徐瓏珀，高巧玲

(1.四川省食品檢驗研究院,成都 611731; 2.國家市場監(jiān)管重點實驗室(白酒監(jiān)管技術(shù)),成都 611731;3.成都市香源供水有限責(zé)任公司,成都 610500)

鋁有一定毒性作用,攝入過多不僅會破壞機體正常鈣、磷代謝,導(dǎo)致骨質(zhì)疏松,還會損傷機體腦細胞,干擾中樞神經(jīng)生理功能,引起記憶減退、癡呆、麻痹等癥狀[1-3]。聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)早在20世紀就將鋁作為食品污染物并加以嚴格控制。食品添加劑聯(lián)合委員會(JECFA)在2011 年規(guī)定人每周鋁的最大攝入量為2 mg·kg－1。木耳作為常見食用菌,富含多種對人體有益的蛋白質(zhì)、氨基酸、粗纖維和礦物元素等,具有很高的營養(yǎng)價值。木耳會通過生長代謝活動富集金屬元素,其中有益金屬元素可促進木耳生長,增加其營養(yǎng)價值,而毒性金屬元素會通過食物鏈影響人體健康[4]。目前,關(guān)于木耳中金屬元素的研究已有不少[5-9],但主要集中于常量元素以及鉛、砷、鎘、汞等常見毒性元素。國家標準GB/T 6192－2019《黑木耳》和GB 2762－2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》均沒有對木耳中鋁作出限量要求。鋁作為地殼中含量最高的金屬元素,因此不論從了解木耳中鋁富集現(xiàn)狀,提升木耳質(zhì)量,還是從評價木耳食用安全性,降低人體日常鋁暴露風(fēng)險方面考慮,準確測定木耳中的鋁含量都具有重要意義。

目前國內(nèi)食品中鋁含量測定的主要依據(jù)為GB 5009.182－2017《食品安全國家標準 食品中鋁的測定》[10],所用分析方法有分光光度法、石墨爐原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)。但分光光度法所需試劑較多,前處理繁瑣,耗時長;原子吸收光譜法只能進行單元素測定,分析較慢,不適合大批量樣品的分析。ICP-MS 和ICP-AES 測定金屬元素時都具有靈敏度高、線性范圍寬、穩(wěn)定性好、分析快速等優(yōu)點,但在測定鋁含量較高的樣品時,ICP-MS往往需要稀釋,不然會存在嚴重的基體效應(yīng)。不同種類食品間鋁含量差別很大,一般而言,植物源性食品中的鋁含量普遍高于動物源性食品中的。植物會吸收土壤中以原硅酸、硅酸鹽等形式存在的硅,并通過蒸騰作用轉(zhuǎn)移到體內(nèi)各部,主要沉積于木質(zhì)化細胞壁中。當處理植物源性樣品時,這些含硅物質(zhì)很難被硝酸溶解,且能吸附多種金屬離子,導(dǎo)致鋁測定結(jié)果偏低[11]。鑒于此,本工作以氫氟酸、硝酸和過氧化氫溶液的混合溶液作為消解體系,以微波消解法進行前處理,ICP-AES測定木耳中鋁的含量,以期為實際樣品的分析提供技術(shù)支撐。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

Optima 8000型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀;ETHOS UP型微波消解儀。

鋁標準溶液:1 000 mg·L－1。

鋁標準儲備溶液:取鋁標準溶液5 mL 置于50 mL容量瓶中,用2%(體積分數(shù),下同)硝酸溶液稀釋,配制成100.0 mg·L－1的鋁標準儲備溶液。

鋁標準溶液系列:取適量鋁標準儲備溶液,用2%硝酸溶液逐級稀釋為質(zhì)量濃度分別為0,0.5,1.0,2.0,5.0,8.0,10.0 mg·L－1的鋁標準溶液系列。

生物成分分析標準物質(zhì)GBW 10011(小麥)、GBW 10012(玉米)、GBW 10014(圓 白 菜)、GBW 10018(雞肉)、GBW 10019(蘋果);硝酸、氫氟酸為優(yōu)級純;30%(質(zhì)量分數(shù),下同)過氧化氫溶液為超級純;試驗用水為一級水。

10個木耳樣品收集于超市、農(nóng)貿(mào)市場等流通領(lǐng)域,經(jīng)粉碎機粉碎后用密封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 儀器工作條件

1.2.1 微波消解條件

功率1 800 W,控制溫度120 ℃,升溫時間5 min,保持時間2 min;功率1 800 W,控制溫度160 ℃,升溫時間5 min,保持時間2 min;功率1 800 W,控制溫度200 ℃,升溫時間10 min,保持時間30 min。

1.2.2 ICP-AES條件

射頻功率1 150 W;等離子氣流量15 L·min－1,霧化氣流量0.65 L·min－1,輔助氣流量0.5 L·min－1;蠕動泵轉(zhuǎn)速35 r·min－1;軸向觀測;檢測波長396.152 nm。

1.3 試驗方法

取0.250 0 g烘干后的木耳樣品于微波消解管中,加入5 mL 硝酸、1 mL 30%過氧化氫溶液和0.5 mL氫氟酸,加蓋后放置過夜。次日放入微波消解儀中,按照1.2.1節(jié)微波消解條件進行消解。消解完成后打開罐蓋排氣,用少量水沖洗內(nèi)蓋,將消解管放入趕酸器中趕酸至溶液近干。冷卻后將消解液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中,用2%硝酸溶液洗滌消解管3次,合并洗滌液于容量瓶中并用2%硝酸溶液稀釋至刻度,混勻后按照1.2.2節(jié)儀器工作條件測定。同時做試劑空白試驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 消解條件的選擇

2.1.1 消解體系

分別采用硝酸-氫氟酸、硝酸-高氯酸-氫氟酸以及硝酸-過氧化氫-氫氟酸等3種消解體系消解木耳樣品,并通過觀察消解液狀態(tài)和其中殘留物來評價消解效果。結(jié)果顯示:硝酸-氫氟酸消解體系所得消解液呈淺黃綠色,其中有少量絮狀沉淀,消解效果欠佳;硝酸-高氯酸-氫氟酸和硝酸-過氧化氫-氫氟酸等兩種消解體系均可將木耳樣品消解完全,但是硝酸-高氯酸-氫氟酸消解體系中鋁的空白值要高于硝酸-過氧化氫-氫氟酸消解體系的。因此,試驗選擇采用硝酸-過氧化氫-氫氟酸消解體系處理木耳樣品。

2.1.2 消解體系中氫氟酸的影響

分別以硝酸-過氧化氫和硝酸-過氧化氫-氫氟酸作消解體系,考察了消解體系中氫氟酸對10個木耳樣品中鋁測定的影響。結(jié)果顯示,不添加氫氟酸時的測定值低于添加氫氟酸時的。在99%置信度下對兩種消解體系所得結(jié)果進行t檢驗,所得t值(20.823)大于臨界值t9,0.01(3.25),說明兩種消解體系所得結(jié)果存在顯著性差異。繼續(xù)采用這兩個消解體系消解GBW 10011、GBW 10012、GBW 10014、GBW 10019等4種生物成分分析標準物質(zhì),所得鋁測定結(jié)果見表1。

表1 添加氫氟酸前后標準物質(zhì)中鋁的測定值Tab.1 Determined results of aluminum in standard materials before and after adding hydrofluoric acid

由表1可知:不加氫氟酸時,標準物質(zhì)中鋁的測定值均小于認定值;添加氫氟酸后,測定值均在認定值的不確定度范圍內(nèi),進一步說明了添加氫氟酸的必要性。這是由于硝酸-過氧化氫消解體系很難使樣品中硅化合物吸附的鋁徹底消解游離出來,導(dǎo)致測定結(jié)果偏低,而氫氟酸與硅化合物反應(yīng)會形成易揮發(fā)的四氟化硅,殘留的氫氟酸可以通過趕酸被徹底趕凈,從而得到理想的測定結(jié)果。

2.1.3 消解酸用量

在考察消解體系用量時發(fā)現(xiàn):其中的硝酸用量為5 mL時即可達到較好的消解效果,繼續(xù)增加用量,則會延長趕酸時間;過氧化氫在消解過程中產(chǎn)生的氧有利于分解復(fù)雜有機質(zhì),但同時會增大消解管內(nèi)部壓力,其用量不宜過多,當硝酸和30%過氧化氫溶液的體積比為5∶1時,消解效果較好;氫氟酸對電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的霧化器和霧化室有極強腐蝕性,其用量不宜過多,且在趕酸過程中必須趕凈,因此試驗選擇添加氫氟酸的用量為0.5 mL,并在消解完成后選擇用趕酸器將消解液趕至近干,以確保氫氟酸被徹底趕凈。

2.1.4 消解溫度

在選擇消解溫度時發(fā)現(xiàn),消解溫度在200,210 ℃時的消解效果幾乎相同,因此試驗選擇的消解溫度為200 ℃。

2.2 干擾試驗

以1.0 mg·L－1的鋁標準溶液為待測對象,試驗考察了木耳中常見易電離元素鉀、鈉、鈣、鎂對鋁測定的干擾情況。結(jié)果顯示,當相對誤差的絕對值不大于5.0%時,100 倍的K＋和Na＋,200 倍的Ca2＋和Mg2＋均不干擾鋁的測定。

2.3 稀釋劑硝酸溶液體積分數(shù)的選擇

硝酸的體積分數(shù)對溶液的黏度、表面張力等物理性質(zhì)有很大影響。硝酸溶液體積分數(shù)不合適時,會產(chǎn)生密度效應(yīng),減少樣品溶液進入等離子體的量、降低氣溶膠的傳輸速率、降低進入等離子體氣溶膠中分析元素的含量和抑制鋁元素信號強度[12]。因此,試驗考察了硝酸溶液體積分數(shù)為0.5%～5%時對1 mg·L－1鋁標準溶液中鋁發(fā)射強度的影響。結(jié)果表明:當硝酸溶液體積分數(shù)大于3%時,等離子體發(fā)射強度隨硝酸溶液體積分數(shù)增加而降低,樣品空白隨著硝酸溶液體積分數(shù)增加而增加;當硝酸溶液體積分數(shù)不大于3%時,硝酸溶液體積分數(shù)對鋁發(fā)射強度影響不大?？紤]到硝酸對整個儀器管路的影響,試驗選擇2%硝酸溶液作稀釋劑。

2.4 標準曲線、檢出限和測定下限

按照1.2.2節(jié)ICP-AES條件分析鋁標準溶液系列,以鋁的質(zhì)量濃度為橫坐標,其對應(yīng)的發(fā)射強度為縱坐標繪制標準曲線。結(jié)果顯示,鋁標準曲線的線性范圍在10.0 mg·L－1以內(nèi),線性回歸方程為y＝1.023×106x＋7.533×103,相關(guān)系數(shù)為0.999 9。

按照試驗方法重復(fù)測定試劑空白11次,計算發(fā)射強度的標準偏差,分別以3倍、10倍標準偏差對應(yīng)的質(zhì)量濃度作為檢出限和測定下限,所得結(jié)果分別為5.9,19.7μg·L－1。

2.5 精密度和回收試驗

按照試驗方法對GBW 10011、GBW 10012、GBW 10018、GBW 10019等4種生物成分分析標準物質(zhì)平行測定6 次,計算測定值的相對標準偏差(RSD),所得結(jié)果分別為4.8%,4.0%,6.1%,8.5%,符合成分分析要求。

分別 在GBW 10011、GBW 10018 和GBW 10019等3種生物成分分析標準物質(zhì)中加入2個不同濃度水平的鋁標準溶液,按照試驗方法測定,計算回收率,結(jié)果見表2。

表2 回收試驗結(jié)果Tab.2 Results of test for recovery

由表2可知,鋁回收率為89.0%～97.3%,說明鋁含量測定結(jié)果可靠。

2.6 樣品分析

按照試驗方法分析10個木耳樣品,發(fā)現(xiàn)不同木耳樣品中鋁的質(zhì)量分數(shù)(203～305 mg·kg－1)相差很大,可能和木耳生長環(huán)境、栽培基質(zhì)、栽培技術(shù)等因素有關(guān)。

本工作以硝酸-過氧化氫-氫氟酸混合溶液消解木耳樣品,用ICP-AES對消解液中的鋁含量進行測定,方該法檢出限低、精密度和準確度高,可為木耳中鋁含量的準確測定以及木耳的相關(guān)質(zhì)量控制提供思路。