面制品及糕点中含铝食品添加剂的测定（一）

发布时间：2021-05-06 13:59 编辑者：周世红

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，但不是人体的必需元素，它不参与人体正常生理代谢，长期过量摄入铝会产生慢性毒性如神经系统和骨骼损害等。地壳中主要以氧化物和铝硅酸盐等稳定形态存在。随着气候变化、人类活动和工业发展等，稳定形态的铝逐步转化为离子态铝，导致土壤和水体中铝浓度升高。存在于土壤和水体中的铝离子极易被某些植物和藻类吸收，贮存在细胞组织结构中，与有机成分结合组成细胞壁，Zdenko等发现珊瑚藻细胞壁中的铝占总铝含量的9.99%，Yang等的研究表明细胞壁中的铝主要与果胶结合。因此铝在生物体内是普遍存在的，只是含量不同，食品中藻类、茶叶等较高，蔬菜、水果等较低。以这些高铝生物为原材料生产的食品中也会存在含量较高的铝，本文将上述食品原材料带入到食品中的铝统称为食品本底铝。

人体摄入铝的主要途径是食品，食品中铝除了由食品原材料带入的本底铝外，还有一部分来自食品加工中使用的含铝食品添加剂。GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中允许使用的含铝食品添加剂有硫酸铝钾、硫酸铝铵、含铝铝色淀等，其中含铝色素允许使用量很低，对食品中铝的贡献可以忽略不计，故食品中添加剂残留铝主要来源于硫酸铝钾、硫酸铝铵。GB2760-2014规定豆类制品、面糊、裹粉、煎炸粉、油炸面制品、虾味片、焙烤食品及腌制水产品(仅限海蛰)等食品中出于工艺需要可以使用硫酸铝钾/铵作为食品膨松剂或稳定剂，但铝的残留量(干样品，以AI计)须符合相应限量要求。硫酸铝钾/铵与食品发生反应后，以Al³⁺、AlOH²⁺、Al(OH)²⁺态存在，本文将含铝食品添加剂带入的铝统称为食品添加剂残留铝。

食品中总铝高并不一定对人体就有害，研究表明，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；而含铝食品添加剂产生的离子态铝，主要存在形式是Al³⁺、AIOH²⁺、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。食品添加剂专家委员会认为，含铝食品添加剂的使用是人群铝暴露风险的主要来源，因此GB2760-2014对含铝食品添加剂在食品中的使用范围和使用量有明确规定。目前测定食品中铝的国标方法是GB5009.182—2017《食品安全国家标准食品中铝的测定》，利用强酸在高温或高压下破坏食品的有机成分，使食品中铝全部转化为离子态存在于溶液中进行测定，因而此法测定的是食品中总铝含量。但是食品总铝超.标并不一定就是生产企业违规使用了含铝食品添加剂，可能是由食品原料带入的本底铝高引起，而现行检测方法无法区分食品本底铝与食品添加剂残留铝，极易造成误判、错判。本方法利用离子态铝极易被EDTA络合的特性，采用乙二胺四乙酸二钠溶液提取食品中的添加剂残留铝，提取液酸化后用电感耦合等离子体质谱仪测定。该方法能选择性提取食品中添加剂残留铝，有效排除了本底铝的干扰，可准确检测出食品中含铝食品添加剂使用量，为GB2760—2014的实施提供更加精准的方法基础，对支撑食品安全监管具有重要意义。

一、材料与方法

1、材料与仪器

硝酸(默克级):德国Merck公司；乙二胺四乙酸二钠、氢氧化钾、硝酸、草酸、蔗糖(分析纯):国药集团化学试剂有限公司；二硫赤鲜醇(生化试剂)麦克林；离心管:江苏康捷医疗器械有限公司；电子天平:瑞士Mettler-Toledo仪器(上海)有限公司；水浴锅:德国memmert有限公司；超纯水器:英国ELGA有限公司；超声波双频清洗机:宁波新芝生物科技有限公司；Centrifuge离心机:德国eppendorf中国有限公司，350X电感耦合等离子体质谱仪:PerkinElmer公司。

2、方法

（1）差速离心法分离海苔细胞各组分

准确称取海苔样品0.25g(精确至0.0001g)于玛瑙研钵中，平行3份，加入含有蔗糖(85g/L)和二硫赤鲜醇(150mg/L)的混合溶液为研磨介质。研磨30min至海苔细胞完全破碎后，转移至50mL离心管中，300g下离心5min，沉淀部分为细胞壁组分，取上清液于8500g下离心30min，沉淀为细胞器组分，上清液为细胞可溶性组分。取未经研磨的海苔及分离后的细胞壁组分、细胞器组分和细胞可溶性组分采用微波消解法分别消解后上ICP-MS测定铝含量。

（2）提取剂选择实验方法

准确称取海苔粉0.1000g于50mL离心管中，平行3份，依次向3根离心管中加入超纯水20mL，摇匀后于90C水浴锅中提取2h。取出冷却后以8000r/min转速离心10min，移取上清液过0.45um针式滤膜，移取2mL滤液于10mL刻度容量瓶中，用2%HNO3定容至10mL，摇匀后上ICP-MS测定。分别用提取剂氢氧化钾溶液(0.04mol/L)硝酸溶液(2%)、乙二胺四乙酸二钠溶液(300mg/L)、草酸溶液(900mg/L)代替超纯水重复上述过程。

（3）提取条件优化单因素实验方法

以EDTA浓度(30mg/L、60mg/L、150mg/L、300mg/L、450mg/L、600mg/L)、提取时间
(5min、10min、20min、30min、40min、60min)提取温度(25℃、70℃、80℃、90℃、95℃)、
振摇频次(0次、1次、2次、3次、5次)等为影响因素，以添加剂残留铝提取率为指标进行单因素实验。

（4）电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)条件

仪器条件如表1所示。

二、结果与分析

1、海苔中本底铝的分布

未经研磨的海苔样品消解后得到海苔总铝含量，这些铝均为海苔在生长过程中吸收并存在于海苔细胞中，因此海苔中的总铝就是本底铝。由表2可知，海苔细胞壁中的铝含量占比为93.7%，而细胞器组分和细胞可溶性组分的铝含量之和占比6.3%，表明海苔中的铝高度富集于细胞壁中。Chang等研究了烟叶中的铝，认为烟叶中87%～89%的铝分布于烟叶细胞壁中，并且与细胞壁中的果胶和半纤维素紧密结合，结合位点很可能是细胞壁多糖中的大量羧基。JianLY等研究了水稻根尖细胞的抗铝毒反应，揭示生长在高铝环境中的水稻根尖通过将铝转运至细胞壁果胶中来提高铝毒抗性，而果胶甲酯化是水稻根尖细胞抵抗铝毒的重要手段。而Rengel等对巨型海藻细胞的研究表明，99.99%的铝存在于海藻细胞壁中。海苔是一种生长在海水中的互生藻类，而海水中富含铝离子，因此海苔细胞璧中的铝极可能是海苔在生长过程中抗铝毒反应的产物。