ICP-MS法和UV-Vis法测定油炸食品中铝残留量的比较研究

摘 要：本文比较电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS ）和紫外可见分光光度法（Ultraviolet-Visible  Spectroscopy，UV-Vis）测定油炸食品中铝残留量的线性范围、相关系数、检出限、定量限和准确性，并运用这两种检测方法测定市售油炸食品样品。结果表明，ICP-MS法的线性范围更广、线性更好，检出限、定量限、加标回收率、精密度均优于UV-Vis法。UV-Vis法相比ICP-MS法成本低，但前处理烦琐、耗时、耗试剂、自动化程度低。在日常检测工作中，检测大批量的铝残留量较低的油炸食品更推荐使用ICP-MS法。而为了节约成本，可用UV-Vis法进行添加含铝添加剂的油炸食品中铝残留量的检测。

关键词：铝残留量；油炸食品；电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

Comparative Study on Determination of Aluminum Residues in Fried Food by ICP-MS and UV-Vis

Abstract： In this paper， the linear range， correlation coefficient， detection limit， quantitation limit and accuracy of aluminum residue in fried food were compared by inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS） and ultraviolet-visible spectroscopy （UV-Vis） and the two methods were used to determine the fried food samples. The results show that ICP-MS method has wider linear range， better linear range， detection limit， limit of quantitation， recovery rate and precision than UV-Vis method. Compared with ICP-MS， UV-Vis method has low cost， but the pretreatment is cumbersome， time consuming， reagent consuming and low degree of automation. In daily testing work， it is recommended to use ICP-MS method to detect large quantities of deep-fried food with low aluminum residue. In order to save cost， UV-Vis method can be used to detect residual aluminum in fried food with aluminum additives.

Keywords： aluminum residue; fried food; inductively coupled plasma mass spectrometry （ICP-MS）

油炸食品以其香脆的口感和诱人的香味广受人们的喜爱。但是，油条、油饼是铝残留量超标的“重灾区”[1-3]。为了让油条、油饼等面点达到蓬松酥脆的效果，人们通常会在制作过程中添加一种膨化剂，即硫酸铝钾（又称明矾）。明矾作为一种传统的食品添加剂，被广泛用于油条等油炸食品的制作过程中，以增加食品的膨松度和口感。然而，如果使用不当，可能导致铝残留量超标[4]。铝元素摄入过量可能对健康产生负面影响。若长期食用铝含量过高的食物，可能会干扰人体吸收铁和钙等营养素，从而引发贫血和骨质疏松等健康问题。更严重的是，过量的铝摄入还可能会对神经系统造成损害，增加患老年痴呆的风险，尤其对儿童的骨骼和智力发育影响较大。我国在2014年实施的《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014）对硫酸铝钾和硫酸铝铵这两种膨化剂的使用进行了明确的规定，包括其在不同食品中的使用范围、使用量和最大允许残留量。其中，油炸面制品中铝的残留限量为100 mg·kg-1（干样品，以Al计）[5]。

检测食品中铝残留量通常采用的方法包括紫外可见分光光度法（Ultraviolet-Visible spectroscopy，UV-Vis）、电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）、石墨炉原子吸收光谱法以及电感耦合等离子体发射光谱法等[6]。湿法消解-紫外可见分光光度法是检测食品中铝残留量的较经典的方法。分光光度计与其他大型分析设备相比，价格较低。然而，紫外可见分光光度法的操作过程烦琐、所需试剂多、检测周期长，检测精度及准确度受人为因素影响大，不同操作者可能会产生不同的分析结果，而且在分析过程中可能会受到多种外部条件的干扰，如显色反应的时间、温度、溶液的pH值以及其他共存物质的影响。由于油炸食品油脂含量大，采用湿法消解耗时较长，消化效果较压力罐消解效果差[7-9]。压力罐消解-电感耦合等离子体质谱法操作简单、所需试剂少、灵敏度高、线性范围广、前处理无须人工值守以及消解效果较好，适合大批量样品中铝残留量的检测[10-11]。但是使用的压力罐价格较高，且ICP-MS本身价格也高，因此检测成本较高，只适合大型实验室和中大型企业使用[12-13]。有相关研究对分光光度法和电感耦合等离子体质谱法测定粉条中铝含量的结果差异进行对比[14]。然而，目前未见有关UV-Vis和ICP-MS测定油炸食品中铝含量的对比报道。本文采用电感耦合等离子体质谱法和紫外可见分光光度法对油炸食品中铝残留量进行检测分析，比较两种方法的线性范围、相关系数、检出限、准确性以及结果差异性，为实验室在测定油炸食品中铝残留量的过程中提供数据参考和指导意见。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

油条、油饼、炸猫耳朵、炸麻花和沙琪玛，均购于深圳市餐饮店及超市。

锗单元素溶液标准物质（1 000 mg·L-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心；铝单元素溶液标准物质（1 000 mg·L-1），国家有色金属及电子材料分析测试中心；硫酸（优级纯），东莞市东江化学试剂有限公司；硝酸（优级纯），德国默克有限公司；盐酸（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇（分析纯），天津市大茂化学试剂厂；对硝基苯酚（分析纯），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；抗坏血酸（分析纯），上海智诚化工有限公司；氨水（分析纯），无锡市晶科化工有限公司；聚乙二醇辛基苯醚（化学纯），西陇科学股份有限公司；铬天青S（分析纯），天津市众联化学试剂有限公司；乙二胺（分析纯），天津市大茂化学试剂厂；溴代十六烷基吡啶（分析纯），天津市华盛化学试剂有限公司；实验一级水。

8800电感耦合等离子体质谱仪，美国安捷伦科技有限公司；ME204E电子天平，瑞士梅特勒托利多科技有限公司；FD115恒温干燥箱，德国宾德环境试验设备有限公司；EG37A plus控温电热板，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；Cary 60分光光度计，美国安捷伦科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 ICP-MS法

（1）方法原理。试样经消解后，由电感耦合等离子体质谱仪测定，以元素特定质量数（质荷比）定性，采用外标法，以待测元素质谱信号与内标元素质谱信号的强度比与待测元素的浓度成正比进行定量分析[15]。

（2）溶液配制。铝标准中间液（100 mg·L-1）：准确吸取1.00 mL铝单元素溶液标准物质（1 000 mg·L-1）于10 mL容量瓶中，加硝酸溶液（5%）定容至刻度，混匀；铝标准使用液（1.00 mg·L-1）：准确吸取1.00 mL铝标准中间液（100 mg·L-1）于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（5%）稀释至刻度，混匀；锗内标使用液（0.500 mg·L-1）：准确吸取0.125 mL锗单元素溶液标准物质（1 000 mg·L-1）于250 mL容量瓶中，加硝酸溶液（5%）定容至刻度，混匀。

（3）标准曲线绘制。取10 mL容量瓶9支，分别加入铝标准使用溶液（1.00 mg·L-1）0 mL、0.10 mL、0.20 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、5.00 mL、8.00 mL和10.00 mL，用2%硝酸溶液定容至刻度线，配制成含量分别为0 μg、0.10 μg、0.20 μg、0.50 μg、1.00 μg、2.00 μg、5.00 μg、8.00 μg和10.00 μg的系列铝标准溶液。以待测元素的质量为横坐标，待测元素与所选内标元素响应信号值的比值为纵坐标，绘制标准曲线。

（4）样品测定。取约30 g粉碎的试样置于恒温干燥箱中85 ℃干燥4 h。称取0.5 g经干燥后的试样，加入5 mL硝酸，放置1 h或过夜，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱于145 ℃消解6 h，待冷却之后，轻缓地拧开不锈钢外壳，然后取出消化罐，于控温电热板上80 ℃加热30 min，用实验室一级水定容至25 mL，混匀备用，同时做空白实验。

量取1.00 mL试样消化溶液和1.00 mL空白溶液分别置于10 mL容量瓶中，加实验室一级水定容至10 mL。依次将系列铝标准溶液、空白溶液和试样消化溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，同时采用三通在线加入锗内标使用液（0.500 mg·L-1），测量目标元素（铝）和内标元素（锗）的响应信号，依据标准曲线计算消化液中目标元素的浓度。

1.2.2 UV-Vis法

（1）方法原理。试样经处理后，在乙二胺-盐酸缓冲液中（pH值为6.7～7.0），聚乙二醇辛基苯醚和溴代十六烷基吡啶的存在下，三价铝离子与铬天青S发生反应，生成蓝绿色的四元胶束，于620 nm波长处测定吸光度值并与标准系列比较定量[16]。

（2）标准曲线绘制。准备7根25 mL具塞比色管，分别加入铝元素标准使用液（1.00 mg·L-1）0 mL、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、3.00 mL、4.00 mL和5.00 mL，再分别向各管中加入1%硫酸溶液1 mL，加水至10 mL刻度，配制成铝的质量分别为0 μg、0.50 μg、1.00 μg、2.00 μg、3.00 μg、4.00 μg和5.00 μg的系列标准溶液。以系列标准溶液中铝的质量为横坐标，以相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

（3）样品测定。取约30 g粉碎的试样置于恒温干燥箱中，干燥温度85 ℃，干燥时间4 h。称取1 g经干燥后的试样于三角瓶中，依次加入硝酸10 mL和硫酸0.5 mL，在控温电热板上消化，加热升温条件为100 ℃恒温加热1 h，升温至150 ℃后恒温加热1 h，升温至180 ℃恒温加热2 h，然后升温至200 ℃，若样液颜色变为棕黑色，再补加一定体积的硝酸继续消化，继续加热直到管口开始冒出白烟，消化液变得清澈透明或者呈现轻微黄色。取出冷却后，将其转移到50 mL容量瓶中，并用实验一级水定容至刻度线，摇匀后备用。同时，进行试剂空白实验。

将1.00 mL样品消化液和1.00 mL空白溶液分别置于25 mL具塞比色管中，并用实验一级水定容至10 mL刻度线。向标准系列曲线管、样品消化液管和空白溶液管中各加入1滴对硝基苯酚-乙醇溶液（浓度为1 g·L-1），混合均匀后，先缓慢滴加氨水溶液（1+1）直至溶液呈浅黄色，继而滴加硝酸溶液（浓度为2.5%）直至黄色刚好消褪，再多加1 mL硝酸溶液（浓度为2.5%）。然后加入1 mL抗坏血酸溶液（浓度为10 g·L-1），混合均匀后加入3 mL铬天青S指示剂溶液（浓度为1 g·L-1），混合均匀。再依次加入1 mL聚乙二醇辛基苯醚溶液（浓度为3%）、3 mL溴代十六烷基吡啶溶液（浓度为3 g·L-1）和3 mL乙二胺-盐酸缓冲溶液，用实验室一级水定容至25.0 mL并混匀，静置40 min。在620 nm波长下，使用10 mm石英比色皿以空白溶液作为参比溶液，测定其吸光度[17-20]。