硫磺熏蒸前后银耳中6种有害金属元素的变化研究

胡文彦，徐 华，余恒琳

(南京市产品质量监督检验院，国家农副产品质量监督检验中心，江苏南京210028)

硫磺熏蒸作为一种传统食品加工手段已经有悠久的历史，经过硫磺熏制的银耳不仅卖相好看，而且防虫防霉效果良好［1］，因而在食品和中药加工过程中被广泛采用。但是，如果熏制方法不当使食品二氧化硫残留量偏高，超过国家相应法规中规定的标准值，就可能对人体健康造成一定的危害［2］。不仅如此，食品中残留的二氧化硫破坏食品中的维生素B1，影响食物的品质［3］，亦有文献报道二氧化硫与食品中的其他添加剂反应产生稳定的毒害物质［4］。基于成本考虑，食品生产厂家在加工过程中多采用工业硫磺进行熏制，导致工业硫磺中残留的较高含量重金属物质迁移到食品中，造成熏制后的食品重金属含量偏高，其中不乏对人体危害较大的重金属元素，如AS、Pb、Hg、Cd 等，这一问题，在中药材研究领域已经得以关注［5］。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法相比于传统的化学法及原子吸收法具有测定金属元素可一次进样同时测定多种金属元素、检出限低、分析速度快、动态范围宽等优点，在实际工作中大大地提高了工作效率［6］，随着此仪器的逐步推广使用，已经越来越广泛应用于水、食品及生物材料等的分析［7-10］。本文模拟了食品熏制过程，首次采用电感耦合等离子发射光谱-质谱联用(ICP-MS)技术对工业硫磺熏制前后的银耳进行6种有害重金属含量的分析，对硫磺熏制工艺造成的食品安全风险评估做出了有益的探索，评测的数据可为有关部门提供参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

标准物质 Pb、As、Hg、Cd、Cr、Cu、内标溶液 Bi、Ge、In、Sc 购于国家标物中心，浓度均为100μg/mL;硝酸 默克公司，优级纯;过氧化氢(30%) 国药集团化学试剂有限公司，分析纯;实验用水为经Milli-Q净化系统(0.22μm过滤膜)过滤的超纯水;银耳样品 市购袋装干燥朵形银耳，经测试无二氧化硫残留(SO2＜1mg/kg);工业硫磺 市购。

7700X电感耦合等离子体质谱联用仪(ICPMS) 安捷伦公司;梅特勒电子天平 生产厂家或产地;MARS xpress微波消解仪 CEM公司;Milli-Q净

1.2 实验方法

1.2.1 样品的制备 本实验模拟银耳熏制过程，在密闭橱中点燃硫磺，将银耳平摊在定制的悬空水平铁丝网上，通过熏制的时间控制食品中二氧化硫的含量，在熏制2、4、8、10、12min 后取样，与未熏蒸的空白银耳一起编为1～6号，熏制完的样品置于流通空气中平衡30min后放入密封塑料袋中，备用。

1.2.2 样品前处理 将熏制前后的银耳样品分别粉碎，准确称取约 0.500g，加硝酸 5.0mL，过氧化氢2.0mL，置于微波消解仪中消解，微波消解程序见表1。消解结束后，将消化液转移至25mL容量瓶，用5%硝酸定容至刻度。为了考察硫磺熏制过程重金属的迁移程度，取5g工业硫磺，也按相同方法进行处理与测试。

表1 微波消解程序Table 1 Microwave digestion procedure

1.2.3 仪器参数 雾化器:同心雾化器;采样深度:8mm;发射功率:1550W;载气流量:0.78L/min;稀释气流量:0.40L/min;雾化室温度:2℃;积分时间:0.3s;蠕动泵转速:0.1r/s;采集模式:He模式。化系统 生产厂家或产地。

表2 银耳中二氧化硫及铅、砷等六个元素含量结果Table 2 Results of sulphur and six metals contents in tremella

2 结果与讨论

2.1 测试结果及分析

在进行重金属测试前对不同取样点的样品按GB/T5009.34-2003《食品中亚硫酸盐的测定》中规定的蒸馏法进行二氧化硫含量测定，记录平行测定3次的平均值，结果见表2。根据上述规定的条件对未熏制的银耳样品、不同熏制时间采样点的银耳样品以及用于熏制食品的工业硫磺进行铅、砷、汞等6种元素的测定，每份样品平行测定3次，计算平均值，对硫磺熏制过程中各样品二氧化硫含量与重金属含量变化相关性进行考察，结果见表2，数据表明:随着二氧化硫含量不断增加，As的含量发生明显的变化，由最初的0.022mg/kg上升至0.329mg/kg的水平，Hg的含量经过熏制后也增加较多，而其他四个元素没有发生明显的变化，其原因可能是相比其他4种元素，砷与汞是易挥发元素，高温下容易气化并附着食品表面，且因为工业硫磺砷化物含量较高，伴随着燃烧过程大量溢出而导致被熏制食品的砷含量显著提高。国家标准GB/T2449-2006工业硫磺中规定工业硫磺合格品As的限量为0.5g/kg，而本次实验购买的硫磺As含量较低，仅为10.60mg/kg，可以推断倘若使用质量等级为合格品的工业硫磺熏制食品，将很容易导致食品As含量超标，从而对消费者的身体健康造成较大的危害。

考虑到不同产地甚至不同批次的食品重金属本底值均不相同，因此课题组进企业经过现场考察后采用实验室模拟熏蒸的手段，真实再现银耳加工企业熏制硫磺的过程。实验对同一批次银耳进行熏蒸前后的食品有害金属含量检测，避免了样品间个体差异，可直观反映毒害金属从工业硫磺中迁移至食品中的过程。

2.2 仪器条件的优化及干扰消除

为提高仪器灵敏度并消除检测中的干扰因素，本文使用ICP-MS调谐液及内标溶液对仪器进行自动调谐来得到优化参数，以消除质谱本身的同位素、多原子离子、双电荷、氧化物等干扰，调谐结果要求Li(7)、Y(89)、Tl(205)的灵敏度分别大于 3000、10000、6000，同时使氧化物(156/140)小于2%，双电荷(70/140)小于3%。最终选定的仪器条件见1.2.3。

本文通过内标校正的方式消除样品基质不同对检测结果的影响。选择内标元素的原则为:样品溶液中不含有该元素、与待测元素质量数接近、电离能与待测元素电离能相近、质量数接近。根据本次实验测定的元素范围，选择Cr(Sc45)、Cu(Ge72)、As(Ge72)、Cd(In115)、Hg(Bi209)、Pb(Bi209)作为内标元素。

2.3 方法检出限、线性范围及回归方程

用5%HNO3(V/V)为溶剂将混合标准溶液逐级稀释为0.0、10.0、20.0、50.0、100.0μg/L 的混合标准溶液系列，并用内标校正，以待测元素与内标元素的信号值比值与待测元素质量浓度建立标准曲线。结果表明，各待测元素线性关系良好，线性相关系数均不低于0.9997，同时对空白消解液用ICP-MS法平行测定12次，以公式D=3S计算其检出限(式中S为12次空白液测试浓度的标准偏差)，结果见表3。

2.4 精密度与回收率实验

准确称取熏制过的3号食品样品约0.500g，加入与样品中待测元素含量相当的标准溶液，按上述实验过程平行测定铅、砷、汞、镉、铬、铜等待测元素6次，并进行加标回收，结果见表4，方法的回收率为87.5%～105.3%，RSD在0.76%～2.31%之间，方法准确度较高，精密度好。

表3 标准曲线回归方程及检出限Table 3 Standard curve and LOD of themethod

表4 各元素的精密度与加标回收率Table 4 The relative standard deviations(RSD，%)and recoveries of all the elements

3 结论

本文采用ICP-MS的分析手段对硫磺熏制前后银耳样品中6种重金属的含量进行分析，结果表明，银耳在熏制过程中会吸附硫磺中残留的挥发性有害重金属元素砷和汞，导致食品被污染，其中砷的变化最明显，汞次之，而其他4种元素没有发生明显变化。熏制过程导致食品品质发生改变，长期食用必将对人体健康造成一定危害。在本次实验的基础上，我们同时对辣椒干和蜜饯两种二氧化硫易超标的食品进行实验室的模拟熏制，并对熏制前后的6种重金属含量进行分析，实验结果和上述结论完全吻合，故硫磺熏制作为一种传统的食品加工方式，其安全性有待进一步的探讨。

在本实验的基础上，本课题组将采用色谱分析等手段对硫磺熏制过程导致食品营养成分变化和由此产生的毒害物质进行进一步深入研究，全方位探讨硫磺熏蒸对各种食品品质及食用安全性的影响，为硫磺熏制工艺造成的食品安全风险评估工作做出有益的探索。

［1］周德庆，张双灵，辛胜昌.亚硫酸盐在食品加工中的作用及其应用［J］.食品科学，2004，25(12):198-201.

［2］孟紫强，张波，秦国华.二氧化硫对小鼠不同组织器官的氧化损伤作用［J］.环境科学学报，2001，21(6):769-773.

［3］RJSSTEEL.Thiamine deficiency in a cat associated with the preservation of‘pet meat’with sulphur dioxide［J］.Australian Veterinary Journal，1997，75(10):719-721.

［4］Adams J B.Food additive-additive interactions involving sulphur dioxide and ascorbic and nitrous acids:a review［J］.Food Chemistry，1997，59(3):401-409.

［5］刘静静，刘浩.ICP-AES法分析硫磺熏蒸前后白芍中有害重金属、硫及主要微量元素的变化［J］.中国中药杂志，2011，36(13):1790-1793.

［6］李金英，郭冬发，姚继军，等.电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)新进展［J］.质谱学报，2002，23(3):164-178.

［7］Elene P Nardi，Fabio S Evangelista，Luciano Tormen，et al.The use of inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)for the determination of toxic and essential elements in different types of food samples［J］.Food Chemistry，2009，112(3):727-732.

［8］喻宏伟，陈春英，高愈希，等.高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法分析生物样品中硒的化学形态［J］.分析化学，2006，34(6):749-753.

［9］侯韬乔，潘碧枢.电感耦合等离子体质谱法测食品中的铅、镉、砷、汞［J］.中国卫生检验杂志，2007，17(9):1707-1708.

［10］De Blas Bravo I，Sanz Castro R，López Riquelme N，et al.Optimization of the trace element determination by ICP-MS in human blood serum［J］.Journal of Trace Elements in Medicine and Biology，2007，21(1):14-17.