箬葉中重金屬在不同食品模擬物中的遷移情況

劉立萍，羅宏泉，沈宏桂，王 寧，蔡愛(ài)君，楊 兵

（1.懷化市食品藥品檢驗(yàn)所，湖南 懷化 418000；2.懷化市產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，湖南 懷化 418000）

重金屬是指密度大于5、原子量大于55的金屬元素［1］，食品包裝材料中重金屬遷移是危害食品安全的首要潛在因素。重金屬鉛、鎘、汞、砷、鉻是食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（包括食品接觸材料與制品標(biāo)準(zhǔn)）限量的重金屬污染物質(zhì)，能在人體多種組織中長(zhǎng)期累積［2］，對(duì)人身體健康危害極大。其中，鉛能導(dǎo)致永久性的神經(jīng)損傷、腦損傷，甚至?xí)?dǎo)致死亡［3］；鎘會(huì)損害血管，導(dǎo)致組織缺血，引起多系統(tǒng)損傷；汞主要影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，且會(huì)遺傳相關(guān)病癥給后代［4］；砷與人體細(xì)胞中的酶系統(tǒng)結(jié)合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，從而引起慢性砷中毒，可表現(xiàn)為消化系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚病變等，并可致癌。曾經(jīng)在日本發(fā)生的水俁病和骨痛病，就是典型的汞中毒和鎘中毒疾?。?］。因此，食品包裝材料中重金屬大量遷移，不但直接影響食品安全，而且嚴(yán)重危害人們身體健康。因此，食品包裝材料的安全問(wèn)題引起了人們的普遍關(guān)注。近年來(lái)，食品包裝材料中重金屬遷移成為研究熱點(diǎn)，但主要集中在食品接觸材料與制品的工業(yè)產(chǎn)品等方面［6-9］，對(duì)天然食品包裝材料涉及較少。

箬葉是我國(guó)主要的天然食品包裝材料，是禾本科、箬竹屬植物的葉，主要分布在長(zhǎng)江流域以南地區(qū)，資源非常豐富，特別是武陵山區(qū)［6］。近年來(lái)，已有關(guān)于箬葉中金屬元素遷移的報(bào)道［10-12］。閆榮玲等［10］用3片粽葉放入300 mL水中持續(xù)煮沸30 min，分析了粽葉中稀土元素析出的情況；石艷等［11］研究了用返青箬葉包裹的粽子經(jīng)水蒸和水煮后，返青箬葉中銅遷移到粽子里的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，返青粽葉中銅離子在煮熟工藝中充分遷移；陳召桂等［12］研究了用返青箬葉包裹含油、含糖、含堿和含鹽的大米粽子經(jīng)燒煮后，返青箬葉中銅遷移到米粽里的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高鹽和高油對(duì)銅離子遷移有利，使用返青粽葉包裹的堿水粽銅遷移量較為可控。前述文獻(xiàn)對(duì)物質(zhì)遷移影響因素的考慮比較局限，沒(méi)有考慮被包裹食品性質(zhì)的穩(wěn)定性，對(duì)返青箬葉的使用量、加熱時(shí)間和加熱介質(zhì)用量等沒(méi)有作出明確說(shuō)明，沒(méi)有準(zhǔn)確提出遷移量的概念，更沒(méi)有準(zhǔn)確測(cè)定返青粽葉銅向食品中遷移的遷移量。

本研究擬結(jié)合實(shí)際、參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13-14］，選擇客觀穩(wěn)定的食品模擬物，量化食品模擬物和箬葉的量，固定加熱溫度和時(shí)間，對(duì)箬葉中重金屬的遷移情況進(jìn)行量化分析，為食品包裝用箬葉的質(zhì)量安全控制提供理論依據(jù)，也為研究其他天然食品接觸材料中重金屬遷移提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

箬葉（于2020年12月4日隨機(jī)采自懷化市新晃縣晃州鎮(zhèn)丁字坳村一山坡上，山坡背陽(yáng)，海拔高度440米，經(jīng)度109.1535，緯度27.4017，箬竹為優(yōu)勢(shì)種，伴生少量灌木；采摘的鮮葉樣品為一年生，采回立即處理或冷凍保存）；鉻標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000μg/mL，GSB 04-1723-2004a，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心）；鎘標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000μg/mL，GBW 08612，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；鉛標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000 μg/mL，GBW 08619，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；砷標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000μg/mL，GBW 08611，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院）；汞標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（1000μg/mL，GBW（E））081593，北京海岸鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)技術(shù)有限責(zé)任公司）；茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10016a（GSB-7a），中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所）；硝酸（賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司）。

水為超純水；以下溶液為水溶液，所用試劑，除另有規(guī)定外，均為優(yōu)級(jí)純?cè)噭?。設(shè)定超純水、氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液；碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷為食品模擬物；4%（v/v）硝酸溶液；5%（v/v）鹽酸溶液；氫氧化鉀（5 g/L）；硼氫化鉀［20 g/L，20 g硼氫化鉀溶于1L氫氧化鉀（5 g/L）］；硫脲+抗壞血酸溶液（取10 g硫脲，加80 mL水，加熱溶解，冷卻后加10 g抗壞血酸，稀釋至100 mL）。

1.2 儀器與方法

1.2.1 儀器

ICE原子吸收光譜儀（賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司）；ETHOSUP高效微波消解儀（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；VB24 PLUS智能樣品處理器（天津博納艾杰科技有限公司）；ED16智能樣品處理器（北京萊伯泰科儀器股份有限公司）；FD-15-T250A中藥材高速粉碎機(jī)（上海市閔行區(qū)艦艇工貿(mào)有限公司）；AFS-9700原子熒光光譜儀（北京海光儀器有限公司）；ME204/02電子分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；Milli-Q超純水處理系統(tǒng)（美國(guó)Millipore公司）；GZX-9140MBE電熱恒溫干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.2.2 選擇食品模擬物

以箬葉作內(nèi)包裝材料的食品主要是蒸煮類糕點(diǎn)，如堿水粽子（堿性食品）、原味粽子（無(wú)調(diào)料食品）、肉粽子（含油食品）、甜藤粑粑（含糖食品）、懷化粉糍粑（含糖和含油食品）、鹽菜粑粑（含鹽食品）和酸菜粑粑（含鹽酸性食品），等等。這些食品的蒸煮介質(zhì)都是水。結(jié)合應(yīng)用實(shí)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13］，本試驗(yàn)選擇超純水、2.5 g/100 mL氯化鈉溶液、4%（V/V）乙酸溶液、碳酸鈉-碳酸氫鈉緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、10 g/100 mL蔗糖溶液和正己烷為食品模擬物。選用色譜純正己烷代替油脂模擬物，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13］的規(guī)定。

1.2.3 箬葉預(yù)處理

（1）鮮葉處理：將箬葉鮮葉先后用自來(lái)水和超純水洗凈，60℃烘干4～6 h，粉碎，過(guò)42目標(biāo)準(zhǔn)篩，封裝備用，得未處理箬葉樣品。

（2）遷移試驗(yàn)后箬葉處理：將箬葉洗凈瀝干，剪成4～9 cm2的碎片。取6個(gè)1000 mL帶磨口塞的廣口瓶，分別量取上述6種食品模擬物各900 mL，稱取箬葉25 g置于各廣口瓶，使箬葉完全浸沒(méi)在食品模擬物中，蓋好磨口塞。將盛有正己烷的廣口瓶置于55℃電熱恒溫干燥箱中保溫24 h，盛有其他食品模擬物的廣口瓶置于100℃電熱恒溫干燥箱中保溫24 h，使箬葉中的重金屬目標(biāo)元素向食品模擬物中充分遷移，然后取出，冷卻，洗凈表面殘留的食品模擬物，105℃烘干，粉碎，過(guò)42目標(biāo)準(zhǔn)篩，封裝備用，得遷移試驗(yàn)樣品。重復(fù)一次試驗(yàn)。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

用4%（V/V）硝酸溶液為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋液，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［15-17］，用石墨爐原子吸收光譜法繪制鉛、鎘和鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線。以5%（v/v）鹽酸溶液為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)稀釋液，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［18-19］，用原子熒光光譜法繪制砷和汞標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.5 試樣微波消解和目標(biāo)元素測(cè)定

稱取箬葉干粉0.4～0.5 g（精確到0.0001 g）于消解罐內(nèi)，加入7 mL硝酸，蓋緊放置4 h以上，按ETHOSUP高效微波消解儀的操作規(guī)程，按表1的消解條件，對(duì)試樣進(jìn)行消解，用VB24 PLUS智能樣品處理器趕酸，至剩余試液1～2 mL，轉(zhuǎn)移到25 mL容量瓶；測(cè)定鉛、鎘和鉻元素時(shí)，用4%（v/v）硝酸溶液洗滌消解罐4～5次，洗滌液并入容量瓶，用4%（v/v）硝酸溶液定容至刻度，混勻，干過(guò)濾。測(cè)定汞和砷元素時(shí)，用5%（v/v）鹽酸溶液洗滌消解罐4～5次，洗滌液并入容量瓶，用5%（v/v）鹽酸溶液定容至刻度，混勻，干過(guò)濾。按1.2.4繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線方法測(cè)定目標(biāo)元素。

表1 高效微波消解程序Table 1 Efficient microwave digestion procedure

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)定

按1.2.4標(biāo)準(zhǔn)曲線方法，對(duì)5種目標(biāo)元素標(biāo)準(zhǔn)系列進(jìn)行測(cè)定，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限如表2。

表2 5種元素標(biāo)準(zhǔn)系列濃度測(cè)定結(jié)果Table 2 Determination results of standard series concentration of five elements

表2標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)定結(jié)果顯示，在所選5種目標(biāo)元素的系列濃度范圍內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)系數(shù)均大于0.995，線性關(guān)系良好，檢出限符合試驗(yàn)技術(shù)要求。

2.1.2 重金屬遷移試驗(yàn)結(jié)果

按1.2.3方法對(duì)箬葉樣本進(jìn)行目標(biāo)元素遷移試驗(yàn)，以茶葉標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定為質(zhì)控方式，對(duì)遷移試驗(yàn)前后樣品中目標(biāo)元素含量比較計(jì)算，得到目標(biāo)元素向食品模擬物中遷移的遷移率和遷移量。試驗(yàn)結(jié)果如表3。其中，遷移量為箬葉向每升食品模擬物中遷移的重金屬的毫克數(shù)，遷移率為箬葉中重金屬遷移到食品模擬物中的百分率。

表3 箬葉中5種重金屬元素在食品模擬物中的遷移情況Table 3 Migration of five heavy metals in I.tessellatus leaves to food simulants

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 食品模擬物保溫溫度和時(shí)間的選擇

通過(guò)對(duì)民間和食品工業(yè)企業(yè)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)以箬葉作為內(nèi)包裝材料的食品，熟制方式絕大多數(shù)以蒸煮為主，熟制時(shí)間長(zhǎng)短不一，時(shí)間最短的為20 min，最長(zhǎng)的需要20 h左右，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［20-23］中特定遷移條件溫度最高為100℃，時(shí)間最長(zhǎng)24 h。所以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，本遷移試驗(yàn)時(shí)間設(shè)定為24 h，溫度設(shè)定為100℃；正己烷的沸點(diǎn)為69℃，對(duì)正己烷模擬物的遷移試驗(yàn)溫度設(shè)定為55℃，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［13］關(guān)于一次性使用的食品接觸材料和制品特定遷移試驗(yàn)條件選擇的規(guī)定。

2.2.2 箬葉樣品質(zhì)量和模擬物體積的選擇

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［14］對(duì)試樣接觸面積與食品模擬物體積比要求為6 dm2的接觸面積對(duì)應(yīng)1 L食品模擬物。本試驗(yàn)為獲取足夠試樣，稱取單片面積為4～9 cm2的箬葉碎片25 g，全部浸沒(méi)于900 mL食品模擬物中。分別測(cè)量3份25 g試樣單面面積，平均面積為12.48 dm2，是標(biāo)準(zhǔn)要求的2.08倍，即12.48 dm2對(duì)應(yīng)0.9 L食品模擬物，本試驗(yàn)條件比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［14］更嚴(yán)苛。

2.2.3 箬葉中5種重金屬在不同性質(zhì)食品模擬物中遷移情況

遷移量為箬葉向每升食品模擬物中遷移的重金屬的毫克數(shù)，遷移率為箬葉中重金屬遷移到食品模擬物中的百分率。食品中鉛、鎘、鉻、汞、砷的檢測(cè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法［15-19］規(guī)定，測(cè)定結(jié)果精密度均不得超過(guò)20%。因此，表3中目標(biāo)元素遷移率絕對(duì)值小于等于20%的試驗(yàn)被認(rèn)為該元素在相應(yīng)的食品模擬物中遷移不明顯。我國(guó)現(xiàn)行食品接觸用無(wú)機(jī)材料及制品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬遷移量有不同的限量規(guī)定。歸納見(jiàn)表4。表4綜合歸納了4個(gè)不同國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［20-23］中鉛、鎘、鉻、砷遷移量的限量指標(biāo)，最嚴(yán)苛的限量分別為0.05 mg/L、0.02 mg/L、2.0 mg/L和0.04 mg/L；并且主要對(duì)重金屬鉛和鎘提出限量。

表4 幾種食品接觸用無(wú)機(jī)材料及制品中重金屬遷移量限量（mg/L）Table 4 Migration limits of heavy metal in several food contact materials and products for cooking

表3結(jié)果顯示，未處理的箬葉中鉛含量為1.237 mg/kg。遷移試驗(yàn)后，鉛在食品模擬物4%（v/v）乙酸溶液和正己烷中發(fā)生明顯遷移，遷移率分別為37.51%和30.96%，遷移量為0.013 mg/L和0.011 mg/L，小于表4中所有產(chǎn)品鉛的遷移量限量規(guī)定，在其他食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中鎘含量為0.037 mg/kg，遷移試驗(yàn)后，鎘在食品模擬物氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）和4%（v/v）乙酸溶液中發(fā)生明顯遷移，遷移率分別為24.32%和21.62%，計(jì)算得遷移量均為0.0002 mg/L，遠(yuǎn)小于表4中所有產(chǎn)品鎘的遷移量限量規(guī)定，在其他食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中鉻含量為10.08 mg/kg，遷移試驗(yàn)后，鉻在所有食品模擬物中遷移不明顯。未處理箬葉中砷含量為0.226 mg/kg，遷移試驗(yàn)后，砷在所有食品模擬物中發(fā)生明顯遷移，在超純水、氯化鈉溶液（2.5 g/100 mL）、4%（v/v）乙酸溶液、緩沖溶液（20℃，pH 10.14）、蔗糖溶液（10 g/100 mL）和正己烷中的遷移率分別為85.40%、46.46%、86.73%、89.82%、74.34%和53.98%，遷移量分別為0.0054 mg/L、0.0029 mg/L、0.0054 mg/L、0.0056 mg/L、0.0047 mg/L和0.0034 mg/L，小于表4中所有產(chǎn)品砷的遷移量限量規(guī)定。未處理箬葉中汞含量為0.289 mg/kg，遷移試驗(yàn)后，汞在所有食品模擬物中遷移不明顯。因此，研究中所用箬葉作為食品包裝材料是安全的。

以上試驗(yàn)說(shuō)明，箬葉中的5種重金屬在不同食品模擬物中遷移，砷遷移的活性最強(qiáng)，鉻和汞遷移活性最弱。酸性和含油食品有利于箬葉中鉛遷移，酸性和含鹽食品有利于鎘遷移；鉛、砷和鎘是箬葉中重金屬遷移的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。目前，我國(guó)食品包裝材料及制品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有覆蓋天然食品包裝材料，要制定食品包裝用箬葉重金屬遷移量的限量標(biāo)準(zhǔn)，仍需要收集大量不同地區(qū)的樣本，進(jìn)一步積累相關(guān)研究數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

本研究中的5種重金屬污染物，鉛、砷和鎘3種元素是食品包裝用箬葉中重金屬遷移的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。參照我國(guó)現(xiàn)行食品接觸材料與制品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，本研究中所用箬葉作為食品包裝材料是安全的。食品包裝用箬葉中鉛、砷、汞和鎘含量閥值是多少，才能使其遷移量符合我國(guó)食品接觸材料與制品現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)的限量規(guī)定，有待進(jìn)一步研究。