铝箔餐盒中铍、铅、砷、铬、镉、汞6种金属元素迁移量的研究

◎ 周 磊，张晓曼

（安徽省铝制品质量监督检验中心，安徽 濉溪 235100）

目前，铝箔餐盒已成为被广泛应用的一种餐具，其主要采用3 系或8 系铝合金为原材料，经冷轧或热轧成厚度均匀、表面光滑、无异味的铝箔母卷，再经过专用设备和模具一次性全自动冷冲压成形[1]。这种餐具有产品市场广、普及面大等特点，在日常使用过程中，其中的重金属元素如铅、砷、汞、铬、铍和镉等发生迁移后会对人们的身体健康产生危害。因此，我国发布的食品接触材料及制品相关的食品安全系列国家标准对有害物质的限量作出明确的规定[2-3]。随着使用再生铝合金生产变形铝合金板带箔技术水平的提升，使用再生铝合金箔材生产的食品餐盒已经进入消费流通环节，因此有必要对使用再生铝合金箔铝箔餐盒中有害元素含量进行监测分析。

本实验结合国家标准，以体积分数为4%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙醇溶液为食品模拟液，用电感耦合等离子体质谱仪分别对6 种铝箔餐盒进行检测，测定铝箔餐盒中6种金属元素的迁移量，同时用电感耦合等离子体发射光谱仪对6 种铝箔餐盒的原材料铝箔中6 种金属元素进行检测对照。希望能为铝箔餐盒质量与安全指标的研究和产品标准制修订提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

元素标准溶液，国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸（优级纯）、盐酸（优级纯）、氢氧化钠（优级纯）、硼氢化钠（98%）、乙酸（分析纯）、丙酮（分析纯）以及无水乙醇（95%）均为国药集团化学试剂有限公司；实验室用水为一级水。

1.2 仪器与设备

PF32 原子荧光分光光度计，北京普析；7400 电感耦合等离子体发射光谱仪，美国赛默飞； NexION350X电感耦合等离子体质谱仪，美国PE 公司；实验室用玻璃器皿用盐酸溶液（1∶3）浸泡24 h。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

铝箔餐盒原材料（铝箔）中金属元素的测定样品前处理：用丙酮溶液将铝箔餐盒原材料（铝箔）表面擦洗干净，60 ℃烘干待用。按照GB/T 20975 系列标准的检测方法对样品进行处理、定容[4-6]。汞含量的测定（氢化物发生-原子荧光光谱法）：取1.000 g 样品置于400 mL 烧杯中，加入30 mL 混合酸，盖上表面皿，于恒温水浴（90±5）℃保持20 min，冷却，移入100 mL容量瓶中，混匀；砷含量的测定：取0.500 0 g 样品置于30 mL 烧杯中，加入20 mL 混合酸，低温加热蒸发至5 mL，加入盐酸冲洗，移入100 mL 容量瓶中，加入10 mL 硫脲-抗坏血酸溶液，用盐酸稀释至刻度。铅、铍、铬、镉元素的测定（ICP-OES 法）：称取0.500 0 g 样品置于250 mL 烧杯中加入25 mL 混合酸，待剧烈反应停止后，低温加热分解至试料完全溶解，冷却至室温，定容到100 mL 容量瓶中。

铝箔餐具中金属元素迁移量的测定（ICP-MS 法）样品前处理：铝箔餐盒按照《食品国家安全标准 食品接触用金属材料及制品》（GB 4806.9—2016）规定，以体积分数为4%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙醇为食品模拟液，按照《食品安全国家标准 食品接触材料及制品迁移试验预处理方法通则》（GB 5009.156—2016）的要求进行迁移试验[2-3]。将3 种模拟液（体积分数为4%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙酸溶液、体积分数为10%的乙醇溶液）分别加入到餐盒中并密封，按照常温30 min、常温1 h、常温24 h 以及100 ℃加热10 min 的迁移试验条件，浸泡完成后取混合均匀的样品溶液于50 mL 容量瓶中，添加适量硝酸使该溶液中硝酸浓度约为5%（体积分数）。

1.3.2 溶液配制

（1）标准中间溶液。准确吸取金属标准溶液（100 mg·mL-1）1 mL 置于100 mL 棕色容量瓶中，加入5 mL 硝酸溶液定容至刻度，配制铅、砷、铬、铬、铍的标准中间溶液的浓度为1 mg·mL-1，汞的标准中间溶液浓度为100 ng·mL-1。

（2）根据试液中的铝含量，移取适量的铝基体溶液，使标准溶液中的铝量与测试试液中的铝量基本一致，加入适量待测元素的标准中间溶液，使标准曲线溶液的酸度与待测试液的酸度基本一致，用水稀释到刻度。铅、镉、铍的标准工作溶液为0 μg·mL-1、0.04 μg·mL-1、0.08 μg·mL-1、0.12 μg·mL-1、0.16 μg·mL-1和0.20 μg·mL-1；铬的标准工作溶液为0 μg·mL-1、0.1 μg·mL-1、0.2 μg·mL-1、0.3 μg·mL-1、0.4 μg·mL-1和0.5 μg·mL-1； 汞的标准工作溶液为0 ng·mL-1、0.1 ng·mL-1、0.2 ng·mL-1、0.4 ng·mL-1、0.8 ng·mL-1和1.0 ng·mL-1； 砷的标准工作浓度为0 ng·mL-1、0.5 ng·mL-1、1.0 ng·mL-1、2.0 ng·mL-1、3.0 ng·mL-1和4.0 ng·mL-1。

（3）用4%的乙酸溶液、10%的乙酸溶液、10%的乙醇溶液配制适当浓度的混合标准工作溶液。其浓度系列见表1。

表1 6 种金属元素混合标准工作溶液表

（4）溶剂配制。体积分数为4%的乙酸溶液：用量筒取40 mL 乙酸溶液，缓慢加入一级水，定容到1 000 mL 容量瓶中。体积分数为10%的乙酸溶液：用量筒取100 mL 乙酸溶液，缓慢加入一级水，定容到1 000 mL 容量瓶中。体积分数为10%的乙醇溶液：用量筒取100 mL 乙醇溶液，缓慢加入一级水，定容到1 000 mL 容量瓶中。

1.3.3 仪器条件

（1）原子荧光分光光度计的测试条件。氩气：99.99%；负高压：280 V；电流：40 mA；载气流量：300 mL·min-1；屏蔽气流量：600 mL·min-1；原子化器温度：200 ℃；读数方式：面积。

（2）ICP-OES 系统的测试条件。氩气：99.999%；RF 功率：1 150 W；泵速：50 r·min-1；辅助气流量：0.5 L·min-1；冷却气流量：12 L·min-1；雾化器流量：0.70 L·min-1；驱气流量一般。

（3）ICP-MS 的测试条件。氩气：99.999%；RF功率：1 600 W；载气流量：18.0 L·min-1；辅助气流量：1.2 L·min-1；雾化器流量：0.98 L·min-1；样品提升速率：300 μL·min-1，积分时间：0.5 s。

2 结果与分析

2.1 分析谱线的选择

采用ICP-OES 法对铝箔餐盒原材料——铝箔中金属元素进行测定，测定过程中遵循所选谱线灵敏度高、干扰小的原则，确定各元素的分析谱线波长分别为Be：234.861 nm；Cd：226.502 nm；Cr：267.716 nm；Pb：220.353 nm。

2.2 标准曲线和检出限

铝箔餐盒原材料——铝箔中6 种金属元素的标准曲线和检出限见表2。铝箔餐盒在3 种不同食品模拟物中6 种金属元素迁移的标准曲线和检出限见表3～5。

表2 铝箔中6 种金属元素的标准曲线和检出限表

表3 10%乙酸溶液中6 种金属元素迁移的标准曲线和检出限表

2.3 铝箔中6 种金属元素含量测定

6 组铝箔餐盒原材料——铝箔中6 种金属元素的含量见表6[4-6]。由表2可知，6 种金属元素用ICP-OES和原子荧光分光光度计检测相关系数较好（>0.999 5）满足测试要求。由表6可知，用原子荧光分光光度计测定的6 组样品中的砷、汞含量较低，甚至存在未检出的情况。用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铍、铬、镉、铅含量，结果显示铍元素均未检出，镉、铬、铅含量较高。

表6 铝箔中6 种金属元素的含量表（单位：%）

2.4 加标回收试验

根据6 组铝箔餐具中金属元素的迁移量，用体积分数为4%乙酸食品模拟液对样品进行加标回收试验，在样品中加入铍、铅、铬、砷浓度均为5 μg·L-1、镉1.0 μg·L-1、汞0.5 μg·L-1的标准混合溶液，结果发现回收率为88.5%～98.1%，表明回收率良好。

2.5 铝箔餐盒6 种金属元素迁移物质的测定

本研究在不同试验条件下，针对6 组铝箔餐盒中的6 种金属元素的迁移量进行检测，对每次试验溶液测定两次取平均值作为结果。根据不同的模拟物，配制不同的标准工作溶液，各元素线性范围内工作曲线、相关系数、检出限见表3、表4、表5，用电感耦合等离子体质谱仪测定，各元素线性范围内线性相关系数良好（大于0.995），满足测定要求。

表4 4%乙酸溶液中6 种金属元素迁移的标准曲线和检出限表

表5 10%乙醇溶液中6 种金属元素迁移的标准曲线和检出限表

6 组铝箔餐盒样品在4%乙酸溶液和10%乙醇溶液的条件下，室温浸泡30 min 和60 min，各元素均未检出；但是在24 h 之后，4%乙酸和10%乙醇溶液中，6 组铝箔餐盒中金属元素均有检出。由表7可知，在4%乙酸的溶液中，浸泡24 h 后，某一铝箔餐盒铅、铬的迁移量较高，甚至超过国家标准，可能是因为原材料中的铅和铬含量较高，迁移的含量也较高，长期使用会对人们的身体健康造成损害，存在一定的安全风险。

表7 6 组铝箔餐盒中金属元素迁移水平表

6 组铝箔餐盒在不同时间、不同温度的10%乙酸溶液中浸泡，6 种金属元素的迁移量见图1。在10%乙酸溶液中6 种铝箔餐盒在20 ℃放置30 min 后，均有少量迁移；1 h 后迁移量增加，部分餐盒中的铅、铬超过国家标准的范围；24 h 时，铅、铬、镉3 种金属迁移的含量明显增多。可见，在铝箔餐盒中尽量不要长时间存放酸度过高的食品。

图1 10%乙酸溶液中6 组铝箔餐盒中金属元素的迁移量图

此外，随着温度的升高，6 种金属元素的迁移速度越快，100 ℃加热10 min 后，铅、铬、镉元素有明显的迁移，甚至超过国家标准的要求，因此此类铝箔餐盒不能在温度过高时使用，否则会对身体健康造成危害。

3 结论

本文采用原子荧光分光光度计、ICP-OES 对6 组铝箔餐盒及原材料铝箔6 种金属元素含量进行了测定，同时在不同温度和时间下采用ICP-MS 对6 组铝箔餐盒在4%乙酸溶液、10%乙酸溶液、10%乙醇溶液中的6 种金属元素迁移量进行了研究。结果表明，6 组铝箔餐盒样品在10%乙醇溶液中浸泡24 h，6 种金属元素的迁移量均符合国家标准要求；在4%乙酸溶液浸泡24 h 后，某些铝箔餐盒的迁移元素铅、铬超过国家标准范围；6 种铝箔餐盒在10%乙酸溶液中浸泡，常温30 min，6 种金属元素均有少量迁移；24 h 以后，铅、铬、镉3 种金属迁移的含量明显增多，存在安全风险，应加强对该类产品的检验和风险提示。