箬叶中重金属在不同食品模拟物中的迁移情况

刘立萍，罗宏泉，沈宏桂，王 宁，蔡爱君，杨 兵

（1.怀化市食品药品检验所，湖南 怀化 418000；2.怀化市产商品质量监督检验所，湖南 怀化 418000）

重金属是指密度大于5、原子量大于55的金属元素［1］，食品包装材料中重金属迁移是危害食品安全的首要潜在因素。重金属铅、镉、汞、砷、铬是食品安全国家标准（包括食品接触材料与制品标准）限量的重金属污染物质，能在人体多种组织中长期累积［2］，对人身体健康危害极大。其中，铅能导致永久性的神经损伤、脑损伤，甚至会导致死亡［3］；镉会损害血管，导致组织缺血，引起多系统损伤；汞主要影响人的神经系统，且会遗传相关病症给后代［4］；砷与人体细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，从而引起慢性砷中毒，可表现为消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等，并可致癌。曾经在日本发生的水俣病和骨痛病，就是典型的汞中毒和镉中毒疾病［5］。因此，食品包装材料中重金属大量迁移，不但直接影响食品安全，而且严重危害人们身体健康。因此，食品包装材料的安全问题引起了人们的普遍关注。近年来，食品包装材料中重金属迁移成为研究热点，但主要集中在食品接触材料与制品的工业产品等方面［6-9］，对天然食品包装材料涉及较少。

箬叶是我国主要的天然食品包装材料，是禾本科、箬竹属植物的叶，主要分布在长江流域以南地区，资源非常丰富，特别是武陵山区［6］。近年来，已有关于箬叶中金属元素迁移的报道［10-12］。闫荣玲等［10］用3片粽叶放入300 mL水中持续煮沸30 min，分析了粽叶中稀土元素析出的情况；石艳等［11］研究了用返青箬叶包裹的粽子经水蒸和水煮后，返青箬叶中铜迁移到粽子里的情况。结果发现，返青粽叶中铜离子在煮熟工艺中充分迁移；陈召桂等［12］研究了用返青箬叶包裹含油、含糖、含碱和含盐的大米粽子经烧煮后，返青箬叶中铜迁移到米粽里的情况。结果发现，高盐和高油对铜离子迁移有利，使用返青粽叶包裹的碱水粽铜迁移量较为可控。前述文献对物质迁移影响因素的考虑比较局限，没有考虑被包裹食品性质的稳定性，对返青箬叶的使用量、加热时间和加热介质用量等没有作出明确说明，没有准确提出迁移量的概念，更没有准确测定返青粽叶铜向食品中迁移的迁移量。

本研究拟结合实际、参考国家标准［13-14］，选择客观稳定的食品模拟物，量化食品模拟物和箬叶的量，固定加热温度和时间，对箬叶中重金属的迁移情况进行量化分析，为食品包装用箬叶的质量安全控制提供理论依据，也为研究其他天然食品接触材料中重金属迁移提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

箬叶（于2020年12月4日随机采自怀化市新晃县晃州镇丁字坳村一山坡上，山坡背阳，海拔高度440米，经度109.1535，纬度27.4017，箬竹为优势种，伴生少量灌木；采摘的鲜叶样品为一年生，采回立即处理或冷冻保存）；铬标准物质（1000μg/mL，GSB 04-1723-2004a，国家有色金属及电子材料分析测试中心）；镉标准物质（1000μg/mL，GBW 08612，中国计量科学研究院）；铅标准物质（1000 μg/mL，GBW 08619，中国计量科学研究院）；砷标准物质（1000μg/mL，GBW 08611，中国计量科学研究院）；汞标准物质（1000μg/mL，GBW（E））081593，北京海岸鸿蒙标准物质技术有限责任公司）；茶叶标准物质（GBW10016a（GSB-7a），中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）；硝酸（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）。

水为超纯水；以下溶液为水溶液，所用试剂，除另有规定外，均为优级纯试剂。设定超纯水、氯化钠溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液；碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷为食品模拟物；4%（v/v）硝酸溶液；5%（v/v）盐酸溶液；氢氧化钾（5 g/L）；硼氢化钾［20 g/L，20 g硼氢化钾溶于1L氢氧化钾（5 g/L）］；硫脲+抗坏血酸溶液（取10 g硫脲，加80 mL水，加热溶解，冷却后加10 g抗坏血酸，稀释至100 mL）。

1.2 仪器与方法

1.2.1 仪器

ICE原子吸收光谱仪（赛默飞世尔科技（中国）有限公司）；ETHOSUP高效微波消解仪（北京莱伯泰科仪器股份有限公司）；VB24 PLUS智能样品处理器（天津博纳艾杰科技有限公司）；ED16智能样品处理器（北京莱伯泰科仪器股份有限公司）；FD-15-T250A中药材高速粉碎机（上海市闵行区舰艇工贸有限公司）；AFS-9700原子荧光光谱仪（北京海光仪器有限公司）；ME204/02电子分析天平（梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；Milli-Q超纯水处理系统（美国Millipore公司）；GZX-9140MBE电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）。

1.2.2 选择食品模拟物

以箬叶作内包装材料的食品主要是蒸煮类糕点，如碱水粽子（碱性食品）、原味粽子（无调料食品）、肉粽子（含油食品）、甜藤粑粑（含糖食品）、怀化粉糍粑（含糖和含油食品）、盐菜粑粑（含盐食品）和酸菜粑粑（含盐酸性食品），等等。这些食品的蒸煮介质都是水。结合应用实际和国家标准［13］，本试验选择超纯水、2.5 g/100 mL氯化钠溶液、4%（V/V）乙酸溶液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液（20℃，pH 10.14）、10 g/100 mL蔗糖溶液和正己烷为食品模拟物。选用色谱纯正己烷代替油脂模拟物，符合国家标准［13］的规定。

1.2.3 箬叶预处理

（1）鲜叶处理：将箬叶鲜叶先后用自来水和超纯水洗净，60℃烘干4～6 h，粉碎，过42目标准筛，封装备用，得未处理箬叶样品。

（2）迁移试验后箬叶处理：将箬叶洗净沥干，剪成4～9 cm2的碎片。取6个1000 mL带磨口塞的广口瓶，分别量取上述6种食品模拟物各900 mL，称取箬叶25 g置于各广口瓶，使箬叶完全浸没在食品模拟物中，盖好磨口塞。将盛有正己烷的广口瓶置于55℃电热恒温干燥箱中保温24 h，盛有其他食品模拟物的广口瓶置于100℃电热恒温干燥箱中保温24 h，使箬叶中的重金属目标元素向食品模拟物中充分迁移，然后取出，冷却，洗净表面残留的食品模拟物，105℃烘干，粉碎，过42目标准筛，封装备用，得迁移试验样品。重复一次试验。

1.2.4 标准曲线绘制

用4%（V/V）硝酸溶液为标准物质稀释液，按照国家标准［15-17］，用石墨炉原子吸收光谱法绘制铅、镉和铬标准曲线。以5%（v/v）盐酸溶液为标准物质稀释液，按照国家标准［18-19］，用原子荧光光谱法绘制砷和汞标准曲线。

1.2.5 试样微波消解和目标元素测定

称取箬叶干粉0.4～0.5 g（精确到0.0001 g）于消解罐内，加入7 mL硝酸，盖紧放置4 h以上，按ETHOSUP高效微波消解仪的操作规程，按表1的消解条件，对试样进行消解，用VB24 PLUS智能样品处理器赶酸，至剩余试液1～2 mL，转移到25 mL容量瓶；测定铅、镉和铬元素时，用4%（v/v）硝酸溶液洗涤消解罐4～5次，洗涤液并入容量瓶，用4%（v/v）硝酸溶液定容至刻度，混匀，干过滤。测定汞和砷元素时，用5%（v/v）盐酸溶液洗涤消解罐4～5次，洗涤液并入容量瓶，用5%（v/v）盐酸溶液定容至刻度，混匀，干过滤。按1.2.4绘制标准曲线方法测定目标元素。

表1 高效微波消解程序Table 1 Efficient microwave digestion procedure

2 结果与分析

2.1 试验结果

2.1.1 标准系列测定

按1.2.4标准曲线方法，对5种目标元素标准系列进行测定，所得标准曲线方程、相关系数和检出限如表2。

表2 5种元素标准系列浓度测定结果Table 2 Determination results of standard series concentration of five elements

表2标准系列测定结果显示，在所选5种目标元素的系列浓度范围内，标准曲线相关系数均大于0.995，线性关系良好，检出限符合试验技术要求。

2.1.2 重金属迁移试验结果

按1.2.3方法对箬叶样本进行目标元素迁移试验，以茶叶标准物质测定为质控方式，对迁移试验前后样品中目标元素含量比较计算，得到目标元素向食品模拟物中迁移的迁移率和迁移量。试验结果如表3。其中，迁移量为箬叶向每升食品模拟物中迁移的重金属的毫克数，迁移率为箬叶中重金属迁移到食品模拟物中的百分率。

表3 箬叶中5种重金属元素在食品模拟物中的迁移情况Table 3 Migration of five heavy metals in I.tessellatus leaves to food simulants

2.2 结果分析

2.2.1 食品模拟物保温温度和时间的选择

通过对民间和食品工业企业调查，发现以箬叶作为内包装材料的食品，熟制方式绝大多数以蒸煮为主，熟制时间长短不一，时间最短的为20 min，最长的需要20 h左右，国家标准［20-23］中特定迁移条件温度最高为100℃，时间最长24 h。所以根据实际应用和参考国家标准，本迁移试验时间设定为24 h，温度设定为100℃；正己烷的沸点为69℃，对正己烷模拟物的迁移试验温度设定为55℃，符合国家标准［13］关于一次性使用的食品接触材料和制品特定迁移试验条件选择的规定。

2.2.2 箬叶样品质量和模拟物体积的选择

国家标准［14］对试样接触面积与食品模拟物体积比要求为6 dm2的接触面积对应1 L食品模拟物。本试验为获取足够试样，称取单片面积为4～9 cm2的箬叶碎片25 g，全部浸没于900 mL食品模拟物中。分别测量3份25 g试样单面面积，平均面积为12.48 dm2，是标准要求的2.08倍，即12.48 dm2对应0.9 L食品模拟物，本试验条件比国家标准［14］更严苛。

2.2.3 箬叶中5种重金属在不同性质食品模拟物中迁移情况

迁移量为箬叶向每升食品模拟物中迁移的重金属的毫克数，迁移率为箬叶中重金属迁移到食品模拟物中的百分率。食品中铅、镉、铬、汞、砷的检测国家标准方法［15-19］规定，测定结果精密度均不得超过20%。因此，表3中目标元素迁移率绝对值小于等于20%的试验被认为该元素在相应的食品模拟物中迁移不明显。我国现行食品接触用无机材料及制品国家标准对重金属迁移量有不同的限量规定。归纳见表4。表4综合归纳了4个不同国家标准［20-23］中铅、镉、铬、砷迁移量的限量指标，最严苛的限量分别为0.05 mg/L、0.02 mg/L、2.0 mg/L和0.04 mg/L；并且主要对重金属铅和镉提出限量。

表4 几种食品接触用无机材料及制品中重金属迁移量限量（mg/L）Table 4 Migration limits of heavy metal in several food contact materials and products for cooking

表3结果显示，未处理的箬叶中铅含量为1.237 mg/kg。迁移试验后，铅在食品模拟物4%（v/v）乙酸溶液和正己烷中发生明显迁移，迁移率分别为37.51%和30.96%，迁移量为0.013 mg/L和0.011 mg/L，小于表4中所有产品铅的迁移量限量规定，在其他食品模拟物中迁移不明显。未处理箬叶中镉含量为0.037 mg/kg，迁移试验后，镉在食品模拟物氯化钠溶液（2.5 g/100 mL）和4%（v/v）乙酸溶液中发生明显迁移，迁移率分别为24.32%和21.62%，计算得迁移量均为0.0002 mg/L，远小于表4中所有产品镉的迁移量限量规定，在其他食品模拟物中迁移不明显。未处理箬叶中铬含量为10.08 mg/kg，迁移试验后，铬在所有食品模拟物中迁移不明显。未处理箬叶中砷含量为0.226 mg/kg，迁移试验后，砷在所有食品模拟物中发生明显迁移，在超纯水、氯化钠溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液、缓冲溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷中的迁移率分别为85.40%、46.46%、86.73%、89.82%、74.34%和53.98%，迁移量分别为0.0054 mg/L、0.0029 mg/L、0.0054 mg/L、0.0056 mg/L、0.0047 mg/L和0.0034 mg/L，小于表4中所有产品砷的迁移量限量规定。未处理箬叶中汞含量为0.289 mg/kg，迁移试验后，汞在所有食品模拟物中迁移不明显。因此，研究中所用箬叶作为食品包装材料是安全的。

以上试验说明，箬叶中的5种重金属在不同食品模拟物中迁移，砷迁移的活性最强，铬和汞迁移活性最弱。酸性和含油食品有利于箬叶中铅迁移，酸性和含盐食品有利于镉迁移；铅、砷和镉是箬叶中重金属迁移的风险指标。目前，我国食品包装材料及制品国家标准没有覆盖天然食品包装材料，要制定食品包装用箬叶重金属迁移量的限量标准，仍需要收集大量不同地区的样本，进一步积累相关研究数据。

3 结论

本研究中的5种重金属污染物，铅、砷和镉3种元素是食品包装用箬叶中重金属迁移的风险指标。参照我国现行食品接触材料与制品国家标准，本研究中所用箬叶作为食品包装材料是安全的。食品包装用箬叶中铅、砷、汞和镉含量阀值是多少，才能使其迁移量符合我国食品接触材料与制品现行国家标准中相应的限量规定，有待进一步研究。