貴州省辣椒制品加工過程中砷元素形態變化的研究

朱明，楊寧線，蔡秋，王緬，王興寧，李元軍

1(貴陽海關綜合技術中心，貴州 貴陽，550000)2(貴陽護理職業學院，貴州 貴陽，550081) 3(貴陽南明老干媽風味食品有限責任公司，貴州 貴陽，550002)

辣椒是重要的蔬菜作物、是人們日常生活中重要的蔬菜和調味品之一，其種植遍布世界各地，全世界近1/4人口經常食用。貴州省是辣椒的傳統產區，全省 95%以上的縣都可以大面積種植辣椒[1-3]。隨著辣椒生產的快速發展，帶動了辣椒加工制品業的迅速發展，涌現出了不少國內外知名的辣椒品牌，例如貴陽的“老干媽”[4-5]。另外, 辣椒還是很好的化工原料和醫藥原料, 因此辣椒的科研和生產在我國蔬菜產業的發展中占有重要的地位。然而隨著現代工業的快速發展，環境污染日益加劇，導致部分地區菜田土壤重金屬的污染。砷是一種毒性很強的元素，砷的毒性主要取決于其化學形態，其中無機砷(亞砷酸鹽和砷酸鹽)毒性大；有機砷的形態包括很多種，根據形態的不同，其毒性相差甚遠，一甲基砷酸(monomethylated arsenic,MMA)和二甲基砷酸(dimethylated arsenic,DMA)已被證明是潛在的致癌物質，而砷甜菜堿和砷膽堿則被認為是無毒的。為了控制砷的健康危害，不少國家或地區制定了食品中總砷或無機砷的最大允許濃度以及每周耐受攝入量的標準，并通過比較食品砷攝入量與耐受攝入量來評估食品中砷的健康風險[6-10]。

關于食品攝入的砷暴露量以及健康風險評價研究多數是基于大米、可食用蔬菜、肉類及海產品等食品的生材料中砷總量或者無機砷的濃度計算的[11-14]。實際上，在被攝入人體之前，食品要經過各種處理，砷的濃度和形態已發生了變化[15-17]。目前，針對食品中的砷形態分析研究已多有報道[18-19]，但針對辣椒及其制品中砷元素形態分析尚未見報道，使得辣椒及其制品中砷元素的安全性評價缺少必要的數據依據。因此為了解“老干媽”辣椒醬加工過程不同砷形態的變化以保證產品的質量[20-23]，本文通過模擬“老干媽”辣椒的深加工工藝，以實際樣品添加的方式，采用高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜(high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry,HPLC-ICP-MS)聯用技術對貴州省的鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬中的無機砷(亞砷酸鹽和砷酸鹽)、一甲基砷和二甲基砷進行本底調查，測定了辣椒深加工過程中不同砷形態在生產加工中的變化，并檢測了砷污染情況。

1 材料與方法

1.1 試劑

亞砷酸根As(Ⅲ)標準溶液(GBW08666)[75.7 mg/kg(以砷計)]；砷酸根As(Ⅴ)標準溶液(GBW08667)[17.5 mg/kg(以砷計)]，一甲基砷(MMA)標準溶液(GBW08668)[25.1 mg/kg(以砷計)]，二甲基砷(DMA)標準溶液(GBW08669)[52.9 mg/kg(以砷計)]，中國計量科學研究院；無水乙酸鈉、NaH2PO4、NH4NO3、乙二胺四乙酸二鈉,均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司；NaOH(優級純)，天津科密歐化學試劑有限公司；樣品處理及溶液配制全部使用經MilliQ純凈水機處理的去離子水。

1.2 儀器與設備

DRC-E電感耦合等離子體質譜聯用儀，美國PE公司；Series 200高效液相色譜儀，美國PE公司；HZS-H型水浴振蕩器，哈爾濱市東聯電子技術開發有限公司；3K15型離心機，德國Sigma公司。

1.3 儀器的工作參數

色譜柱：Dionex IonPac AS19(250 mm×4 mm)分析柱和IonPac AG19(50 mm×4 mm)保護柱；流動相：10 mmol/L無水乙酸鈉、3 mmol/L NH4NO3、2 mmol/L NaH2PO4、0.2 mmol/L乙二胺四乙酸二鈉溶液，用40 g/L NaOH溶液調節pH為10.7；流速1.0 mL/min；進樣體積50 μL。

ICP-MS的工作參數：離子透鏡電壓6 V；霧化室氣體流量0.82 L/min；RF功率1 100 W；輔助氣體流量1.2 L/min；等離子體氣流量16 L/min。

1.4 樣品前處理

稱取4 g鮮辣椒樣品于塑料離心管中，加入38 mL去離子水，旋渦混勻后，水浴振蕩40 min，加入3%乙酸溶液2 mL混勻沉淀蛋白，于4 ℃冰箱中靜置5 min后，以8 000 r/min轉速于4 ℃離心10 min，取上清液過0.45 μm濾膜到進樣瓶中待測，同時做試劑空白。試樣通過HPLC-ICP-MS聯用儀進行檢測。

2 結果與分析

2.1 貴州鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬的篩查情況

采集貴州省貴陽、遵義、綏陽3個地區的鮮辣椒及“老干媽”辣椒醬。對采集的鮮辣椒樣品的總砷含量進行測定，測定結果見表1；對“老干媽”辣椒醬中的無機砷、一甲基砷及二甲基砷進行添加回收及本底測定，測定結果見表2。

表1 貴州省鮮辣椒部分批次本底Table 1 Guizhou province fresh chili partial batch background

篩查結果表明，3個地區中鮮辣椒中的總砷含量為0.016～0.076 mg/kg；“老干媽”辣椒醬中的無機砷、一甲基砷及二甲基砷均小于檢出限，無機砷、一甲基砷及二甲基砷的回收率在80%～95%。

表2 “老干媽”辣椒醬加標回收率Table 2 The standard recovery rate of "LAOGANMA" chili sauce

2.2 模擬“老干媽”辣椒醬生產工藝

通過上述實驗發現目前針對貴州省地區的辣椒及其制品中砷含量較低，暫時不存在本底污染風險，但是在辣椒深加工過程中可能會存在煤火等問題影響原料安全，生產廠家很難采取一對一檢測的方式進行原料的安全確認。根據“老干媽”辣椒醬的制作工藝，擬選擇最重要的“烘干”和“油炸”2個加工工藝模擬實驗，同時，對貴陽、遵義、綏陽3個地區的辣椒進行加標回收實驗，比較這3種加工工藝對辣椒中3種砷形態的影響，觀察不同砷形態的變化情況。

2.2.1 晾曬、烘干工藝

稱取4 g新鮮辣椒于坩堝中，加入3種砷形態混標，靜置24 h，讓辣椒充分吸收標液，再放入100 ℃馬弗爐中6 h后取出，冷卻至室溫，對烘干后的辣椒按上述前處理方法進行提取、凈化和檢測。同時做空白對照。由表3數據可以看出晾曬和烘干后，樣品中無機砷、一甲基砷及二甲基砷的回收率均大于80%，故晾曬、烘干辣椒的加工工藝并未對不同砷形態產生影響。

表3 新鮮辣椒中不同砷形態在烘干工藝后的變化情況Table 3 Changes of arsenic in fresh pepper after drying process

2.2.2 油炸工藝

對油炸干辣椒加工工藝中所用植物油進行無機砷、一甲基砷和二甲基砷的檢測，結果均小于檢出限，不會對模擬實驗結果產生干擾。

稱取0.3 g干辣椒(相當于4 g新鮮辣椒)于坩堝中，加入3種砷形態混標，靜置24 h，讓辣椒充分吸收標液，再加入20 mL植物油，放入110 ℃馬弗爐中30 min，取出后冷卻至室溫，分別對油炸辣椒和油按上述前處理方法進行提取、凈化和檢測。同時做空白對照。根據實驗結果可以看出，干辣椒經過油炸工藝后砷形態不會發生變化，且回收率穩定。油炸工藝后無機砷、一甲基砷和二甲基砷的回收率如表4所示。

表4 干辣椒中3種砷形態在油炸工藝后的變化情況Table 4 The changes of three arsenic forms in dried pepper after frying

3 結論

通過對貴州省貴陽、遵義、綏陽3個地區的鮮辣椒及采用上述辣椒作為原料生產的“老干媽”辣椒醬進行篩查，鮮辣椒總砷的檢測結果為0.016～0.076 mg/kg；“老干媽”辣椒醬中均未檢出無機砷、一甲基砷及二甲基砷等砷形態。同時對“老干媽”辣椒醬生產加工工藝進行模擬實驗，3種砷形態不受烘干和油炸等加工工藝的影響，添加回收率為81.0%～92.3%。

本文通過對辣椒深加工工藝(“老干媽”生產工藝)的模擬，采用實際樣品添加的方式，明確了辣椒深加工過程中的2個關鍵問題：不同砷形態在生產加工中是否會變化及如果出現砷污染能否進行有效檢測。

經實驗驗證，如在加工生產過程中，出現無機砷、一甲基砷及二甲基砷的污染，采用液相色譜-電感耦合等離子體質譜法可準確、快速地針對砷污染情況進行檢測，有效地監控生產流程，保證產品質量，確保食品安全。