王永姣，刘越，董靖，杨欢，雷娟娟，张亚锋

西安市食品药品检验所（西安 710054）

铝普遍存在于自然界中，是地壳中最为丰富的元素之一。最初人们对铝的认知是无毒无害的一种自然界常见的元素，被广泛运用于日常生活的许多领域中，如制药、炊饮具、容器、食品添加剂等。但随着科技发展，人们对铝的认知进一步深化，其负面的效应也逐步被了解。绝大多数人对铝的负面效应的认识是摄入过多的铝会导致老年痴呆、反应迟钝、健忘等；其主要原因是由于生物体内过量的铝破坏和干扰正常的生物代谢，减弱生物的抵抗力和适应能力。低浓度的铝在人体的蓄积会对人体的神经系统、骨骼、肾脏、胃等器官造成不同程度的损害。菠菜作为大众餐桌上绿色蔬菜的主打菜，市场需求在不断增加，菠菜种植也随之越来越广泛，从菠菜的种植到使用过程可能受大气污染、水体污染、土壤污染、农药污染等[1-8]因素，那么对菠菜中的铝残留量[9-15]监测显得尤为重要。国家已经颁布部分食品的铝限量标准，但是市面上铝超标事件时有发生。如菠菜锅盔、绿馒头（菠菜馍）中铝超标，上述发酵面制品在《国家食品安全风险监测项目参考值》中规定铝含量的本底为25 mg/kg，在制作过程中面粉与菠菜的比例尤为重要，否则就会出现由菠菜带入而引起铝超标，所以必须对原料菠菜中铝残留量进行有效的控制和监测。菠菜是大部分面制品中比较常用的配料，对于一些具有地方特色的食品中铝残留量及铝污染的检测[16-20]监管还是比较薄弱。针对某市随机抽取不同菜市场上的新鲜菠菜和农户自家种植的菠菜，采用微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法进行铝含量的测定，为快速检测菠菜这一大众蔬菜中铝的含量建立一种有效的分析方法，为其后期的利用和产品研发提供一定技术参考，并为指导面制品生产企业合理调配菠菜与面粉的比例提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体发射光谱仪（ICAP 7400，美国Thermo公司）；紫外可见分光光度计（Evolution 300，美国赛默飞公司）；微波消解仪（ETHOS UP，意大利MilestonesrL公司）；赶酸器（VB 15，美国LabTech公司）；超纯水装置（Mini-Q IntegraL，美国Millipore公司）。

铝标准溶液（1 000 μg/mL，GSB04-1713-2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；粉丝粉条中铝成分分析标准物质（GBW 10122 1609，标准值70.1±2.0 mg/kg，中国计量科学研究院）；硝酸（优级纯，德国Merck公司）；硫酸、盐酸、氨水、无水乙醇（分析纯，国药试剂有限公司）；对硝基苯酚、铬天青S、乙二胺、聚乙二醇辛基苯醚（Triton X-100）、溴代十六烷基吡啶（CPB）、抗坏血酸（分析纯）（Sigma试剂公司）。

试验样品菠菜1#、2#、4#、5#、6#（来自于市场监督抽检农产品蔬菜类别中随机样）；菠菜7#、8#、9#、10#、11#、12#（来自于不同农户种植样）。

1.2 标准溶液配制

铝标准溶液配制：精密量取适量1 000 μg/mL的铝标准溶液，用体积分数5%硝酸逐级稀释成0，0.50，2.00，5.00，8.00和10.00 μg/mL的标准系列工作溶液。

铝标准使用液（1 μg/mL）：准确吸取0.50 mL铝标准溶液，置于500 mL容量瓶中，用体积分数5%硝酸稀释至刻度，混匀。

1.3 仪器工作参数

1.3.1 ICP-OES法

铝分析谱线波长396.15 nm，功率1 150 W，辅助器流量0.5 L/min，等离子气流量12 L/min，雾化气气体流量0.70 L/min，泵速50 r/min。

1.3.2 分光光度法

检测波长636 nm；比色杯1.0 cm。

1.4 样品前处理

1.4.1 ICP-OES法

粉丝粉条中铝成分分析标准物质根据证书规定，在85 ℃恒温干燥箱中干燥4 h。

根据GB 5009.268—2016第二法电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）中微波消解法，称取0.2～0.5 g（精确至0.001 g，含水分较多的样品可适当增加取样量至1 g）样品或准确移取1.00～3.00 mL液体样品于微波消解罐中，含乙醇或二氧化碳的样品先在加热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加入5～10 mL硝酸，加盖放置1 h或过夜，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解（消解参考条件见表1）。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上，140 ℃赶酸至近干（剩余溶液肉眼观察如黄豆大小即可），用超纯水洗涤消解罐数次，合并洗液于50 mL量瓶中，用水定容至刻度，待测。同时做空白试验。

表1 微波消解程序

1.4.2 分光光度法

分别吸取1.4.1的试样消化液、空白溶液各1.00 mL分别置于25 mL具塞比色管中，加水至10 mL刻度。另取25 mL具塞比色管7支，分别加入0，0.50，1.00，2.00，3.00，4.00和5.00 mL铝标准使用溶液，并依次向各管中加入1 mL 1%硫酸溶液，加水至10 mL刻度。向样品管、空白管、标准管中滴加1滴1 g/L对硝基苯酚乙醇溶液，混匀，滴加氨水溶液（1+1）至浅黄色，滴加2.5%硝酸溶液至黄色刚刚消失，再多加1 mL，加入10 g/L抗坏血酸溶液1 mL，混匀后加1 g/L铬天青S溶液3 mL，混匀后加3% Triton X-100溶液1 mL，3 g/L CPB溶液3 mL，3 mL乙二胺-盐酸缓冲溶液，加水定容至25.0 mL，混匀，放置40 min。

1.5 测定

1.5.1 ICP-OES法

将铝标准系列工作溶液注入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定铝元素分析谱线的强度信号响应值，以铝元素的浓度为横坐标，其分析谱线强度响应值为纵坐标，绘制铝标准曲线。将空白溶液和试样溶液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定铝元素分析谱线强度的信号响应值，根据标准曲线得到消解液中铝元素的浓度，计算得出铝的含量。

1.5.2 分光光度法

在500～660 nm范围内扫描供试品和标准系列，确定最大吸收波长为636 nm，如表2所示，用1.0 cm比色皿以空白溶液为参比测定吸光度。以标准系列溶液中铝的质量为横坐标，以相应的吸光度值为纵坐标，并绘制标准曲线。根据消化液的吸光度值与标准曲线比定量。

表2 光谱扫描

1.6 方法间样品结果比对

按照1.4的方法制备供试品溶液，按照1.5的方法测定样品中铝含量，结果见表3和图1。结果表明2种方法存在显著差异。同批次供试品中铝含量测定ICP-OES法远高于分光光度法。分光光度法在乙二胺-盐酸缓冲液中并在Triton X-100和CPB存在下，三价铝离子和铬天青S反应生成蓝绿色四元胶束，于最大波长处测定吸光度值与标准系列呈正比，这个显色反应过程中对显色试剂、显色溶液的PH、显色时间、测量时间及人员技术水平均有严格的要求，诸多因素的影响使得分光光度法的测量结果低于ICP-OES法，所以菠菜中铝含量的测定方法主要以ICP-OES法为主要研究方向。

图1 2种方法的比较

表3 2种方法的比较

2 结果与分析

2.1 方法的线性范围、回归方程

根据标准曲线的制作方法绘制铝标准曲线，如图2所示。在铝的标准曲线中，其回归方程为Y=10 961X+623.68，相关系数R2=1.000 0，回归拟合效果较好。

图2 标准曲线

2.2 加标回收率

表4 加标回收率

2.3 精密度试验

吸取1.2小节中的5.00 μg/mL铝标准工作溶液，注入电感耦合等离子体质谱仪中，按1.3小节的仪器工作条件进行6次平行测定，记录铝元素分析谱线强度的信号响应值，并计算相对标准偏差（relative standard deviation，SRSD）为0.64%，其小于3%，表明仪器精密度良好。

2.4 稳定性试验

吸取1.4小节中的供试品溶液，分别在0，1，2，4，6，8，10，12和24 h进行测定，记录铝元素分析谱线强度的信号响应值，其SRSD为0.96%，表明样品溶液在24 h内稳定性良好。

2.5 重复性试验

取同一批次菠菜样品，按1.4小节的样品前处理方法平行制备6份样品溶液，注入电感耦合等离子体发射光谱仪中进行测定，记录并计算6份供试品中铝的含量，结果见表5，计算得SRSD为1.3%，表明方法重复性良好。

表5 重复性试验

2.6 准确度试验

取粉丝粉条中铝成分分析标准物质适量，按1.4小节的样品前处理方法平行制备3份样品溶液，注入电感耦合等离子体质谱仪中进行测定，记录并计算3份供试品中铝的含量，结果见表6，平均含量为69.0 mg/kg，在标准值68.1～72.1 mg/kg范围内，表明方法准确性良好。

表6 准确度试验

2.7 样品含量测定

按1.4小节的样品前处理方法制备12批次供试品溶液，并按1.3小节的仪器工作条件进行测定，记录铝元素分析谱线强度的信号响应值，计算每一批次供试品溶液中铝的含量，结果见表7。

由表7可以看出，试验测出菠菜中铝的含量，需要折算出菠菜与面粉的确切比例，这样才可以有效控制由菠菜带入而引起铝超标现象。2020年《国家食品安全风险监测项目参考值》中规定发酵面制品中铝含量的本底为25 mg/kg，试验测定的12批次菠菜中平均铝含量约270 mg/kg，折算出1 kg面粉加入0.09 kg菠菜时，理论上含菠菜系列的发酵面制品能符合国家食品安全标准要求。

表7 样品测定结果

3 结论

试验建立微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定菠菜中铝含量的方法，并对比分光光度法与电感耦合等离子体发射光谱法测定同批次菠菜中铝含量。结果表明，电感耦合等离子体发射光谱法操作简单，选择性好，灵敏度高，准确可靠等特点，铝的线性范围在0～10.00 μg/mL之间，相关系数（r）大于0.995，回收率在80%～120%之间。该方法适用于菠菜中铝定量检测及确证分析，可为菠菜为主要配菜的发酵面制品中铝的监管提供技术支持。