超級微波消解-ICP/OES 法測定紫菜中鋁及健康風險分析

王文娟，孫 霞，白斌芳

（甘肅省食品檢驗研究院，甘肅 蘭州 730300）

鋁是地殼中含量最多的金屬元素。人體攝入太多的鋁，在體內蓄積后擾亂中樞神經的活動，引起消化系統功能紊亂、妨礙正常的鈣、磷代謝，抑制體內的抗氧化系統，引起多種疾病[1]，如帕金森氏綜合癥、早老性癡呆癥及骨軟化癥等[2]。

本研究在蘭州市不同銷售場所采集23 份紫菜樣品，用ICP-OES 法測定其中鋁元素含量，并評估紫菜中鋁元素給人體健康帶來的風險，了解食用紫菜對人體的健康危害，為紫菜的合理食用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1）儀器。ICP-OES（熱電ICAP7000），Ultrawave超級微波消解平臺（Milestone 公司），電子分析天平（FA2004）。

2）試劑。Al（GSB04-1713-2004）從國家標準物質中心購買，濃度1000.0μg/ml；實驗用酸：默克超純硝酸；超純水：由Milli-Q 純水系統提供，電阻率18.2MΩ·cm。

3）材料。試驗用紫菜23 份樣品采于蘭州市市場和超市。

4）微波消解程序（見表1）。

表1 消解步驟及參數

5）ICP-OES 工作參數。用調諧液調試ICPOES，使靈敏度達到測定要求，儀器工作參數為：等離子氣流量（L/min)，15；輔助器流量（L/min)，0.50；霧化氣體流量（L/min)，0.65。

1.2 實驗方法

1.2.1 標準溶液配制

將鋁單元素標準溶液用2%HNO3，配制成標準系列。鋁（Al）配制成0mg/L、1.00mg/L、2.00mg/L、3.00mg/L、4.00mg/L、5.00mg/L 的標準系列，并用2%HNO3定容。

1.2.2 樣品消解

將樣品均勻取樣后，粉碎。取樣品0.2-0.3g（精確至0.0001g）于消化管中，加3mL 超純硝酸，加蓋預消解過夜；TFM 反應罐加120mL 超純水、5mLH2O2后，放入不銹鋼壓力罐，支架安裝進UltraWAVE 消解系統，按表1 的程序啟動消解，氮氣預加壓至40-45Bar，消解完成、系統自然冷卻后，將消化管中的液體轉移至離心管中，并用少量超純水洗3 次，洗滌液合并于離心管，純水定容至50mL待測，同時做試劑空白。

1.2.3 樣品測定

在ICP-OES 儀器最優狀態測定，以元素濃度為橫坐標、響應值為縱坐標，繪制標準曲線。在相同條件下測定試劑空白及試樣溶液，計算Al 元素的含量。

1.3 元素的健康風險評價模型

采用點推定的方式，對紫菜中Al 元素進行健康風險評價。由于樣本量較小，計算中用中位值對Al暴露的概率風險進行評估。

Al 元素對人體健康的影響是非致癌毒性，根據美國環保局推薦的、非致癌物所導致健康風險模型，利用危害商HQ 進行評價，對食用紫菜的人群可能造成的健康風險，計算HQ 公式如下：

式中：ADD 為鋁元素日攝入量mg/(kg·d)；RfD是Al 元素的每日最大允許攝入量mg/(kg·d)；Ci是所測紫菜中鋁元素含量（mg/kg）；IR 是長期食用紫菜人群日攝入量（2-3g）；BW 是成年人的平均體重，本文以60kg 計算。

2 結果

2.1 方法學評價

2.1.1 線性范圍

在ICP-OES 最優條件下，測得鋁回歸方程為：Y=15301.5+307.5X，相關系數0.9998，能夠滿足測定需求。

2.1.2 精密度

對實驗中配制的0.6mg/L 鋁元素標準溶液，在儀器最優條件下重復測定6 次，測量值見表2。計算得RSD 為0.84%，小于5%，精密度良好。

表2 精密度(n=6)

2.1.3 準確度

國家標準參考物質紫菜（GBW10023）經過前處理，樣品溶液重復測定6 次。標準物質中鋁元素含量的測定值為4926mg/kg，在標準物質參考值（4900±800mg/kg）的允差范圍內，6 次重復測定的RSD＜5%，精確度和精密度良好，本測定方法準確可靠（見表3）。

表3 食品標準物質鎳元素含量(n=6)

2.2 紫菜中Al 元素含量

對23 份樣品進行處理，測定每份樣品中的鋁含量（見表4）。紫菜中鋁的平均含量為244mg/kg，中位值為175mg/kg，其中含量最低為36mg/kg，最高為696mg/kg。

2.3 健康風險分析

按照世界衛生組織和聯合國糧農組織制定的每周可容忍的鋁攝入量暫定標準，Al 的可耐受一周攝取量(PTWI)為1mg/(kg·周)[3]，即0.143mg/(kg·d)；Ci是Al 元素的含量（中位值）；中國營養學會編著的《中國居民膳食營養素參考攝入量》中，碘的推薦攝入量是120μg、可耐受最高攝入量是600μg，而100g紫菜中含4323μg 碘，因此建議日攝入紫菜量為2-3g/(人·d)。紫菜一般作湯食用，實際食用量小，故本文采用2g/(人·d)進行計算。

依據1.3 中的公式(1)、(2)評估紫菜中Al 對人體的健康風險。紫菜中鋁的ADD、HQ 值見表5。從中看到，本實驗所測23 份紫菜中Al 的危害商(HQ)是0.0408，低于其產生不良反應的閾值（HQ＜1），即只要食用適量，蘭州市售紫菜中Al 元素對絕大多數人群沒有非致癌健康風險。

表4 23 份樣品中紫菜中鋁含量（mg/kg）

表5 鋁元素PTWI、ADD、HQ

3 結論

有研究認為，紫菜食用之前如果浸泡20min 再清洗3 次，既能保證紫菜營養價值，也能最大限度減少Al 溶出；做湯時先煮沸再放入紫菜，也能減少Al 的溶出[3]，從而降低Al 對人體可能造成的危害。

本文所測紫菜中鋁的平均含量為244mg/kg，中位值為175mg/kg，含量最低為36mg/kg，最高為696mg/kg。由于紫菜中的鋁，不是因為使用食品添加劑硫酸鋁鉀或硫酸鋁銨引入的，不能用GB 2760-2007 中鋁的殘留量小于100mg/kg 的限量標準來評判[4]，所以不能確定本文所測紫菜中鋁是否超標。本研究中紫菜中鋁的危害商低于其產生不良反應的閾值（HQ＜1），故只要食用適量、食用方法合理，蘭州市售紫菜中鋁元素對絕大多數人群沒有非致癌健康風險。