食品中铝的检测方法研究进展

薛庆海,董刘敏,王成军,沈海丽,黄丽俊,冯永巍

无锡市食品安全检验检测中心 (无锡 214028)

铝是自然界中广泛存在的一种金属元素[1]，也是地壳中含量最多的金属元素，因此食品中很容易出现铝的积累。硫酸铝钾(钾明矾)和硫酸铝铵(铵明矾)是常用的食品添加剂，作为膨松剂和稳定剂广泛的用在豆类制品、煎炸面制品、虾味片、焙烤食品、粉丝粉条及腌制海蜇中，GB 2760—2014[2]对这些食品中铝的残留量作了限定，但有些商家为了片面追求产品的卖相及口感，过量的使用含铝添加剂，使产品中铝的残留量超过GB 2760规定的限值。长期过量摄入铝，可能会对人体神经、肝脏、生殖和免疫系统造成损害[3]。本文综述近年来食品中铝的检测方法，以供食品检测实验室参考与借鉴。

1 乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法

EDTA滴定法测定食品中的铝含量，不需大型分析仪器，可降低测成本，适合小微企业、小实验室检测使用。岑剑伟等[4]使用较低浓度的高氯酸溶液煮沸提取海蜇中的铝元素，采用回滴法使样品中的三价铝离子(Al3+)与EDTA加热充分反应，再用乙酸锌标准溶液回滴过剩的EDTA，从而得到样品中的铝含量。杨贤庆等[5]建立了微波消解-EDTA滴定法测定海蜇产品中铝的方法，减少了酸煮消解时的复杂操作，缩短了检测时间。EDTA滴定法测定食品中铝的检出限较高，不适合食品中微量铝的检测，适合含铝较高的海蜇、煎炸面制品、焙烤食品等样品的检测。

2 分光光度法

分光光度法是最常用的检测食品中铝含量的方法，在GB 5009.182—2017《食品安全国家标准 食品中铝的测定》[6]中也被列为第一法来使用。分光光度法测定食品中铝的原理：样品经前处理后，在乙二胺-盐酸缓冲液中，聚乙二醇辛基苯醚和溴代十六烷基吡啶的存在下，Al3+与铬天青S反应生成蓝绿色的四元胶束，于620 nm波长出测定吸光度值并与标准系列比较定量。样品前处理一般采用湿法消解，用到硝酸和硫酸，用酸量比较大，前处理时间也，较长(几个小时)。陈晓红等人[7]采用微波消解法前处理，用分光光度法检测面制食品中铝的含量缩短了前处理时间，减少了酸用量；考虑到面制食品中含有硅酸盐等难溶化合物，微波消解体系中加入了少量氢氟酸。分光光度计相对于其他大型分析仪器，价格较低，绝大多实验室都有检测资质。分光光度法在检测过程中易受到一些外界因素的影响，如显色时间、显色温度、溶液的酸碱度和体系中其他成分的干扰等[8]；分光光度法测定铝的检出限较高，不适用于食品中痕量铝的检测，适用于检测添加了含铝添加剂的食品中的铝，如粉丝粉条、煎炸食品等。

3 荧光分光光度法

铝本身是没有荧光的，这就需要采用荧光试剂与铝反应，形成带有荧光的物质，再用荧光分光光度计检测。王正等[9]建立了桑色素-荧光分光光度法检测油炸面制品中铝的方法，就是选用桑色素作为荧光试剂，采用碱共热处理提取样品中的铝，在pH 3.5的缓冲体系中基于桑色素与Al3+所形成的络合物产生黄绿色荧光，进行定量分析。该方法需要严格控制桑色素乙醇溶液的用量、缓冲溶液的pH，使络合物荧光强度最大且稳定；络合物在2 h后荧光强度开始减弱，应在络合反应完成2 h内上机检测，因此不适合大批量样品的检测。

4 高效液相色谱法

该方法同样是采用荧光试剂与样品中的铝离子反应，形成含铝的荧光物质，然后用带有荧光检测器的高效液相色谱仪定量检测样品中的铝含量。刘宇等[10]选用8-羟基喹啉与用蒸馏水提取的铝进行衍生反应，形成带有荧光的含铝衍生物后，在高效液相色谱仪的荧光检测器上检测瓜子中的铝含量，含铝衍生物的稳定性良好(12 h)，适合大批量样品的检测。阚微娜等[11]建立了高效液相色谱法检测复方氨基酸注射液中铝含量的方法，同样选用8-羟基喹啉作为衍生试剂，使用其与酸水解法提取的铝衍生形成含铝的荧光配合物，用液相色谱荧光检测器检测。液相色谱法需要用色谱柱分离样品中的铝元素，因此前处理完成后上机检测样品的时间较长。

5 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法测定食品中铝的原理为：试样经消解处理后，经石墨炉原子化，在257.4 nm处测定吸光度，在一定范围内铝含量与吸光度值成正比，与标准系列比较定量。该方法样品前处理(试样消解处理)方法比较多，常见的有湿式消解法、微波消解法和高压罐消解法。湿式消解法用酸量大，时间长，且容易受到环境中铝的污染，前处理设备(电加热板等)价格低。微波消解和高压罐消解用酸量较少，时间短，操作方便，但前处理设备(微波消解仪、高压消解罐)比较贵。石墨炉原子吸收法的检出限低，具有很高的灵敏度，检测速度较快。但在实际应用中，石墨炉原子吸收法测定铝时，回收率不稳定[12]。石墨炉原子吸收法测定铝时要求原子化温度极高，石墨管易损耗，随着测试次数增多，吸光值差值逐渐增大，不适宜测量批量样品[13-14],需要经常更换石墨管，成本较高。

6 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法

该方法的原理为：样品消解后，由电感耦合等离子体发射光谱仪测定，以铝元素的特征谱线波长定性；铝元素谱线信号强度与铝元素浓度成正比进行定量分析。常用的样品消解方法有干式消解法、湿式消解法、微波消解法和压力罐消解法。湿式消解法、微波消解法和压力罐消解法优缺点前面已介绍过。干式消解法操作简单，酸用量少，但需要用高温马弗炉灰化5～8 h，甚至更长，耗时非常长。另外，样品在灰化时容易被坩埚吸附损失[15,16]。ICP-OES法具有检出限低、灵敏度高、准确可靠的优点，可多种元素同时检测，节约检测时间。

另外，可以根据样品特点选取干扰少、背景低、信号高的特征谱线作为铝的分析谱线。赵智等[17]选择309.271 nm作为香菇中铝的测定波长，杨小珊等[18]、何健等[19]选择396.153 nm作为蜂蜜中铝、油条中铝的测定波长。ICP-OES法缺点则是检测时容易出现谱线重叠干扰，耐盐量低[20]。此外，电感耦合等离子体发射光谱仪的价格较高，不适合小实验室、小微企业采用。

7 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是通过接口技术将电感耦合等离子体(ICP)的电离特性与四级杆质谱仪相结合，从而形成一种新的分析技术。其原理为：试样经消解后，由电感耦合等离子体质谱仪检测，以铝元素的特定质荷比定性，采用外标法，以铝元素质谱信号与内标元素质谱信号的强度比与铝元素的浓度成正比进行定量分析。ICP-MS法可以对除了碳、氢、氧、氮以及惰性元素以外所有的存在于地壳中的元素进行同时分析，具有分析时间短、灵敏度高、精密度高、线性范围宽等优点[21]。基于这些优点，该方法已经逐渐取代了传统的滴定法、分光光度法、荧光分光光度法、高效液相色谱法、石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等，已在食品检测领域得到了广泛的应用。

该法的试样前处理一般推荐微波消解法和压力罐消解法。这两种前处理设备价格都比较高，ICP-MS本身价格也很高，检测成本较高，因此该方法只适合大型实验室和中大型企业使用。ICP-MS法也存在一定的缺陷，如同位素、多原子、加合物离子和双电荷等质谱干扰，27Al就会受到11B16O等与铝质量数相同额多原子离子干扰，一般可通过碰撞反应池技术消除一定的质谱干扰。近几年，出现了电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)仪，ICP-MS/MS法通过第一个四级杆质谱的筛选，第二个四级杆的反应(加氧气、氨气等)及第三个四级杆的筛选，可以很好的消除前述的质谱干扰。

8 结语

含铝食品添加剂或者含铝复配食品添加剂在食品行业中应用广泛，但是长期摄入，铝元素就会在人体内积累，进而危害身体健康。本文综述了食品中铝含量的检测方法研究进展，以其能够较好地控制食品中铝的残留量。