1000μg/mL，GSB 04-1723-2004a，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；鎘標準物質（1000μg/mL，GBW 08612，中國計量科學研究院）；鉛標準物質（1000 μg/mL，GBW 08619，中國計量科學研究院）；砷標準物質（1000μg/mL，GBW 08611，中國計量科學研究院）；汞標準物質（1000μg/mL，GBW（E））081593，北京海岸鴻蒙標準物質技術有限責任公司）；茶葉標準物質（GBW10016a（GSB-7a），中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所）；硝酸（賽默飛世爾科技（中國）有限公司）。

水為超純水；以下溶液為水溶液，所用試劑，除另有規定外，均為優級純試劑。設定超純水、氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液；碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷為食品模擬物；4%（v/v）硝酸溶液；5%（v/v）鹽酸溶液；氫氧化鉀（5 g/L）；硼氫化鉀［20 g/L，20 g硼氫化鉀溶于1L氫氧化鉀（5 g/L）］；硫脲+抗壞血酸溶液（取10 g硫脲，加80 mL水，加熱溶解，冷卻后加10 g抗壞血酸，稀釋至100 mL）。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器

ICE原子吸收光譜儀（賽默飛世爾科技（中國）有限公司）；ETHOSUP高效微波消解儀（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；VB24 PLUS智能樣品處理器（天津博納艾杰科技有限公司）；ED16智能樣品處理器（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；FD-15-T250A中藥材高速粉碎機（上海市閔行區艦艇工貿有限公司）；AFS-9700原子熒光光譜儀（北京海光儀器有限公司）；ME204/02電子分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；Milli-Q超純水處理系統（美國Millipore公司）；GZX-9140MBE電熱恒溫干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2.2 選擇食品模擬物

以箬葉作內包裝材料的食品主要是蒸煮類糕點，如堿水粽子（堿性食品）、原味粽子（無調料食品）、肉粽子（含油食品）、甜藤粑粑（含糖食品）、懷化粉糍粑（含糖和含油食品）、鹽菜粑粑（含鹽食品）和酸菜粑粑（含鹽酸性食品），等等。這些食品的蒸煮介質都是水。結合應用實際和國家標準［13］，本試驗選擇超純水、2.5 g/100 mL氯化鈉溶液、4%（V/V）乙酸溶液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、10 g/100 mL蔗糖溶液和正己烷為食品模擬物。選用色譜純正己烷代替油脂模擬物，符合國家標準［13］的規定。

1.2.3 箬葉預處理

（1）鮮葉處理：將箬葉鮮葉先后用自來水和超純水洗凈，60℃烘干4～6 h，粉碎，過42目標準篩，封裝備用，得未處理箬葉樣品。

（2）遷移試驗后箬葉處理：將箬葉洗凈瀝干，剪成4～9 cm2的碎片。取6個1000 mL帶磨口塞的廣口瓶，分別量取上述6種食品模擬物各900 mL，稱取箬葉25 g置于各廣口瓶，使箬葉完全浸沒在食品模擬物中，蓋好磨口塞。將盛有正己烷的廣口瓶置于55℃電熱恒溫干燥箱中保溫24 h，盛有其他食品模擬物的廣口瓶置于100℃電熱恒溫干燥箱中保溫24 h，使箬葉中的重金屬目標元素向食品模擬物中充分遷移，然后取出，冷卻，洗凈表面殘留的食品模擬物，105℃烘干，粉碎，過42目標準篩，封裝備用，得遷移試驗樣品。重復一次試驗。

1.2.4 標準曲線繪制

用4%（V/V）硝酸溶液為標準物質稀釋液，按照國家標準［15-17］，用石墨爐原子吸收光譜法繪制鉛、鎘和鉻標準曲線。以5%（v/v）鹽酸溶液為標準物質稀釋液，按照國家標準［18-19］，用原子熒光光譜法繪制砷和汞標準曲線。

1.2.5 試樣微波消解和目標元素測定

稱取箬葉干粉0.4～0.5 g（精確到0.0001 g）于消解罐內，加入7 mL硝酸，蓋緊放置4 h以上，按ETHOSUP高效微波消解儀的操作規程，按表1的消解條件，對試樣進行消解，用VB24 PLUS智能樣品處理器趕酸，至剩余試液1～2 mL，轉移到25 mL容量瓶；測定鉛、鎘和鉻元素時，用4%（v/v）硝酸溶液洗滌消解罐4～5次，洗滌液并入容量瓶，用4%（v/v）硝酸溶液定容至刻度，混勻，干過濾。測定汞和砷元素時，用5%（v/v）鹽酸溶液洗滌消解罐4～5次，洗滌液并入容量瓶，用5%（v/v）鹽酸溶液定容至刻度，混勻，干過濾。按1.2.4繪制標準曲線方法測定目標元素。

表1 高效微波消解程序Table 1 Efficient microwave digestion procedure

2 結果與分析

2.1 試驗結果

2.1.1 標準系列測定

按1.2.4標準曲線方法，對5種目標元素標準系列進行測定，所得標準曲線方程、相關系數和檢出限如表2。

表2 5種元素標準系列濃度測定結果Table 2 Determination results of standard series concentration of five elements

表2標準系列測定結果顯示，在所選5種目標元素的系列濃度范圍內，標準曲線相關系數均大于0.995，線性關系良好，檢出限符合試驗技術要求。

2.1.2 重金屬遷移試驗結果

按1.2.3方法對箬葉樣本進行目標元素遷移試驗，以茶葉標準物質測定為質控方式，對遷移試驗前后樣品中目標元素含量比較計算，得到目標元素向食品模擬物中遷移的遷移率和遷移量。試驗結果如表3。其中，遷移量為箬葉向每升食品模擬物中遷移的重金屬的毫克數，遷移率為箬葉中重金屬遷移到食品模擬物中的百分率。

表3 箬葉中5種重金屬元素在食品模擬物中的遷移情況Table 3 Migration of five heavy metals in I.tessellatus leaves to food simulants

2.2 結果分析

2.2.1 食品模擬物保溫溫度和時間的選擇

通過對民間和食品工業企業調查，發現以箬葉作為內包裝材料的食品，熟制方式絕大多數以蒸煮為主，熟制時間長短不一，時間最短的為20 min，最長的需要20 h左右，國家標準［20-23］中特定遷移條件溫度最高為100℃，時間最長24 h。所以根據實際應用和參考國家標準，本遷移試驗時間設定為24 h，溫度設定為100℃；正己烷的沸點為69℃，對正己烷模擬物的遷移試驗溫度設定為55℃，符合國家標準［13］關于一次性使用的食品接觸材料和制品特定遷移試驗條件選擇的規定。

2.2.2 箬葉樣品質量和模擬物體積的選擇

國家標準［14］對試樣接觸面積與食品模擬物體積比要求為6 dm2的接觸面積對應1 L食品模擬物。本試驗為獲取足夠試樣，稱取單片面積為4～9 cm2的箬葉碎片25 g，全部浸沒于900 mL食品模擬物中。分別測量3份25 g試樣單面面積，平均面積為12.48 dm2，是標準要求的2.08倍，即12.48 dm2對應0.9 L食品模擬物，本試驗條件比國家標準［14］更嚴苛。

2.2.3 箬葉中5種重金屬在不同性質食品模擬物中遷移情況

遷移量為箬葉向每升食品模擬物中遷移的重金屬的毫克數，遷移率為箬葉中重金屬遷移到食品模擬物中的百分率。食品中鉛、鎘、鉻、汞、砷的檢測國家標準方法［15-19］規定，測定結果精密度均不得超過20%。因此，表3中目標元素遷移率絕對值小于等于20%的試驗被認為該元素在相應的食品模擬物中遷移不明顯。我國現行食品接觸用無機材料及制品國家標準對重金屬遷移量有不同的限量規定。歸納見表4。表4綜合歸納了4個不同國家標準［20-23］中鉛、鎘、鉻、砷遷移量的限量指標，最嚴苛的限量分別為0.05 mg/L、0.02 mg/L、2.0 mg/L和0.04 mg/L；并且主要對重金屬鉛和鎘提出限量。

表4 幾種食品接觸用無機材料及制品中重金屬遷移量限量（mg/L）Table 4 Migration limits of heavy metal in several food contact materials and products for cooking

表3結果顯示，未處理的箬葉中鉛含量為1.237 mg/kg。遷移試驗后，鉛在食品模擬物4%（v/v）乙酸溶液和正己烷中發生明顯遷移，遷移率分別為37.51%和30.96%，遷移量為0.013 mg/L和0.011 mg/L，小于表4中所有產品鉛的遷移量限量規定，在其他食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中鎘含量為0.037 mg/kg，遷移試驗后，鎘在食品模擬物氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）和4%（v/v）乙酸溶液中發生明顯遷移，遷移率分別為24.32%和21.62%，計算得遷移量均為0.0002 mg/L，遠小于表4中所有產品鎘的遷移量限量規定，在其他食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中鉻含量為10.08 mg/kg，遷移試驗后，鉻在所有食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中砷含量為0.226 mg/kg，遷移試驗后，砷在所有食品模擬物中發生明顯遷移，在超純水、氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液、緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷中的遷移率分別為85.40%、46.46%、86.73%、89.82%、74.34%和53.98%，遷移量分別為0.0054 mg/L、0.0029 mg/L、0.0054 mg/L、0.0056 mg/L、0.0047 mg/L和0.0034 mg/L，小于表4中所有產品砷的遷移量限量規定。未處理箬葉中汞含量為0.289 mg/kg，遷移試驗后，汞在所有食品模擬物中遷移不明顯。因此，研究中所用箬葉作為食品包裝材料是安全的。

以上試驗說明，箬葉中的5種重金屬在不同食品模擬物中遷移，砷遷移的活性最強，鉻和汞遷移活性最弱。酸性和含油食品有利于箬葉中鉛遷移，酸性和含鹽食品有利于鎘遷移；鉛、砷和鎘是箬葉中重金屬遷移的風險指標。目前，我國食品包裝材料及制品國家標準沒有覆蓋天然食品包裝材料，要制定食品包裝用箬葉重金屬遷移量的限量標準，仍需要收集大量不同地區的樣本，進一步積累相關研究數據。

3 結論

本研究中的5種重金屬污染物，鉛、砷和鎘3種元素是食品包裝用箬葉中重金屬遷移的風險指標。參照我國現行食品接觸材料與制品國家標準，本研究中所用箬葉作為食品包裝材料是安全的。食品包裝用箬葉中鉛、砷、汞和鎘含量閥值是多少，才能使其遷移量符合我國食品接觸材料與制品現行國家標準中相應的限量規定，有待進一步研究。