菠菜中鋁殘留量測定方法

王永姣，劉越，董靖，楊歡，雷娟娟，張亞鋒

西安市食品藥品檢驗所（西安 710054）

鋁普遍存在于自然界中，是地殼中最為豐富的元素之一。最初人們對鋁的認知是無毒無害的一種自然界常見的元素，被廣泛運用于日常生活的許多領域中，如制藥、炊飲具、容器、食品添加劑等。但隨著科技發展，人們對鋁的認知進一步深化，其負面的效應也逐步被了解。絕大多數人對鋁的負面效應的認識是攝入過多的鋁會導致老年癡呆、反應遲鈍、健忘等；其主要原因是由于生物體內過量的鋁破壞和干擾正常的生物代謝，減弱生物的抵抗力和適應能力。低濃度的鋁在人體的蓄積會對人體的神經系統、骨骼、腎臟、胃等器官造成不同程度的損害。菠菜作為大眾餐桌上綠色蔬菜的主打菜，市場需求在不斷增加，菠菜種植也隨之越來越廣泛，從菠菜的種植到使用過程可能受大氣污染、水體污染、土壤污染、農藥污染等[1-8]因素，那么對菠菜中的鋁殘留量[9-15]監測顯得尤為重要。國家已經頒布部分食品的鋁限量標準，但是市面上鋁超標事件時有發生。如菠菜鍋盔、綠饅頭（菠菜饃）中鋁超標，上述發酵面制品在《國家食品安全風險監測項目參考值》中規定鋁含量的本底為25 mg/kg，在制作過程中面粉與菠菜的比例尤為重要，否則就會出現由菠菜帶入而引起鋁超標，所以必須對原料菠菜中鋁殘留量進行有效的控制和監測。菠菜是大部分面制品中比較常用的配料，對于一些具有地方特色的食品中鋁殘留量及鋁污染的檢測[16-20]監管還是比較薄弱。針對某市隨機抽取不同菜市場上的新鮮菠菜和農戶自家種植的菠菜，采用微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法進行鋁含量的測定，為快速檢測菠菜這一大眾蔬菜中鋁的含量建立一種有效的分析方法，為其后期的利用和產品研發提供一定技術參考，并為指導面制品生產企業合理調配菠菜與面粉的比例提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體發射光譜儀（ICAP 7400，美國Thermo公司）；紫外可見分光光度計（Evolution 300，美國賽默飛公司）；微波消解儀（ETHOS UP，意大利MilestonesrL公司）；趕酸器（VB 15，美國LabTech公司）；超純水裝置（Mini-Q IntegraL，美國Millipore公司）。

鋁標準溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1713-2004，國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；粉絲粉條中鋁成分分析標準物質（GBW 10122 1609，標準值70.1±2.0 mg/kg，中國計量科學研究院）；硝酸（優級純，德國Merck公司）；硫酸、鹽酸、氨水、無水乙醇（分析純，國藥試劑有限公司）；對硝基苯酚、鉻天青S、乙二胺、聚乙二醇辛基苯醚（Triton X-100）、溴代十六烷基吡啶（CPB）、抗壞血酸（分析純）（Sigma試劑公司）。

試驗樣品菠菜1#、2#、4#、5#、6#（來自于市場監督抽檢農產品蔬菜類別中隨機樣）；菠菜7#、8#、9#、10#、11#、12#（來自于不同農戶種植樣）。

1.2 標準溶液配制

鋁標準溶液配制：精密量取適量1 000 μg/mL的鋁標準溶液，用體積分數5%硝酸逐級稀釋成0，0.50，2.00，5.00，8.00和10.00 μg/mL的標準系列工作溶液。

鋁標準使用液（1 μg/mL）：準確吸取0.50 mL鋁標準溶液，置于500 mL容量瓶中，用體積分數5%硝酸稀釋至刻度，混勻。

1.3 儀器工作參數

1.3.1 ICP-OES法

鋁分析譜線波長396.15 nm，功率1 150 W，輔助器流量0.5 L/min，等離子氣流量12 L/min，霧化氣氣體流量0.70 L/min，泵速50 r/min。

1.3.2 分光光度法

檢測波長636 nm；比色杯1.0 cm。

1.4 樣品前處理

1.4.1 ICP-OES法

粉絲粉條中鋁成分分析標準物質根據證書規定，在85 ℃恒溫干燥箱中干燥4 h。

根據GB 5009.268—2016第二法電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）中微波消解法，稱取0.2～0.5 g（精確至0.001 g，含水分較多的樣品可適當增加取樣量至1 g）樣品或準確移取1.00～3.00 mL液體樣品于微波消解罐中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在加熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加入5～10 mL硝酸，加蓋放置1 h或過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解（消解參考條件見表1）。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上，140 ℃趕酸至近干（剩余溶液肉眼觀察如黃豆大小即可），用超純水洗滌消解罐數次，合并洗液于50 mL量瓶中，用水定容至刻度，待測。同時做空白試驗。

表1 微波消解程序

1.4.2 分光光度法

分別吸取1.4.1的試樣消化液、空白溶液各1.00 mL分別置于25 mL具塞比色管中，加水至10 mL刻度。另取25 mL具塞比色管7支，分別加入0，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00和5.00 mL鋁標準使用溶液，并依次向各管中加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。向樣品管、空白管、標準管中滴加1滴1 g/L對硝基苯酚乙醇溶液，混勻，滴加氨水溶液（1+1）至淺黃色，滴加2.5%硝酸溶液至黃色剛剛消失，再多加1 mL，加入10 g/L抗壞血酸溶液1 mL，混勻后加1 g/L鉻天青S溶液3 mL，混勻后加3% Triton X-100溶液1 mL，3 g/L CPB溶液3 mL，3 mL乙二胺-鹽酸緩沖溶液，加水定容至25.0 mL，混勻，放置40 min。

1.5 測定

1.5.1 ICP-OES法

將鋁標準系列工作溶液注入電感耦合等離子體發射光譜儀中，測定鋁元素分析譜線的強度信號響應值，以鋁元素的濃度為橫坐標，其分析譜線強度響應值為縱坐標，繪制鋁標準曲線。將空白溶液和試樣溶液分別注入電感耦合等離子體質譜儀中，測定鋁元素分析譜線強度的信號響應值，根據標準曲線得到消解液中鋁元素的濃度，計算得出鋁的含量。

1.5.2 分光光度法

在500～660 nm范圍內掃描供試品和標準系列，確定最大吸收波長為636 nm，如表2所示，用1.0 cm比色皿以空白溶液為參比測定吸光度。以標準系列溶液中鋁的質量為橫坐標，以相應的吸光度值為縱坐標，并繪制標準曲線。根據消化液的吸光度值與標準曲線比定量。

表2 光譜掃描

1.6 方法間樣品結果比對

按照1.4的方法制備供試品溶液，按照1.5的方法測定樣品中鋁含量，結果見表3和圖1。結果表明2種方法存在顯著差異。同批次供試品中鋁含量測定ICP-OES法遠高于分光光度法。分光光度法在乙二胺-鹽酸緩沖液中并在Triton X-100和CPB存在下，三價鋁離子和鉻天青S反應生成藍綠色四元膠束，于最大波長處測定吸光度值與標準系列呈正比，這個顯色反應過程中對顯色試劑、顯色溶液的PH、顯色時間、測量時間及人員技術水平均有嚴格的要求，諸多因素的影響使得分光光度法的測量結果低于ICP-OES法，所以菠菜中鋁含量的測定方法主要以ICP-OES法為主要研究方向。

圖1 2種方法的比較

表3 2種方法的比較

2 結果與分析

2.1 方法的線性范圍、回歸方程

根據標準曲線的制作方法繪制鋁標準曲線，如圖2所示。在鋁的標準曲線中，其回歸方程為Y=10 961X+623.68，相關系數R2=1.000 0，回歸擬合效果較好。

圖2 標準曲線

2.2 加標回收率

表4 加標回收率

2.3 精密度試驗

吸取1.2小節中的5.00 μg/mL鋁標準工作溶液，注入電感耦合等離子體質譜儀中，按1.3小節的儀器工作條件進行6次平行測定，記錄鋁元素分析譜線強度的信號響應值，并計算相對標準偏差（relative standard deviation，SRSD）為0.64%，其小于3%，表明儀器精密度良好。

2.4 穩定性試驗

吸取1.4小節中的供試品溶液，分別在0，1，2，4，6，8，10，12和24 h進行測定，記錄鋁元素分析譜線強度的信號響應值，其SRSD為0.96%，表明樣品溶液在24 h內穩定性良好。

2.5 重復性試驗

取同一批次菠菜樣品，按1.4小節的樣品前處理方法平行制備6份樣品溶液，注入電感耦合等離子體發射光譜儀中進行測定，記錄并計算6份供試品中鋁的含量，結果見表5，計算得SRSD為1.3%，表明方法重復性良好。

表5 重復性試驗

2.6 準確度試驗

取粉絲粉條中鋁成分分析標準物質適量，按1.4小節的樣品前處理方法平行制備3份樣品溶液，注入電感耦合等離子體質譜儀中進行測定，記錄并計算3份供試品中鋁的含量，結果見表6，平均含量為69.0 mg/kg，在標準值68.1～72.1 mg/kg范圍內，表明方法準確性良好。

表6 準確度試驗

2.7 樣品含量測定

按1.4小節的樣品前處理方法制備12批次供試品溶液，并按1.3小節的儀器工作條件進行測定，記錄鋁元素分析譜線強度的信號響應值，計算每一批次供試品溶液中鋁的含量，結果見表7。

由表7可以看出，試驗測出菠菜中鋁的含量，需要折算出菠菜與面粉的確切比例，這樣才可以有效控制由菠菜帶入而引起鋁超標現象。2020年《國家食品安全風險監測項目參考值》中規定發酵面制品中鋁含量的本底為25 mg/kg，試驗測定的12批次菠菜中平均鋁含量約270 mg/kg，折算出1 kg面粉加入0.09 kg菠菜時，理論上含菠菜系列的發酵面制品能符合國家食品安全標準要求。

表7 樣品測定結果

3 結論

試驗建立微波消解-電感耦合等離子體發射光譜法測定菠菜中鋁含量的方法，并對比分光光度法與電感耦合等離子體發射光譜法測定同批次菠菜中鋁含量。結果表明，電感耦合等離子體發射光譜法操作簡單，選擇性好，靈敏度高，準確可靠等特點，鋁的線性范圍在0～10.00 μg/mL之間，相關系數（r）大于0.995，回收率在80%～120%之間。該方法適用于菠菜中鋁定量檢測及確證分析，可為菠菜為主要配菜的發酵面制品中鋁的監管提供技術支持。