饼干中铝元素测定的能力验证结果分析

◎ 周 剑，赵俊虹，刘家麒

（1.上海市食品研究所有限公司，上海 200235；2.上海奥来环境检测有限公司，上海 200437）

铝元素不仅不是人体所必需的微量元素，而且长期过量摄入还会对人体健康产生危害，且具有神经毒性[1]、骨骼毒性[2]等多种毒性，易诱发老年性痴呆，影响儿童脑部思维，干扰体内钙、磷的代谢，造成骨软化症[3]。

含铝添加剂食品是我国居民膳食铝暴露的主要来源，占经食物暴露铝总量的75%[4]。一些膨松剂、固化剂、抗结剂等含铝添加剂广泛被应用于馒头、油条、面条等面制品中，而这些面制品在我国是备受广大消费者青睐的食品。虽然我国食品安全国家标准严格限制了食品中铝的残留量，但是近几年的监测结果显示，含铝添加剂的不规范使用现象仍然较为严重，部分食品生产加工过程中可能存在过量或超范围使用含铝添加剂的情况[4-5]。因此，为了检测商家是否违法添加含铝添加剂，更好地保障消费者的健康，实验室势必要提高自身的检测能力。

能力验证是按照准则利用实验室间比对来确定参加者能力的活动。该活动不仅可以对实验室的检测能力做出相应评价，也是实验室外部质量控制的重要手段。本文建立了含铝元素饼干的能力验证样品的制备方法，并按照单因子方差分析法（F检验）及t检验法对样品进行均匀性和稳定性检验，并对37家实验室开展了“饼干中铝元素的测定”的能力验证活动。而近几年相关重金属能力验证活动多集中在铅和镉元素上，因此通过本次活动可以了解相关实验室铝元素检测的整体水平，以促进实验室相关检测技术水平进一步提升。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

硝酸（优级纯，国药集团化学试剂有限公司）；铝标准溶液（10 000 μg·mL-1，Inorganic ventures）。

鲁花5S花生油、风筝低筋小麦粉、太古白砂糖和鸡蛋。

1.2 仪器与设备

MAR S6 CLASSIC微波消解仪（美国CEM）；NexION 350X电感耦合等离子质谱仪（美国PerkinElmer）；BP211D电子天平（德国赛多利斯）；FSCCMP Series 万能蒸烤箱（日本富士）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

称取3 000 g鸡蛋液，加入1 500 g白砂糖、1 200 g食用油后打匀，然后加入铝标准溶液90 mL（10 000 μg·mL-1）进行初步混匀。再分批加入低筋面粉2 250 g，混匀2 h可得饼干面糊。将面糊倒入模具，放至烤箱，温度140 ℃，烘烤35 min，取出饼干冷却后包装密封，置于阴凉处保存。

1.3.2 样品检测方法

本次能力验证计划推荐的方法为《食品安全国家标准 食品中铝的测定》（GB 5009.182—2017）[6]中第二法，即电感耦合等离子体-质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）以测定样品中铝元素含量以及样品均匀性、稳定性。

1.3.3 均匀性检验

从包装好的样品中随机抽取10份样品，每个样品在相同的条件下进行2次水平测试。参照《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL 003：2018），采用单因子方差分析法（F检验）对结果进行统计[7]。

1.3.4 稳定性检验

稳定性检验分为长期稳定性和短期稳定性。长期稳定性共进行3次，分别在第15 d、30 d、45 d随机取6个样品测试；短期稳定性实验模拟运输中遇到的极端温度，选取40 ℃、60 ℃ 2个温度点存放3 d后随机取6个样品测试。长期稳定性和短期稳定性所取样品均在相同条件下进行两次水平测试，并参照《能力验证样品均匀性和稳定性评价指南》（CNAS—GL 003：2018），用t检验法对稳定性进行评价。

1.3.5 能力验证活动及统计分析

本次能力验证活动共统计37家实验室，样品同作业指导书、样品状态确认表和结果报告单等一起发放，每个参加实验室拥有唯一代码。

统计结果分析参照《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》（CNAS—GL 002：2018）[8]。采用稳健统计方法算法A，以参加者报告结果的稳健平均值作为指定值，以稳健标准差作为能力评定标准差，以Z比分数作为评判依据，计算公式如下：

式中：xi为各实验室结果，mg·kg-1；xpt为能力验证指定值，mg·kg-1；σpt为能力评定标准差，mg·kg-1。

|Z|≤2为满意结果，2＜|Z|＜3为可疑结果，|Z|≥3为不满意结果。

2 结果与分析

2.1 样品制备

饼干标准样品的制备以均匀性和稳定性为主要考虑因素，以口味为次，因此选用易混匀的面糊状基料加工饼干，而不选用面团状基料。初步混匀后面粉需过筛分几次混入，充分搅拌2 h以保证其均匀性。控制烘烤时间和温度，保证饼干水分在2%以下，使其有较长的保质期和稳定性。另外，样品制作过程中盛具、打蛋器等工具均采用塑料或硅胶制品，以避免重金属污染。

2.2 均匀性检验

本研究采用单因子方差分析法（F检验）对样品进行均匀性检验，结果见表1、表2，计算所得F值为0.42，小于临界值F0.05（9,10）=3.02，表明在P＜0.05显著性水平时，测试样品的均匀性符合要求。

表1 饼干中铝均匀性检验结果表

表2 方差分析表

2.3 稳定性检验

稳定性检验采用t检验法，长期稳定性检验结果见表3。计算所得的t值分别为1.31、1.01和0.26，均小于临界值t0.05(14)=2.14，表明在P＜0.05显著性水平时，样品中的铝元素在45 d内是稳定的，不会发生降解，能够满足能力验证测试的要求。

表3 饼干中铝的长期稳定性检验结果表

运输中的极端温度可能会对样品目标值产生影响，所以短期稳定性检验对能力验证的测试样品，尤其是食品类样品非常重要。短期稳定性检验结果见表4，计算所得的t值分别为0.81和0.35，均小于临界值t0.05(14)=2.14，表明在P＜0.05显著性水平时，样品中的铝元素在模拟运输条件下是稳定的。

表4 饼干中铝的短期稳定性检验结果表

2.4 统计结果和能力评价

经过统计，本次能力验证活动共37家实验室参加。有36家实验室结果满意，满意率为97%；有1家实验室结果不满意，不满意率为3%；没有可疑结果的实验室。统计结果见表5。本次能力验证客观评价了实验室食品中铝含量的检测能力，可帮助实验室查找原因及分析技术，以采取措施提高检测能力。

表5 饼干中铝元素测定的能力验证统计参数表

续表5

3 结论

本文建立了含铝元素饼干的能力验证样品的制备方法，并成功组织了相关能力验证活动。所制样品从配料、外形到包装均与市售饼干产品相仿，最大还原了“真实食品”，同时均匀性和稳定性良好，易于保存和运输，可在检测工作中作为质量控制手段使用，具有很好的应用与推广价值。