微波消解—电感耦合等离子体质谱法测定面制食品中的铝

杨建兴　董川

摘 要：目的：建立以过氧化氢-硝酸的混合体系进行微波消解处理样品，运用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）法，对53份面制品中的铝含量进行测定。结果：该方法的检出限为0.3mg/kg，定量限为1.0mg/kg，线性相关系数为0.999 7，加标回收率为94.6%～105.4%，测定结果的相对标准偏差为0.3%～4.1%。结论：该方法操作简单、分析速度快、检出限低、线性范围宽，适用于面制食品中铝含量的测定。

关键词：微波消解；ICP-MS；铝；面制食品

中图分类号 TS210.7 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）17-0149-03

Abstract：To establish a method for the determination of aluminum in 53 flour food by inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）with microwave digestion for HNO3-H2O2. Results：The detection limit was 0.3mg/kg，quantitation limit was 1.0mg/kg，the linear correlation coefficient was 0.999 7 with the good recovery in the range of 94.6%～105.4%，and RSD was 0.3%～4.1%.Conclusions：This method has low detection limit，broad linear range with simple operation and quick analysis. It can be used for determining aluminum in flour food.

Key words：Microwave Digestion；ICP-MS；Aluminum；Flour food

在自然界中金属元素广泛存在，铝元素就是其中一种。为了改善食品加工过程中的配方、工艺、口感等，人们会在面制品的加工过程中人为添加含有铝的食品添加剂。由于含有铝的食品添加剂在食品生产加工中使用比较广泛，尤其是在糕点类、油炸类、馒头等一些面制品的加工中作为食品添加剂大量使用，例如面粉增筋剂、化学发面剂、硫酸铝钾等[1-2]。现行食品安全国家标准食品添加剂使用标准GB2760-2014附录A中规定，面制食品中铝的残留量应小于100mg/kg[3]。但是，在日常的生产加工过程中，一些食品从业者随意超标超量添加含铝食品添加剂，导致食用铝含量超标食品，危害人体健康[4]。世界卫生组织（WHO）于1989年正式将铝确定为食品污染物加以控制[5]。

现如今食品中铝的检测方法主要有比色分光法、原子吸收光谱分析法和电感耦合等离子体质谱分析法[6-7]。目前传统方法采用比色分光光度计法，此方法在样品前处理方面操作繁琐、复杂，在比色过程中存在显色不稳定等缺点；采用石墨炉原子吸收分光光度计法测定，需要选择合适的石墨管，同时为改善原子化温度选择合适的基体改进剂，不仅价格昂贵操作也比较复杂。本文建立过氧化氢-硝酸样品消解体系，采用微波化学平台消解，ICP-MS方法检测面制品中铝元素的含量，在该技术的应用中对质谱检测方法存在的一些干扰以及条件的设置进行了优化和探讨，最终使得该方法操作简便，方法检出限低、标准曲线检测线性范围广，系统干扰小。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂 （1）仪器：Agilent Technologies 7700e ICP-MS（美国安捷伦公司）；Ultral CLAVE 微波化学平台（意大利迈尔斯通公司）。（2）试剂：铝元素标准溶液 1 000μg/mL（国家钢铁材料测试中心）；硝酸：AR级；30%过氧化氢：AR级；实验过程中样品制备及标准溶液用水应符合GB/T6682-2008的实验室一级用水要求。

1.2 方法

1.2.1 试验条件

1.2.1.1 Ultral CLAVE微波化学平台消解条件 采用微波化学平台进行样品前处理，优化过的微波消解程序条件见表1。

1.2.1.2 ICP-MS工作参数 使用调谐液对ICP-MS仪器进行自动调谐，使得仪器条件自动优化，灵敏度（0.1，1ppb）：Li≥3 000，Y≥10 000，Tl≥6 000；氧化物（156/140）≤2%，双电荷（70/140）≤3%；分辨率（W10%）0.65～0.80amu，满足仪器的稳定性和正常运行。

1.2.2 标准溶液配制 用5%HNO3水将铝标准溶液稀释至0.0，0.2μg/mL，0.4μg/mL，0.6μg/mL，0.8μg/mL，1.0μg/mL的标准溶液系列，以0.5μg/mL的钪元素作为内标物，以5%HNO3水作为空白。

1.2.3 样品处理 准确称取0.2g的样品，精确至0.001g，放入PTFE材质的微波消化管中，然后加入1.0mL双氧水和3.0mLHNO3，按照微波化学平台设定好的程序加热消解。样品消解完毕后冷却至室温，用纯水定容至50mL塑料瓶中，同时做加标和样品试剂空白的消解。

1.2.4 标准曲线的绘制及样品测定 将仪器点火后吸入纯水溶液让仪器稳定20min，使用1ppb的调谐使用液对仪器进行自动调谐，用于调整仪器的使用状态，通过调谐使仪器在整个质量范围内满足高灵敏度条件，同时将双电荷和氧化物的值降到最低，通过仪器自动调谐让各项指标达到测定的使用要求后，通过在线加入内标溶液的方式，按照标准曲线系列浓度、试剂空白、样品溶液的顺序分别引入到仪器中进行测定，绘制标准曲线，计算样品含量。

2 结果与分析

2.1 全定量在线内标法 本文中面制品中铝含量的测定采用ICP-MS法，受多原子复合离子微弱干扰和氮双原子离子峰展宽微弱干扰，而且仪器灵敏度漂移和基体效应影响，铝信号非常不稳定[8]，因此，采用在线内标法选用钪元素做内标参考物，将进样过程中样品在线提升速率以及雾化器的雾化效率都达到最优。同时，仪器采用四级杆碰撞/反应池，大大降低干扰，不需要干扰方程校正，从而消除干扰，提高检测灵敏度。

2.2 标准曲线的线性方程 以标准曲线浓度点为横坐标，内标的比率为纵坐标，对标准溶液测定（n=3），绘制标准工作曲线，得到线性回归方程，相关系数 r=0.999 7，相对标准偏差RSD在0.3%～5.3%，y=0.8870x+0.0051，表明本法在0.2～1.0μg/mL浓度范围内呈良好线性关系。

2.3 方法检出限和定量限 仪器检出限的测定方法为测定样品的空白溶液20次，按照空白信号值标准偏差的3倍比上标准曲线的斜率，按DL=3S/K计算出为0.001 2mg/L，方法的检出限为0.3mg/kg（取0.2g样品，定容体积50mL）。本法中以3倍的检出限作为定量限，则为1.0mg/kg。

2.4 精密度和准确度 选择4个有代表性的样品，按前述1.2.3的方法处理样品，对每个样品测定6次，测定值的相对标准偏差（RSD值）即为该方法的精密度，RSD值为0.3%～4.1%。同样选取5个有代表性的样品，在样品中加入0.5μg/mL标准溶液浓度点，按前述方法处理样品进行消解处理，并测定加标回收实验（准确度实验），测定结果的回收率在94.6%～105.4%，表明ICP-MS方法对面制品中铝的测定准确可靠。

2.5 抽检样品检测结果 本次实验样品由当地食品药品监管部门、市场监管、卫生等部门，分别对辖区的大型超市、餐饮店、食品生产企业等进行监督抽查，抽取面制样品53份。根据现行食品安全国家标准食品添加剂使用标准GB2760-2014附录A中规定，面制食品中铝的残留量应小于100mg/kg[4]，并对测定结果进行评价。测试样品均检出了铝，其中有6份样品铝超标，主要是麻花、油香、桃酥、馒头。抽检的餐饮行业生产的油香、馒头这些面制品铝含量大多数严重超标，经分析这可能与这些行业从业人员对食品添加剂使用规范及用量要求缺乏了解，加工时随意添加含铝添加剂有关。当今，大型食品加工企业已经改用不含铝的活性酵母对面制品进行发酵，所以应该倡导安全放心的酵母菌发酵工艺。

3 结论与建议

3.1 结论 本文采用硝酸-双氧水微波消解、ICP-MS法测定面制品中的铝，同时采用碰撞/反应池技术消除质谱干扰，采用在线内标的方法校正非质谱干扰。此方法快速、准确、检出限低、灵敏度高，应用于大批量面制食品中铝的测定能达到很好的检测效果。

3.2 建议 通过对53份面制食品样品进行检测分析，根据结果发现个别种类样品中铝含量较高，这是为了让其更加蓬松、口感酥脆，会加入含铝添加剂，严重影响其安全性，应引起有关部门的重视，采取有效措施加以控制。为此，本文建议：（1）要想从源头上控制面制食品中铝污染，在不计自然带入原则的前提下，监管部门重点在于限制含铝食品添加剂的滥用。（2）借助食品安全月活动，向公众发放、讲解有关食品安全知识，让老百姓认识到铝元素污染对人体危害的严重性，提倡使用天然、安全、健康卫生的酵母来进行面制食品的发酵。（3）加强对市售的面制食品加强监管力度，定期进行样品的随机抽检。（4）对从事食品生产、加工、管理的企业主管及操作人员，加强有关《食品安全法》的宣讲和培训，并正确引导和监督食品从业人员，严格限制含铝食品添加剂的使用，从而让我们的饮食更加健康。

参考文献

[1]张加玲，刘桂英.人体铝摄入的主要来源研究[J].中国卫生检验杂志，2007（11）：1934-1935.

[2]郭英.膨松剂在食品中应用的调查与研究分析[D].武汉：武汉工业学院，2011.

[3]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.GB2760-2014食品安全国家标准食品添加剂使用标准[S].北京：中国标准出版社，2015.

[4]胡贺文.2010-2012年791份面制食品和淀粉类食品中铝残留量调查分析[D].吉林：吉林大学，2013.

[5]裘立晓，徐奋奋，汪娌娜.食品中铝测定前处理方法比较[J].中国卫生检验杂志，2011，21（4）：842-843.

[6]中华人民共和国卫生部.GB/T5009.182-2003食品卫生检验方法理化部分（二）.面制食品中铝的测定[S].北京：中国标准出版社，2004.

[7]中华人民共和国卫生部.GB/T23374-2009食品中铝的测定电感耦合等离子体质谱法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[8]刘正，张翠敏，王明海，等.微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定钢铁及合金中总铝和总硼含量[J].冶金分析，2007，27（5）：1-7. （责编：张宏民）