食品中滑石粉含量測定樣品前處理方法的改進

楊慶文，王爭爭，趙 欣，李 慧，楊宇霞

（山西省生物研究院有限公司，山西 太原 030006）

滑石粉是將滑石經去凈泥土、雜石，再經粉碎、浮選、干燥而制成[1]，主要成分為天然的水合硅酸鎂，其分子式為Mg3Si4O10（OH）2[2]。滑石粉的種類可分為化工級、陶瓷級、化妝品級、醫藥食品級、造紙級和水鎂石粉等[3-6]。根據國標GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》[7]中的有關規定，滑石粉可以作為食品添加劑在加工環節中應用于涼果類、話化類食品的生產，其最大使用限量為20.0 g/kg。醫學研究表明，人體長期大劑量服用滑石粉會發生腎硅酸鹽結石[8]，腎功能不全者可能會出現眩暈、昏厥、心律失常以及異常疲乏無力等現象。另外，工業級滑石粉中含有一定量的伴生雜質石棉和石棉纖維[9]，這些異物進入人體內會附著、沉積在肺部，易誘發石棉肺、胸膜間皮瘤、肺癌等肺部疾病。2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究所機構公布將石棉或含石棉狀纖維的滑石粉列入3類致癌物清單中[10-11]。目前，市場上有部分不法廠商為了牟取暴利，往往超范圍、超限量甚至跨等級地在食品加工生產過程中大量違規使用滑石粉，如有的廠家在面粉中違規添加滑石粉[12-14]，行話叫“串粉”，嚴重的竟達20%以上；有些炒瓜子的商販為了使炒制出來的瓜子看起來美觀、光滑，也往瓜子里加滑石粉。更嚴重的是，某些黑心商家為了降低成本竟然使用工業級滑石粉添加到食品中去，這些做法嚴重危害了廣大消費者的身體健康，有時甚至會危及生命。由此可見，食品中滑石粉的檢測是食品安全檢測中非常重要的一環。

過去，食品中滑石粉的檢測是通過人的肉眼和感官判別[13]或者通過一些簡單的化學方法來測定[14-15]，這些方法只適合那些食品中含有大量滑石粉的情況，且只能作定性判別，對滑石粉的摻入量難以衡量。國外則有采用紅外光譜法測定地質樣品中滑石粉的報道[16]，甚至對滑石粉的表面形狀及可吸入顆粒進行測定[17-19]。近年來，隨著人們不斷摸索、探討，火焰原子吸收光譜（flame atomic absorption spectrometry，FAAS）法已成為測定食品中滑石粉含量的通行辦法[20-23]。目前，大都依據國標GB 5009.269—2016《食品安全國家標準食品中滑石粉的測定》[24]測定食品中的滑石粉含量。該標準采用的方法原理是先用硝酸＋高氯酸（或硝酸＋過氧化氫）消化試樣，過濾，將滑石粉與其他含鎂物質分離，然后再加氫氟酸反應生成溶于水的鎂鹽，最后采用火焰原子吸收光譜（FAAS）法測定鎂含量，并根據鎂含量計算食品中滑石粉的含量。按照此方法前處理，樣品消解需經歷前后兩個消化過程，中間需要進行冷卻、過濾、洗滌等操作步驟。多次試驗經歷顯示，整個消解過程一般用時約11 h。消解過程中需要進行稱樣、加液、移位和準備器皿試劑等，在不考慮加班的情況下受上、下班時間限制需要升溫、降溫等實際情況，至少需要一個半工作日（實際上往往需要2 d）。該消解方法不僅費時費力，而且在兩次消解之間為了過濾進行的一系列操作增加了樣品損失或受到污染的機會。

本研究對國標中濕消解法前處理方法進行改進，新的消解方法既縮短了工時，又減輕了工作量，而檢測結果是令人滿意的，甚至比原方法更好。本研究將為一線檢測人員提供一種新的測試面粉中滑石粉含量的簡捷方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

乙炔氣（純度≥99.999%）：山西泰能氣體有限公司；鎂標準儲備溶液（質量濃度500 mg/L）：中國計量科學研究院；摻滑石粉的面粉樣品：平度良金面粉廠；滑石粉標準品（試驗品）：阿法埃莎（中國）化學有限公司；硝酸（分析純）：北京化學試劑研究所；氫氟酸、高氯酸（均為分析純）：國藥化學試劑有限公司；鹽酸（分析純）：北京化工廠；氯化鍶（分析純）：天津市光復精細化工研究所。

混合酸的配制：硝酸＋高氯酸（4∶1，V/V）。

氯化鍶溶液（15 g/L）的配制：稱取氯化鍶15 g，加入100 mL純水和45 mL濃鹽酸溶解，用純水稀釋至1 000 mL。

鎂標準中間液（100 mg/L）的配制：用氯化鍶溶液將鎂標準儲備液稀釋成鎂標準中間液。

1.2 儀器與設備

AA 800型原子吸收光譜儀：美國PerkinElmer公司；KY-PE型鎂空心陰極燈：北京曙光明電子光源儀器有限公司；EG35B型微控電熱板：萊博泰克（大連）科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 火焰原子吸收光譜儀工作條件

波長：285.2 nm；狹縫寬度：0.7 nm；燈電流：6.0 mA；空氣流量：17 L/min；乙炔流量：2.3 L/min；燃燒頭高度：0 mm；檢測時燃燒頭偏轉45°。

1.3.2 國標GB 5009.269—2016試樣前處理濕消解法

稱樣→加酸、升溫（約3 h）→冷卻（約2 h）→過濾，洗滌（約1 h）→加酸、升溫、趕酸、定容（約5 h）

稱取面粉試樣0.5 g，放入聚四氟乙烯坩堝中，加入15 mL混合酸，蓋上蓋，電熱板上加熱消化1～2 h，至消化液無色透明，如果酸液過少時，可適當補加混合酸后繼續加熱消化。將坩堝取下，冷卻，用20 mL純水沖洗坩堝，將坩堝中的固體殘渣完全轉移到定量濾紙上，過濾，用100 mL純水洗濾紙及濾渣。將濾紙及固體殘渣放入聚四氟乙烯坩堝中，加入10 mL混合酸和3 mL氫氟酸，蓋上蓋，電熱板上加熱消化1～2 h，至消化液無色透明，如果酸液過少時，適當補加混合酸后繼續加熱消化。待坩堝中的液體接近干時，取下冷卻，用氯化鍶溶液沖洗坩堝，將消化液轉移至100 mL容量瓶中，用氯化鍶溶液定容，混勻，該溶液為試樣溶液，備用。

試樣空白試驗與試樣消解處理同步進行。用待測試樣做空白試驗，按照與試樣消解處理一樣的步驟進行消解處理，只是將濾紙及紙上固體殘渣進行消解時不加入氫氟酸，試樣中的滑石粉不發生化學反應。試樣空白試驗的取樣量、定容體積和稀釋倍數與試樣消解處理相同。

1.3.3 改進后的試樣消解處理濕消解法

稱樣→加酸、升溫、趕酸、定容（約6 h）

稱取面粉試樣0.5 g，放入聚四氟乙烯坩堝中，加入15 mL混合酸和3 mL氫氟酸，蓋上蓋，電熱板上加熱消化，至消化液無色透明。如果酸液過少時，適當補加混合酸后繼續加熱消化。待坩堝中的液體接近干時，取下冷卻，用氯化鍶溶液洗坩堝，將消化液轉移至100 mL容量瓶中，用氯化鍶溶液定容，混勻、靜置，備用。

試樣空白試驗與試樣消解處理同步進行。用待測試樣做空白試驗，按照與試樣消解處理一樣的步驟進行消解處理，只是不加氫氟酸，試樣中的滑石粉不發生化學反應。

1.3.4 試樣加標回收試驗

稱取試樣約0.5 g，添加一定量的滑石粉標準品，即為加標樣。加標樣的消解處理方法同試樣。加標樣試樣溶液制備完畢后，取1 mL消解液至100 mL容量瓶中，用氯化鍶溶液定容至刻度，混勻、靜置，備用。

1.3.5 鎂標準工作曲線繪制

鎂系列標準工作溶液的配制：分別吸取0、0.50 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、5.00 mL鎂標準中間液于100 mL容量瓶中，用氯化鍶溶液定容，配制成質量濃度分別為0、0.50 mg/L、1.00 mg/L、2.00 mg/L、4.00 mg/L、5.00 mg/L鎂標準工作溶液。

在1.3.1儀器工作條件下，對鎂元素系列標準工作溶液進行測定。以吸光度值（y）為縱坐標，以鎂元素質量濃度（x）為橫坐標，繪制鎂標準工作曲線，得到標準曲線回歸方程為y=0.033 5x+0.001 2，相關系數R2=0.999 2。

1.3.6 計算公式

（1）國標前處理方法滑石粉含量計算公式

式中：X為試樣中滑石粉含量，g/kg；ρ1為試樣溶液中鎂元素的質量濃度，mg/L；ρ0空白溶液中鎂元素的質量濃度，mg/L；V為試樣溶液定容體積，mL；f為試樣溶液稀釋倍數；5.20為鎂元素換算為滑石粉（相對分子質量379）的系數；m為試樣質量，g；1 000為計量單位換算系數。

（2）改進前處理方法后滑石粉含量計算公式

式中：X為試樣中滑石粉含量，g/kg；Mg1為試樣中鎂元素的含量，g/kg；Mg0為空白試樣中鎂元素的含量，g/kg；ρ1為試樣溶液中鎂元素的質量濃度，mg/L；ρ0空白溶液中鎂元素的質量濃度，mg/L；V為試樣溶液定容體積，mL；f為試樣溶液稀釋倍數；5.20為鎂元素換算為滑石粉（相對分子質量379）的系數；m為試樣質量，g；m0為空白試樣質量，g；1 000為計量單位換算系數。

2 結果與分析

2.1 分析結果計算

國標GB 5009.269—2016《食品安全國家標準食品中滑石粉的測定》中要求試樣空白的取樣量要與試樣相同。滑石粉含量計算公式按照1.3.6節改變以后，在稱取樣品時就不必刻意把每一個樣品的空白樣和平行樣都稱成相同的質量，這樣做的好處是稱量樣品時較原法更隨意，稱樣速度將大大加快，若樣品數量越多優勢越明顯，可以節約大量時間。當然，樣品間的稱樣量差異也不應太大，以免改變統一的試劑用量。

2.2 兩種消解方法的測定結果

為了明確地分析兩種消解前處理方法之優劣，進行加標回收試驗。在每份約0.5 g樣品中分別添加0.050 g、0.100 g、0.150 g滑石粉標準品添加到樣品中，加標質量濃度分別約為100 g/kg、200 g/kg、300 g/kg。樣品及加標樣品消解處理完畢后，再將這些消解液均稀釋100倍后上機測試。

根據儀器測定結果，按公式（1）、（2）、（3）計算樣品中滑石粉的含量及加標回收試驗結果，結果分別見表1、表2及表3。

表1 采用國標前處理方法消解樣品中滑石粉含量測定結果Table 1 Determination results of talc powder contents in digestion sample by pretreatment method of national standard

表2 采用改進后前處理方法消解樣品中滑石粉含量測定結果Table 2 Determination results of talc powder contents in digestion sample by modified pretreatment method

續表

表3 加標回收試驗結果Table 3 Results of standard recovery rate tests

由表1～表3可以看出，采用改進后的預處理消解方法得到的結果加標回收率為98.9%～100.8%；國標預處理消解方法得到的結果加標回收率為88.0%～90.9%。結果表明，兩種前處理方法得到的結果加標回收率均在80%～120%范圍內。因此，對國標預處理消解方法的改進是可行的。

2.3 兩種消解方法對比

兩種消解方法之間的比較結果見表4。

表4 兩種前處理消解方法比較Table 4 Comparison of the two pretreatment digestion methods

由表4可以看出，改進后的消解方法比原消解方法減少了3個操作步驟。每少一個步驟，自然地就會減少試驗用時以及樣品中待測元素損失或受到污染的機會。在研究試驗中，采用新的改進后的消解方法處理樣品用時縮短近一半，從使用實驗器皿、試劑等耗材角度來算，減少操作程序也減少了器皿、用具和試劑消耗。不難想象，當樣品數量較多時，用時、用具及試劑的消耗等將隨之大量增加，這時采用改進后的新的消解方法將充分體現出其優勢，尤其是在減少檢測時間和操作步驟更簡單兩個方面。

3 結論

與國標前處理消解方法相比，采用改進后的前處理消解方法測定食品中滑石粉時得到的結果更加準確，表明對于原消解法的改進是成功的。采用改進后的消解方法，不僅減少了試劑消耗，簡化了操作步驟，更重要的是將極大地縮短檢測時間，這對于樣品的檢測具有非常重要的意義。另外，對計算結果的方法所做的改進使得樣品稱取不再拘泥，這符合對操作要化繁為簡，方便易行的實際要求，而且同樣減少了實驗用時，故對改進的消解方法是一個良好的補充。從更進一步來看，雖然本法是以濕法消解為基礎進行了研究，但基于相同的原理，預測將該法照搬到微波消解法中去也是可行的。