焙烤食品中铝含量的测定及差异性分析

黄宗兰，刘花梅，戴瑞平，李彪，黎申英，刘涛

江西省检验检测认证总院食品检验检测研究院（南昌 330001）

焙烤食品，又名烘烤食品，是以小麦粉等为基本原料，经过发面、高温焙烤后熟化的一类食品。焙烤食品种类繁多，形态各异，口味丰富，最主要包括面包、蛋糕、饼干三大类。

焙烤食品在加工过程中为改善外观、增加口感，可能使用含铝添加剂，如硫酸铝钾、硫酸铝铵等，起到蓬松、稳定的效果，同时铝制加工生产器械也可能引入铝元素，因此焙烤食品中存在铝含量超标的风险。研究表明，长时间过量摄入铝会导致铝中毒[1]。铝元素具有神经毒性，表现为记忆障碍、运动技能障碍、语言障碍等[2-4]。铝对人体的毒性与食品中铝的存在形态有关，食品中本底铝主要赋存于细胞壁上，呈有机络合态不易被人体吸收，对人体几乎无毒[5-7]，而含铝食品添加剂产生的离子态铝，主要存在形式是Al3+、AlOH2+、Al(OH)2+，易于被人体吸收产生慢性毒性，离子态铝才是对人体产生毒性的根源[8]。GB 2760——2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定的焙烤食品中铝残留量限量标准100 mg/kg（干样品，以Al计）。因此，分析焙烤食品中铝含量，为建立数据库做数据支撑，对构筑焙烤食品安全防线具有重要意义。

国内食品中测定铝的主要依据为GB 5009.182——2017《食品安全国家标准食品中铝的测定》，主要包括分光光度法、电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）、电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）及石墨炉原子吸收光谱法4种方法。分光光度法[9-10]操作复杂、前处理繁琐，耗时长。石墨炉原子吸收光谱法[11]只能进行单元素测定，分析时间长，不适合大批量样品的分析。ICP-MS和ICP-OES因线性范围宽、灵敏度高、稳定性好、分析快速等优点成为目前主流的分析方法[12-16]。同时，样品前处理方法中样品消解有压力罐消解法[17-18]与微波消解法[19-20]等，压力罐消解法消耗酸量体积大，赶酸时间长等，微波消解法用酸体积少，效率高，消解完全，因此选取微波消解作为前处理方法。

试验利用微波消解-电感耦合等离子体质谱法，对蛋糕店中的自制各类焙烤食品样品进行铝含量的测定，同时进行结果差异性分析，研究市售焙烤食品的铝含量情况，为相关部门的监督管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

分别采集各区域的蛋糕店中样品，主要包括面包、蛋糕、饼干三大类及其他糕点类，其他糕点类主要包括蛋挞、榴莲酥、牛奶小馒头、日式乳酪、肉松小贝、甜甜圈、泡芙、胡萝卜奶昔等。样品总数为295份，其中面包样品139份、蛋糕样品56份、饼干样品33份及其他糕点样品67份。

铝及锗（内标元素）元素标准溶液（均为1 000 μg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

1.2 仪器与设备

电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS（PE 2000P型，美国PekinElmer公司）；微波消解仪（美国CEM公司，型号MARS6）；赶酸仪（GS25-20A型，天津市莱玻特瑞）；纯水仪（Synergy型，美国Millipore公司）；电子天平（QUINTIX124-1CN型，德国赛多利斯）。

1.3 试验方法

1.3.1 试样前处理

样品用粉碎机粉碎均匀，取约30 g样品放入85 ℃恒温干燥箱中干燥4 h。冷却后称取约0.5 g烘干的样品置于聚四氟乙烯消解管中，加入5.0 mL硝酸，加密封垫，旋紧盖子，放置1 h，将微波消解管放进微波消解仪进行微波消解（按照设定的程序，见表1）；消解结束后，冷却，打开盖子和密封垫，将消解管按顺序放进赶酸仪中赶酸30 min（温度100 ℃），拿出冷却，用蒸馏水冲洗消解管内壁，转移出并定容至50.0 mL[21]，摇匀。同时做试剂空白试验。

表1 微波消解仪条件

1.3.2 样品上机测定

1.3.2.1 标准溶液配制

高浓度铝标准曲线：分别吸取0，0.05，0.10，0.20，0.40和0.50 mL Al标准溶液于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95，体积比）定容，配制成0，0.5，1.0，2.0，4.0，5.0和10.0 mg/L一系列的Al标准溶液。

低浓度铝标准曲线：分别吸取0，0.10，0.20，0.50，1.00，2.00和5.00 mL Al中间标准溶液（10 mg/L）于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5+95，体积比）定容，配制成0，10，20，5，100，200和500 μg/L一系列的Al标准溶液。

1.3.2.2 仪器条件

按照GB 5009.182——2017《食品安全国家标准 食品中铝的测定》（第二法）设定条件。ICP-MS用调谐液及内标溶液调试仪器，将仪器的灵敏度、精密度等符合测定要求。

1.3.2.3 加标回收试验及精密度

从面包、蛋糕及饼干3个大类中分别随机选取1份样品，测定铝元素的本底值。在样品中分别加入低、中、高3个浓度水平铝元素标准溶液，每个浓度做6个平行，采用ICP-MS进行铝的测定。

1.3.3 限量要求

依据GB 2760——2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》，焙烤食品中铝残留量限量要求≤100mg/kg（干样品，以Al计）。

1.3.4 数据处理

采用Microsoft Excel软件进行数据统计分析，对测定结果计算其平均值、分布范围与相对标准偏差等分析指标，并对测定结果作直方图。

2 结果与分析

2.1 线性范围及检出限

ICP-MS测铝线性范围0～10.0 mg/L做校准曲线，样品中铝含量低于100 mg/kg，铝的线性范围为0～500 μg/L；样品中铝含量高于100 mg/kg，铝的线性范围为0～10.0 mg/L。测定试剂空白溶液20次，计算标准偏差，依据取样量和定容体积，以3倍标准偏差为检出限，计算方法检出限。由表2可以看出，铝在低浓度和高浓度均具有很好的线性，检出限均满足检测要求。

表2 铝标准系列浓度、线性方程和复相关系数

2.2 加标回收试验及精密度

加标回收试验结果及精密度见表3。ICP-MS加标回收率为93%～105%，相对标准偏差为1.8%～5.2%，方法的精密度及回收率均符合GB/T 27404——2008《实验室质量控制规范食品理化检测》的要求。

表3 回收率及精密度结果（n=6）

2.3 样品中铝的测定

295份样品中铝的检出情况见表4。铝的检出率为70.5%，所有样品中铝含量的平均值达到8.26 mg/kg，相对标准偏差为5.13%，含量范围为0～521 mg/kg，全部样品中铝元素测定结果的直方图如图1所示。铝含量的平均值低于GB 2760——2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定的焙烤食品中铝残留量限量标准100 mg/kg（干样品，以Al计），因此铝元素总体含量偏低。有5份样品含量超过铝残留量的限量标准，分别达到206，211，295，307和521 mg/kg。总体合格率为99.0%。从相对标准偏差与直方图可以看出，不同样品的铝含量变化较大，因此进一步分析焙烤食品中铝含量的类别差异。

图1 铝元素含量测定结果直方图

表4 焙烤食品中铝检出情况及检出值分布

2.4 铝含量的类别差异分析

不同大类样品中铝含量测定结果统计如表5所示。其他糕点类包括样品为蛋挞、榴莲酥、牛奶小馒头、日式乳酪、肉松小贝、甜甜圈、泡芙、胡萝卜奶昔等。每大类样品份数都具有统计学意义，且仅在蛋糕样品中存在5份不合格样品，合格率为91.0%。并且由于5份不合格样品的存在，蛋糕样品中铝含量范围远大于其他三类，如果除去该5份不合格样品，4大类铝含量范围非常接近，这点也体现在4个大类的相对标准偏差中。

表5 不同大类样品中铝含量测定结果统计

3 结论

采用ICP-MS测定焙烤食品中铝元素含量，该方法线性关系良好，回收率、SRSD能满足检测要求，适合焙烤食品中铝元素含量的测定。

抽取的295份样品中铝含量的平均值达8.26 mg/kg，总体合格率为99.0%，因此总体铝的安全卫生质量较好。所有样品中有5份样品超过GB 2760——2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中规定的焙烤食品中铝残留量限量标准100 mg/kg，其中4份为脆皮蛋糕，1份为橄榄蛋糕。可能是在生产加工过程中加入硫酸铝钾、硫酸铝铵等含铝添加剂，也有可能铝制加工生产器械引入铝元素。

为提升食品中铝含量的监测及检测能力，一方面要开展食品中铝本底值调查，正确认识食源性铝的来源。另一方面在检测技术优化中，铝对人体的毒性与食品中铝的存在形态有关，通过开发出关于食品中铝的不同形态的检测方法，加强含铝食品添加剂研究能力，以快速区分出天然富集的铝元素与含铝食品添加剂，正确认识食源性铝的来源。