鋁箔餐盒中鈹、鉛、砷、鉻、鎘、汞6種金屬元素遷移量的研究

◎ 周 磊，張曉曼

（安徽省鋁制品質量監督檢驗中心，安徽 濉溪 235100）

目前，鋁箔餐盒已成為被廣泛應用的一種餐具，其主要采用3 系或8 系鋁合金為原材料，經冷軋或熱軋成厚度均勻、表面光滑、無異味的鋁箔母卷，再經過專用設備和模具一次性全自動冷沖壓成形[1]。這種餐具有產品市場廣、普及面大等特點，在日常使用過程中，其中的重金屬元素如鉛、砷、汞、鉻、鈹和鎘等發生遷移后會對人們的身體健康產生危害。因此，我國發布的食品接觸材料及制品相關的食品安全系列國家標準對有害物質的限量作出明確的規定[2-3]。隨著使用再生鋁合金生產變形鋁合金板帶箔技術水平的提升，使用再生鋁合金箔材生產的食品餐盒已經進入消費流通環節，因此有必要對使用再生鋁合金箔鋁箔餐盒中有害元素含量進行監測分析。

本實驗結合國家標準，以體積分數為4%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙醇溶液為食品模擬液，用電感耦合等離子體質譜儀分別對6 種鋁箔餐盒進行檢測，測定鋁箔餐盒中6種金屬元素的遷移量，同時用電感耦合等離子體發射光譜儀對6 種鋁箔餐盒的原材料鋁箔中6 種金屬元素進行檢測對照。希望能為鋁箔餐盒質量與安全指標的研究和產品標準制修訂提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

元素標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸（優級純）、鹽酸（優級純）、氫氧化鈉（優級純）、硼氫化鈉（98%）、乙酸（分析純）、丙酮（分析純）以及無水乙醇（95%）均為國藥集團化學試劑有限公司；實驗室用水為一級水。

1.2 儀器與設備

PF32 原子熒光分光光度計，北京普析；7400 電感耦合等離子體發射光譜儀，美國賽默飛； NexION350X電感耦合等離子體質譜儀，美國PE 公司；實驗室用玻璃器皿用鹽酸溶液（1∶3）浸泡24 h。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

鋁箔餐盒原材料（鋁箔）中金屬元素的測定樣品前處理：用丙酮溶液將鋁箔餐盒原材料（鋁箔）表面擦洗干凈，60 ℃烘干待用。按照GB/T 20975 系列標準的檢測方法對樣品進行處理、定容[4-6]。汞含量的測定（氫化物發生-原子熒光光譜法）：取1.000 g 樣品置于400 mL 燒杯中，加入30 mL 混合酸，蓋上表面皿，于恒溫水浴（90±5）℃保持20 min，冷卻，移入100 mL容量瓶中，混勻；砷含量的測定：取0.500 0 g 樣品置于30 mL 燒杯中，加入20 mL 混合酸，低溫加熱蒸發至5 mL，加入鹽酸沖洗，移入100 mL 容量瓶中，加入10 mL 硫脲-抗壞血酸溶液，用鹽酸稀釋至刻度。鉛、鈹、鉻、鎘元素的測定（ICP-OES 法）：稱取0.500 0 g 樣品置于250 mL 燒杯中加入25 mL 混合酸，待劇烈反應停止后，低溫加熱分解至試料完全溶解，冷卻至室溫，定容到100 mL 容量瓶中。

鋁箔餐具中金屬元素遷移量的測定（ICP-MS 法）樣品前處理：鋁箔餐盒按照《食品國家安全標準 食品接觸用金屬材料及制品》（GB 4806.9—2016）規定，以體積分數為4%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙醇為食品模擬液，按照《食品安全國家標準 食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則》（GB 5009.156—2016）的要求進行遷移試驗[2-3]。將3 種模擬液（體積分數為4%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙酸溶液、體積分數為10%的乙醇溶液）分別加入到餐盒中并密封，按照常溫30 min、常溫1 h、常溫24 h 以及100 ℃加熱10 min 的遷移試驗條件，浸泡完成后取混合均勻的樣品溶液于50 mL 容量瓶中，添加適量硝酸使該溶液中硝酸濃度約為5%（體積分數）。

1.3.2 溶液配制

（1）標準中間溶液。準確吸取金屬標準溶液（100 mg·mL-1）1 mL 置于100 mL 棕色容量瓶中，加入5 mL 硝酸溶液定容至刻度，配制鉛、砷、鉻、鉻、鈹的標準中間溶液的濃度為1 mg·mL-1，汞的標準中間溶液濃度為100 ng·mL-1。

（2）根據試液中的鋁含量，移取適量的鋁基體溶液，使標準溶液中的鋁量與測試試液中的鋁量基本一致，加入適量待測元素的標準中間溶液，使標準曲線溶液的酸度與待測試液的酸度基本一致，用水稀釋到刻度。鉛、鎘、鈹的標準工作溶液為0 μg·mL-1、0.04 μg·mL-1、0.08 μg·mL-1、0.12 μg·mL-1、0.16 μg·mL-1和0.20 μg·mL-1；鉻的標準工作溶液為0 μg·mL-1、0.1 μg·mL-1、0.2 μg·mL-1、0.3 μg·mL-1、0.4 μg·mL-1和0.5 μg·mL-1； 汞的標準工作溶液為0 ng·mL-1、0.1 ng·mL-1、0.2 ng·mL-1、0.4 ng·mL-1、0.8 ng·mL-1和1.0 ng·mL-1； 砷的標準工作濃度為0 ng·mL-1、0.5 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.0 ng·mL-1、3.0 ng·mL-1和4.0 ng·mL-1。

（3）用4%的乙酸溶液、10%的乙酸溶液、10%的乙醇溶液配制適當濃度的混合標準工作溶液。其濃度系列見表1。

表1 6 種金屬元素混合標準工作溶液表

（4）溶劑配制。體積分數為4%的乙酸溶液：用量筒取40 mL 乙酸溶液，緩慢加入一級水，定容到1 000 mL 容量瓶中。體積分數為10%的乙酸溶液：用量筒取100 mL 乙酸溶液，緩慢加入一級水，定容到1 000 mL 容量瓶中。體積分數為10%的乙醇溶液：用量筒取100 mL 乙醇溶液，緩慢加入一級水，定容到1 000 mL 容量瓶中。

1.3.3 儀器條件

（1）原子熒光分光光度計的測試條件。氬氣：99.99%；負高壓：280 V；電流：40 mA；載氣流量：300 mL·min-1；屏蔽氣流量：600 mL·min-1；原子化器溫度：200 ℃；讀數方式：面積。

（2）ICP-OES 系統的測試條件。氬氣：99.999%；RF 功率：1 150 W；泵速：50 r·min-1；輔助氣流量：0.5 L·min-1；冷卻氣流量：12 L·min-1；霧化器流量：0.70 L·min-1；驅氣流量一般。

（3）ICP-MS 的測試條件。氬氣：99.999%；RF功率：1 600 W；載氣流量：18.0 L·min-1；輔助氣流量：1.2 L·min-1；霧化器流量：0.98 L·min-1；樣品提升速率：300 μL·min-1，積分時間：0.5 s。

2 結果與分析

2.1 分析譜線的選擇

采用ICP-OES 法對鋁箔餐盒原材料——鋁箔中金屬元素進行測定，測定過程中遵循所選譜線靈敏度高、干擾小的原則，確定各元素的分析譜線波長分別為Be：234.861 nm；Cd：226.502 nm；Cr：267.716 nm；Pb：220.353 nm。

2.2 標準曲線和檢出限

鋁箔餐盒原材料——鋁箔中6 種金屬元素的標準曲線和檢出限見表2。鋁箔餐盒在3 種不同食品模擬物中6 種金屬元素遷移的標準曲線和檢出限見表3～5。

表2 鋁箔中6 種金屬元素的標準曲線和檢出限表

表3 10%乙酸溶液中6 種金屬元素遷移的標準曲線和檢出限表

2.3 鋁箔中6 種金屬元素含量測定

6 組鋁箔餐盒原材料——鋁箔中6 種金屬元素的含量見表6[4-6]。由表2可知，6 種金屬元素用ICP-OES和原子熒光分光光度計檢測相關系數較好（>0.999 5）滿足測試要求。由表6可知，用原子熒光分光光度計測定的6 組樣品中的砷、汞含量較低，甚至存在未檢出的情況。用電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鈹、鉻、鎘、鉛含量，結果顯示鈹元素均未檢出，鎘、鉻、鉛含量較高。

表6 鋁箔中6 種金屬元素的含量表（單位：%）

2.4 加標回收試驗

根據6 組鋁箔餐具中金屬元素的遷移量，用體積分數為4%乙酸食品模擬液對樣品進行加標回收試驗，在樣品中加入鈹、鉛、鉻、砷濃度均為5 μg·L-1、鎘1.0 μg·L-1、汞0.5 μg·L-1的標準混合溶液，結果發現回收率為88.5%～98.1%，表明回收率良好。

2.5 鋁箔餐盒6 種金屬元素遷移物質的測定

本研究在不同試驗條件下，針對6 組鋁箔餐盒中的6 種金屬元素的遷移量進行檢測，對每次試驗溶液測定兩次取平均值作為結果。根據不同的模擬物，配制不同的標準工作溶液，各元素線性范圍內工作曲線、相關系數、檢出限見表3、表4、表5，用電感耦合等離子體質譜儀測定，各元素線性范圍內線性相關系數良好（大于0.995），滿足測定要求。

表4 4%乙酸溶液中6 種金屬元素遷移的標準曲線和檢出限表

表5 10%乙醇溶液中6 種金屬元素遷移的標準曲線和檢出限表

6 組鋁箔餐盒樣品在4%乙酸溶液和10%乙醇溶液的條件下，室溫浸泡30 min 和60 min，各元素均未檢出；但是在24 h 之后，4%乙酸和10%乙醇溶液中，6 組鋁箔餐盒中金屬元素均有檢出。由表7可知，在4%乙酸的溶液中，浸泡24 h 后，某一鋁箔餐盒鉛、鉻的遷移量較高，甚至超過國家標準，可能是因為原材料中的鉛和鉻含量較高，遷移的含量也較高，長期使用會對人們的身體健康造成損害，存在一定的安全風險。

表7 6 組鋁箔餐盒中金屬元素遷移水平表

6 組鋁箔餐盒在不同時間、不同溫度的10%乙酸溶液中浸泡，6 種金屬元素的遷移量見圖1。在10%乙酸溶液中6 種鋁箔餐盒在20 ℃放置30 min 后，均有少量遷移；1 h 后遷移量增加，部分餐盒中的鉛、鉻超過國家標準的范圍；24 h 時，鉛、鉻、鎘3 種金屬遷移的含量明顯增多。可見，在鋁箔餐盒中盡量不要長時間存放酸度過高的食品。

圖1 10%乙酸溶液中6 組鋁箔餐盒中金屬元素的遷移量圖

此外，隨著溫度的升高，6 種金屬元素的遷移速度越快，100 ℃加熱10 min 后，鉛、鉻、鎘元素有明顯的遷移，甚至超過國家標準的要求，因此此類鋁箔餐盒不能在溫度過高時使用，否則會對身體健康造成危害。

3 結論

本文采用原子熒光分光光度計、ICP-OES 對6 組鋁箔餐盒及原材料鋁箔6 種金屬元素含量進行了測定，同時在不同溫度和時間下采用ICP-MS 對6 組鋁箔餐盒在4%乙酸溶液、10%乙酸溶液、10%乙醇溶液中的6 種金屬元素遷移量進行了研究。結果表明，6 組鋁箔餐盒樣品在10%乙醇溶液中浸泡24 h，6 種金屬元素的遷移量均符合國家標準要求；在4%乙酸溶液浸泡24 h 后，某些鋁箔餐盒的遷移元素鉛、鉻超過國家標準范圍；6 種鋁箔餐盒在10%乙酸溶液中浸泡，常溫30 min，6 種金屬元素均有少量遷移；24 h 以后，鉛、鉻、鎘3 種金屬遷移的含量明顯增多，存在安全風險，應加強對該類產品的檢驗和風險提示。