食用菌中二氧化鈦檢測方法初探

林 淼 時文興 金曉芬 劉海燕

（上海市農業科學院農產品質量標準與檢測技術研究所，上海 奉賢 201403）

二氧化鈦俗稱鈦白粉，化學式為TiO2，是世界上最白的物質，l g 二氧化鈦可以把450 cm2的面積涂白[1]。二氧化鈦跟鉛白相似，但又不會像鉛白那樣會變黑；同時二氧化鈦又具有鋅白一樣的持久性，因此，二氧化鈦是一種性能非常穩定的惰性顏料。二氧化鈦可以作為一種允許使用的食品色素[2]，添加到果醬、話梅、糖果、膨化食品中；也可以作為油漆中的白色顏料等。到目前為止，雖然還沒有關于二氧化鈦對人體產生毒性的報道，但是其安全性問題還是引起各領域專家的廣泛關注[3-5]。

雙孢蘑菇色白味美，為百姓所喜愛，但因其易氧化褐變，影響賣相。筆者團隊在采樣過程中發現：不法商販和生產者會將雙孢蘑菇投入一種液體中浸泡后出售，浸泡后表面略顯干燥，色白，褐變現象極其緩慢。筆者經過多次試驗驗證，發現浸泡劑為二氧化鈦，而雙孢蘑菇等食用菌自身并不含二氧化鈦。用國標方法[6]檢測食用菌中二氧化鈦含量時，由于土壤（含鈦元素）背景吸收的干擾，使得檢測結果常常偏高，容易引起較大誤差。目前測定二氧化鈦含量的方法主要有ICP-MS[7]、電感耦合等離子體質譜法[8]，X 射線熒光光譜法[9]等，因其儀器昂貴，維護及運行費用高，不利于普及。比色法操作簡單，重現性好，對儀器設備的要求不高，比較適合推廣應用[10-11]。因此，筆者在對比研究樣品消化方法的基礎上，采用比色法測定食用菌中二氧化鈦的含量，以期建立一種簡單快速、方便有效、準確度高的食用菌二氧化鈦檢測方法，以便于相關部門監管。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

高氯酸、濃硫酸、濃硝酸、濃鹽酸、硫酸銨（分析純），國藥集團化學試劑有限公司；抗壞血酸（分析純），國藥集團化學試劑有限公司（抗壞血酸溶液需要現用現配）；二安替比林甲烷（分析純），上海源葉生物科技有限公司；鈦標準貯備液（1 mg∕mL），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；5%二安替比林甲烷溶液：稱取5 g二安替比林甲烷，用鹽酸（鹽酸與水的體積比為1∶23）溶解并定容至100 mL。

1.2 主要儀器和設備

分析天平（精確到0.1 mg），AL204-IC 型，梅特勒托利多（中國）有限公司；電熱板，JH404 型，上海錦凱科學儀器有限公司；高溫電阻爐，上海精宏實驗設備有限公司；分光光度計（420 nm），8453 型，安捷倫科技有限公司；食品處理機，歐麥斯，市購；樣品粉碎機，DFT系列，上海鼎廣機械設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 消化方式的選擇

目前應用于食品中二氧化鈦檢測的消化方式主要有兩種：濕式消化法與干式消化法。干式消化法是近幾年提出的一種消化方法，操作較為簡單，時間短，過程干擾少，但適用的范圍較窄，適應于易灰化的面粉等極少數食品；濕法消化耗時較長，但是應用范圍較廣，兩者各有優缺點。

1.3.2 食用菌干品消化條件優化

以銀耳干品為例（樣品中添加二氧化鈦，添加量為25 mg∕kg，添加方法如下：根據稱樣量換算標準溶液添加量，以干品1 g 為例，加入體積質量為1 mg∕mL 的鈦標準溶液25 μL，靜置4 h，先小火加熱樣品充分碳化至無煙，將碳化完全的樣品轉移至高溫電阻爐中，于（525±25）℃，灼燒灰化3 h，冷卻。試驗優化濃硫酸的加入量和微沸時間，樣品灰化后，分別加入2.5 mL、5 mL、7.5 mL、10 mL 濃硫酸和1 g硫酸銨，蓋上表面皿，加熱至冒硫酸煙，微沸時間保持5 min、10 min、15 min、20 min。

1.3.3 食用菌鮮品消化條件優化

以市面購得的2份含有添加二氧化鈦的雙孢蘑菇為例，將樣品置于錐形瓶或高型燒杯中，放數粒玻璃珠，進行濕式消化。在使用10 mL 硝酸和高氯酸混合酸消化的同時，選擇兩種酸的比例。

1.3.4 顯色過程中各種試劑的選擇

1.3.4.1 鹽酸添加量的選擇

在二氧化鈦檢測的顯色過程中，需要保持在0.5～3.0 mol∕L 的鹽酸酸性溶液中吸光值才能穩定，因此考察不同濃度的鹽酸對吸光度的影響。

1.3.4.2 抗壞血酸的選擇

在顯色過程中還需配制抗壞血酸溶液，該溶液可以有效消除鐵等高價離子的干擾。

1.3.4.3 二安替比林甲烷溶液添加量的選擇

試樣經酸消解后，在強酸介質中鈦與二安替比林甲烷會形成黃色絡合物，在分光光度計波長420 nm 處可測量。二安替比林甲烷使用鹽酸（鹽酸與水體積比1∶23）溶解，配制成5%的溶液，在比色過程中采取不同的添加量，觀察其對吸光度的影響。選取含較低二氧化鈦和含較高二氧化鈦的食用菌干品、鮮品樣品，然后再分別添加3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL 的二安替比林甲烷溶液顯色劑，以考察其添加量對吸光度的影響。

1.3.4.4 顯色時間的選擇

顯色試劑添加后，優化顯色時間，選取含較低二氧化鈦和含較高二氧化鈦的食用菌干品、鮮品樣品。樣品前處理完畢，加入顯色劑定容后，選擇20 min、30 min、40 min、50 min、60 min 這5 個時間段測定顯色時間對吸光度的影響。

2 結果與分析

2.1 提取條件的優化確定

2.1.1 消化方式的確定

因食用菌鮮樣水分含量較大（約為90%左右），在干式消化的灰化過程中易發生噴濺或坩堝碎裂等情況；而濕式消化在處理含膠質多的樣品如銀耳時同樣會遇到樣品起泡撲出的現象，綜合考慮食用菌樣品的特性和兩種消化方式的適應對象以及前處理時間，在樣品前處理過程中食用菌干品采用干式消化法，食用菌鮮品采用濕式消化法。

在消化前的樣品處理過程中需要特別注意，因土壤大多含有鈦元素，且含量較高，為避免樣品測定過程中的外源引入，一定要將食用菌（特別是覆土栽培的食用菌）上粘帶土壤的部分削除干凈后再進行粉碎或勻漿處理。

2.1.2 食用菌干品消化條件的確定

由表1 可知，微沸時間過短，檢測結果偏低，當濃硫酸為5 mL并且微沸時間達10 min時，二氧化鈦的檢測值即趨于穩定，并且隨著濃硫酸添加量的增加和微沸時間的增加，對檢測結果無明顯影響，考慮到檢測效率及試劑使用量，在處理食用菌干品時選擇添加濃硫酸5 mL，保持微沸時間為10 min。

表1 濃硫酸用量和煮沸時間對食用菌干品中二氧化鈦檢測的影響

2.1.3 食用菌鮮品消化條件的確定

由表2 可知，僅用硝酸消化，檢測結果偏低，高氯酸在消化中的作用是更好地分解有機質，當高氯酸與硝酸的比例達1∶9 的時候，檢測二氧化鈦質量分數最高，而隨著混合酸中高氯酸比例的提高，樣品檢測二氧化鈦質量分數無明顯變化，因此在對食用菌鮮品消化的時候選擇高氯酸與硝酸比為1∶9。然后再加1 g 硫酸銨和5 mL 濃硫酸消化的目的：一是去除殘留的高氯酸，二是溶解二氧化鈦。需要注意的是，在消化過程中如果高氯酸有殘留，其會與二安替比林甲烷顯色劑反應產生白色沉淀[12]，因此在試驗過程中，消化混合酸近干時再加入硫酸銨和濃硫酸，這樣可以大大縮短去除高氯酸的時間。

表2 混合酸比例對食用菌鮮品中二氧化鈦檢測的影響

2.1.4 顯色過程中各類試劑添加量的確定

在顯色過程中所添加的鹽酸濃度高于3.0 mol∕L時吸光值會逐漸降低，而低于0.5 mol∕L 時鈦離子產生聚合，因此配制1∶1的鹽酸溶液，在比色過程中吸取15 mL，保持比色液體（定容至50 mL）中鹽酸的濃度約為1.5 mol∕L。

在顯色過程中配制2%的抗壞血酸溶液，可有效消除鐵等高價離子的干擾。

當二安替比林溶液添加量低于4 mL時，會造成吸光值偏低，即樣品測定含量偏低；當添加量高于等于5 mL 時，吸光值穩定，即二氧化鈦含量測定穩定，因此在顯色反應中選取5%二安替比林甲烷顯色劑的添加量為5 mL。

顯色時間過短，吸光值沒有達到最高，會導致檢測結果偏低。顯色時間達40 min 及以上時，吸光值維持不變，檢測結果穩定。因此在顯色反應中選取顯色時間為40 min。

2.2 標準曲線的建立

根據市面上所售食用菌（主要為雙孢蘑菇樣品）中添加二氧化鈦的含量范圍，建立鈦標準溶液濃度分別為0.1 μg∕mL、0.5 μg∕mL、1.0 μg∕mL、2.0 μg∕mL、4.0 μg∕mL，線性方程（吸光值為X，鈦濃度為Y）為Y=4.6762X+0.0068，R2=0.9999。

2.3 方法的準確度

選用4 種常見的白色食用菌樣品（雙孢蘑菇鮮樣、金針菇鮮樣、杏鮑菇鮮樣、銀耳干樣）作為基質做添加回收試驗（表3），其中雙孢蘑菇本底值為39.25 mg∕kg。結果可見，二氧化鈦在食用菌樣品中的加標回收率均在86.2%～105.5%，證明該方法的準確度較高。

表3 食用菌樣品加標回收

2.4 重復性試驗

將雙孢蘑菇鮮樣樣品按標準處理方法處理后檢測，每個樣品重復5次，以樣品二氧化鈦的含量測定結果計算日內變異系數，進行3 批處理以計算日間變異系數（表4）。

表4 雙孢蘑菇樣品中二氧化鈦精密度

由表4 可知，檢測結果的日內變異系數為3.65%～5.35%，日間變異系數為3.69%。

2.5 檢出限的確立

分光光度法的檢出限，根據國際純粹和應用化學聯合會（IUPAC）的規定：

式中：K′—根據一定置信水平確定的系數，IUPAC 建議取3，此時置信水平大約為90%；Sb—空白多次測得信號的標準偏差（至少20 次）；κ—方法靈敏度，即校準曲線的斜率。

通過計算，該方法檢出限為4.77 mg∕kg，為便于計算，該方法檢出限為5 mg∕kg。

3 小結

用該方法測定食用菌中的二氧化鈦的含量，準確度好，精密度高，方法快速、簡便，有效避免了樣品粘帶土壤引入的假陽性結果，能為上海市食用菌安全監管提供技術支持。