CN115046946A - 返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法 - Google Patents

返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法。称取一定量的返青箬叶，分别置于6种食品模拟物中，在相应温度下保温，用微波消解‑火焰原子吸收光谱法(或其他仪器方法)测定食品模拟物处理前后的返青箬叶中铜或锌的含量，计算其在食品模拟物中的迁移量，分析研究返青箬叶中铜和锌在不同食品模拟物中的迁移情况。通过本方法即可完整地测出所检箬叶中铜和锌的含量及其在不同食品模拟物中的迁移量，从而得出该箬叶是否符合食品安全的要求，填补了国内食品天然植物包装材料质量安全检测领域的空白，对相关标准制订和实施起到了积极的推动作用。

Description

返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法
技术领域
本发明涉及食品安全技术领域，尤其是指返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法。
背景技术
粽叶是深受人们欢迎的天然食品包装材料，主要是禾本科竹亚科箬竹属(Indocalamus Nakai)植物的叶，即箬叶，我国约有20种以上，主要分布在长江流域以南地区，资源非常丰富。粽叶是许多食品的传统包装材料，已经形成产业化，湖南至少有粽叶生产企业131家，大多数企业没有食品安全管理体系。不法商家采取化学染色手段，在浸泡箬叶时加入工业硫酸铜或氯化锌，让已失去原色的箬叶返青或鲜叶保绿，使其表面光鲜、色泽鲜绿。因此，如何测定箬叶内的铜、锌含量以及迁移量是保障食品安全重要的一环。
发明内容
本发明提供的测定返青箬叶中铜、锌迁移方法对返青箬叶中铜离子和锌离子的迁移情况进行量化分析，为食品包装用箬叶的质量安全控制提供理论依据。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：1.测定返青箬叶内铜、锌迁移量的方法，包括有以下步骤：
第一步骤：取箬叶样品，鲜叶洗净，干叶复水，沥干，剪成4～9cm2的碎片，备用；
第二步骤：准备6个1L带磨口塞的广口瓶，分别盛装900mL超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、4％(体积分数)乙酸溶液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(20℃，pH＝10.14)、白砂糖溶液(100g/L)、大豆油，用作食品模拟物；
第三步骤：使箬叶完全浸没在食品模拟物中，盖好磨口塞；
第四步骤：将第三步骤广口瓶置于98-102℃电热恒温干燥箱中保温，使箬叶中的铜离子和锌离子向食品模拟物中充分迁移；
第五步骤：保温24h后取出，冷却，洗净箬叶碎片表面的食品模拟物，烘干粉碎，封装备用；
第六步骤：用4％(体积分数)硝酸溶液将铜标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0μg/mL标准系列使用液，将锌标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8μg/mL标准系列使用液，在原子吸收分光光度计(火焰法)测定铜离子和锌离子的最佳条件下分别测定其吸光度，以待测离子的质量浓度为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线；(也可以用其他仪器测定)
第七步骤：称取箬叶干粉0.2～0.3g(精确到0.0001g)于消解罐内，加入7mL硝酸，盖紧放置4h以上；
第八步骤：用高效微波消解仪对试样进行消解；
第九步骤：用智能样品处理器赶酸至剩余1～2mL试液，转移到50mL容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液洗涤消解罐5～6次，将洗涤液倒入容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液定容至刻度，混匀，干过滤，按标准曲线绘制方法测定试样中铜和锌的含量即可。
通过本方法即可完整地测出所检箬叶中铜和锌的含量及其在不同食品模拟物中的迁移量，从而得出该箬叶是否符合食品安全的要求，填补了国内食品天然植物包装材料安全检测领域的空白，对相关标准制订和实施起到了积极的推动作用。
附图说明
图1为本发明的原子吸收光谱仪的测定条件。
图2为本发明的高效微波消解程序。
图3为本发明的标准曲线方程和相关系数。
图4为本发明的硫酸铜返青箬叶在不同食品模拟物中铜迁移情况。
图5氯化锌返青箬叶在不同食品模拟物中锌迁移情况。
具体实施方式
下面结合所有附图对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例如下：
本实施例所述的主要材料：普通箬叶样品，白砂糖，大豆油；
主要试剂：
锌标准物质，1mg/mL，GSB04—1761—2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心；
铜标准物质，1mg/mL，GSB 04—1725—2004，国家有色金属及电子材料分析测试中心；
茶叶标准物质，GBW 10016a(GSB—7a)，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所；
硝酸，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；
水为超纯水；
溶液为水溶液；硫酸铜溶液，5g/L；氯化锌溶液，5g/L；氯化钠溶液，25g/L；体积分数为4％的乙酸溶液；碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液，pH＝10.14(20℃)；白砂糖溶液，100g/L；大豆油；所用试剂除另有规定外均为优级纯试剂。
主要仪器：
ICE 3500原子吸收分光光度计，赛默飞世尔科技(中国)有限公司；
ETHOS UP高效微波消解仪，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；
VB24PLUS智能样品处理器，天津博纳艾杰科技有限公司；
FD-15-T250A中药材高速粉碎机，上海市闵行区舰艇工贸有限公司；
GZX-9140MBE电热恒温干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；
Milli-Q超纯水处理系统，美国Millipore公司。
本实施例的具体步骤为：
箬叶预处理：
箬叶鲜叶清洗干净后，称取2份，每份450g，分别浸入4.5L硫酸铜溶液(5g/L)和氯化锌溶液(5g/L)中，浸泡24h后取出，洗去表面游离硫酸铜和氯化锌，沥干，得硫酸铜浸泡箬叶和氯化锌浸泡箬叶，即返青箬叶。把2种不同的返青箬叶剪成4～9cm2的碎片，备用。
为返青箬叶准备12个1L带磨口塞的广口瓶，平均分成2组，每组分别盛装超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、4％(体积分数)乙酸溶液，以及碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(20℃，pH＝10.14)、白砂糖溶液(100g/L)和大豆油各900mL，用作食品模拟物。第1组每瓶加25g经硫酸铜处理的箬叶，第2组每瓶加25g经氯化锌处理的箬叶，使箬叶完全浸没在食品模拟物中，盖好磨口塞。将2组广口瓶置于100℃电热恒温干燥箱中保温，使箬叶中的铜离子和锌离子向食品模拟物中充分迁移，保温24h后取出，冷却，洗净箬叶碎片表面的食品模拟物，烘干粉碎，封装备用。取适量硫酸铜和氯化锌浸泡的返青箬叶，分别烘干粉碎，封装备用。实验重复2次。
标准曲线绘制：
用4％(体积分数)硝酸溶液将铜标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0μg/mL标准系列使用液，将锌标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8μg/mL标准系列使用液，在原子吸收分光光度计(火焰法)测定铜离子和锌离子的最佳条件下分别测定其吸光度，以待测离子的质量浓度为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。火焰原子吸收光谱法的测定条件见附图1。
试样微波消解：
称取箬叶干粉0.2～0.3g(精确到0.0001g)于消解罐内，加入7mL硝酸，盖紧放置4h以上，按ETHOS UP高效微波消解仪的操作规程和表2的消解条件，对试样进行消解，用VB24PLUS智能样品处理器赶酸至剩余1～2mL试液，转移到50mL容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液洗涤消解罐5～6次，将洗涤液倒入容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液定容至刻度，混匀，干过滤。用同样的方法处理茶叶标准物质。
样品测定：
在必要时，将试样滤液进行适当稀释，使目标离子浓度在标准曲线范围内，以茶叶标准物质测定为质量控制方法，按标准曲线绘制方法测定试样中铜和锌的含量。
实验结果：
按标准曲线方法，对铜和锌2种目标离子标准系列进行测试，所得标准曲线和相关系数见附图3。
由图3可知，在2种目标离子的系列浓度范围内，标准曲线相关系数均大于0.995，线性好，符合实验技术要求。
迁移实验结果：
用火焰原子吸收光谱法，以茶叶标准物质中相应元素含量测定为质量控制方式，对试样中铜离子和锌离子含量进行测定，计算食品模拟物中铜离子和锌离子的迁移量，结果见田图4和图5，其中迁移量为从返青箬叶向每升食品模拟物中迁移的铜离子或锌离子的质量。
通常情况下，控制样品测定准确度的方法主要是加标回收和质量控制样品测定，本方案选择质量控制样品测定。茶叶和箬叶作为植物的叶，二者基质类似，其成分中铜和锌元素的含量适中，满足测定方法条件要求，选择茶叶标准物质为质量控制样品。
通过社会调查得知，以箬叶做内包装材料的食品主要是蒸煮类糕点，如碱水粽子(碱性食品)、原味粽子(无调料食品)、肉粽子(含油食品)、甜藤粑(含糖食品)、粉糍粑(含糖和含油食品)、盐菜粑粑(含盐食品)和酸菜粑粑(含盐酸性食品)等，这些食品的蒸煮介质均为水，根据调查结果和文献，文中选择超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、4％(体积分数)乙酸溶液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(pH＝10.14，20℃)、白砂糖溶液(100g/L)和大豆油为食品模拟物。
通过对民间和食品工业企业调查发现，以箬叶作为内包装材料的食品熟制方式绝大多以蒸煮为主，熟制时间长短不一，时间最短为20min，最长需要20h左右。保温时间设定为24h，保温温度设定为100℃。GB 31604.1—2015《食品安全国家标准食品接触材料及制品迁移试验通则》[13]规定，食品接触材料及制品预期使用蒸煮温度≤100℃、蒸煮时间＞15min时，迁移实验条件应选择温度100℃、时间1h。本方案条件严苛。
本方案的迁移实验为全浸没实验，且箬叶厚度小于0.5mm。GB5009.156—2016《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》规定全浸没实验时，试样厚度小于或等于0.5mm时，试样面积取单面面积，对食品接触材料及制品试样接触面积与食品模拟物体积比要求是6dm2的接触面积对应1L食品模拟物。文中为获取足够试样，称取单面面积为4～9cm2的箬叶碎片25g，全部浸没于900mL食品模拟物中。分别测量3份25g试样单面面积，平均面积为12.48dm2，是标准要求的2.08倍，即12.48dm2对应0.9L食品模拟物，本方案条件同样严苛。
在实验过程中发现，硫酸铜浸泡的箬叶在各食品模拟物中，在100℃下保温24h后仍保持绿色不变；硫酸锌浸泡的箬叶在不同的食品模拟物中，在100℃下保温24h后颜色表现不一样，在超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、缓冲溶液(pH＝10.14)和白砂糖溶液(100g/L)中为绿色，在4％(体积分数)乙酸溶液和大豆油中为黄色。
箬叶显绿色是因为其含有丰富的叶绿素，叶绿素为镁卟啉化合物，卟啉环中的镁元素可被氢离子、铜离子、锌离子所置换，前述实验分别用硫酸铜和氯化锌处理箬叶，其叶绿素中镁离子分别被铜离子和锌离子取代，分别形成铜代叶绿素和锌代叶绿素，硫酸铜浸泡叶在各食品模拟物中，在100℃下保温24h后仍保持绿色不变；硫酸锌浸泡叶在4％(体积分数)乙酸溶液和大豆油中，在100℃下保温24h后变成黄色，说明铜代叶绿素比锌代叶绿素更稳定，锌代叶绿素可能在乙酸和大豆油中均不稳定，锌卟啉中锌离子被氢离子取代，从而变成黄色。
食品模拟物的性质对返青箬叶中铜和锌离子迁移量的影响：
GB 5009.13—2017《食品安全国家标准食品中铜的测定》中火焰原子吸收光谱法测定铜的方法检出限为0.2mg/L，GB 5009.14—2017《食品安全国家标准食品中锌的测定》中火焰原子吸收光谱法测定锌的方法检出限为1mg/L。由图4可知，返青箬叶中铜在pH＝10.14缓冲溶液中迁移量小于国家标准铜的检出限，说明未发生迁移，在其他5种食品模拟物中发生不同程度的迁移，其中在大豆油中迁移量最大(4.7mg/L)。由图5可知，返青箬叶中锌在pH＝10.14缓冲溶液中迁移量小于国家标准锌的检出限，说明未发生迁移，在其他5种食品模拟物中发生不同程度的迁移，其中在4％(体积分数)乙酸溶液中迁移量最大(17.5mg/L)。食品模拟物对返青箬叶中铜和锌的迁移量影响很大。总体看来，锌的迁移活性远远大于铜，酸性条件非常有利于锌迁移，植物油比较有利于铜迁移；碱性条件对2种元素的迁移起阻隔作用。
硫酸铜和氯化锌溶液浓度一定，不同返青箬叶中铜和锌含量有区别，可能与叶片所含的叶绿素多少有关，叶绿素含量越高，铜代叶绿素和锌代叶绿素的含量越高，同时迁移到食品模拟物中铜和锌的量随之增大，即迁移量需增大。
铜和锌是人体必需的微量元素。铜过量摄入会引起代谢紊乱，甚至造成铜中毒；动物实验发现，锌过量摄入，能引起慢性胰腺炎和阿尔兹海默。我国对食品中铜和锌含量进行限定的标准只有2个：GB 28050—2011《食品安全国家标准预包装食品营养标签通则》和GB14880—2012《食品安全国家标准食品营养强化剂使用标准》。其中GB28050—2011规定了食品中铜和锌的营养参考值分别为1.5mg和15mg，即成人每日膳食营养素铜和锌的适宜摄入量，由图4—5可知，除在pH＝10.14缓冲溶液和2.5g/L氯化钠溶液以外，返青箬叶中铜在其他4种食品模拟物中迁移量均超过1.5mg/L，锌在4％(体积分数)乙酸溶液食品模拟物中迁移量超过15mg/L，如果成人每天食用该类食品1L(或1kg)以上，那么食用返青箬叶包装的食品存在摄入过量铜和锌的风险。GB 14880—2012对铜和锌营养强化剂化合物来源、使用的食品范围和限量做了规定，硫酸铜是铜营养强化剂化合物来源，氯化锌是锌营养强化剂化合物来源，营养强化剂的使用针对微量元素缺乏症。
近年来，有研究者开始关注箬叶营养元素含量以及挥发油、总黄酮、多糖等活性物质的提取、分离和测试。也有关于箬叶中金属离子迁移的研究，闫荣玲等将3片粽叶放入300mL水中持续煮沸30min，分析了粽叶中稀土元素析出的情况，发现稀土元素在沸水中析出甚微。石艳等研究了用返青箬叶包裹的粽子经水蒸和水煮后，返青箬叶中铜迁移到粽子里的情况，粽子铜本底为1.49mg/kg，用硫酸铜溶液浸泡的返青粽叶经水煮和清洗后铜含量为516.32mg/kg时，经蒸熟后其包裹的粽子铜离子平均值为1.73mg/kg；用硫酸铜溶液浸泡的返青粽叶未经水煮和清洗铜含量为1613.08mg/kg时，经煮熟后其包裹的粽子铜离子平均值为9.72mg/kg，返青粽叶在煮熟工艺中铜离子充分迁移。陈召桂等研究了用返青箬叶包裹含油、糖、碱和盐的大米粽子经烧煮后，返青箬叶中铜迁移到米粽里的情况，发现高盐和高油对铜离子迁移有利，使用返青粽叶包裹的碱水粽铜迁移量较为可控。前述文献对铜迁移影响因素的考虑比较局限，没有考虑被包裹食品性质的稳定性，对返青箬叶的使用量、加热时间和加热介质用量等没有明确说明，没有提出迁移量的概念，更没有准确测定返青粽叶内铜向食品中迁移的迁移量。
本方案提出了迁移量的概念，即一定质量的返青箬叶向每升食品模拟物中迁移的铜离子或锌离子的质量，并客观、准确地测定了返青箬叶铜和锌向食品模拟物中迁移的迁移量。硫酸铜浸泡的返青箬叶比氯化锌浸泡的返青箬叶绿色更稳定，硫酸铜对箬叶具有更好的保绿效果，可很好地应用于箬叶工艺品加工业。不同食品模拟物对返青箬叶中铜和锌的迁移量影响较大，返青箬叶中铜和锌在碱性食品模拟物中均未发现迁移，在其他食品模拟物中发生不同程度的迁移；返青箬叶中铜在超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、4％(体积分数)乙酸溶液、白砂糖溶液(100g/L)和大豆油这5种食品模拟物中的迁移量平均值分别为2.9，1.4，2.9，2.4，4.7mg/L，铜在大豆油中迁移量最大，说明油脂型食品更有利于铜迁移；返青箬叶中锌在上述5种食品模拟物中迁移量平均值分别为6.0，10.1，17.5，8.0，3.4mg/L，锌在4％(体积分数)乙酸溶液中迁移量最大，说明酸性食品更有利于锌迁移。
通过上述方法即可完整的测出所检箬叶中铜和锌在不同食品模拟物中的迁移量，从而得出该食品包装用箬叶是否符合食品安全的要求。填补了国内食品天然植物包装材料安全检测领域的空白，对相关标准制订和实施起到了积极的推动作用。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.返青箬叶中铜、锌迁移量的测定方法，其特征在于：它包括有以下步骤：
第一步骤：取箬叶样品，鲜叶洗净，干叶复水，沥干，剪成4～9cm2的碎片，备用；
第二步骤：准备6个1L带磨口塞的广口瓶，分别盛装900mL超纯水、氯化钠溶液(25g/L)、4％(体积分数)乙酸溶液、碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液(20℃，pH＝10.14)、白砂糖溶液(100g/L)、大豆油，用作食品模拟物；
第三步骤：每瓶加25g箬叶碎片，使箬叶完全浸没在食品模拟物中，盖好磨口塞；
第四步骤：将第三步骤的广口瓶置于98-102℃电热恒温干燥箱中保温，使箬叶中的铜离子和锌离子向食品模拟物中充分迁移；
第五步骤：保温24h后取出，冷却，洗净箬叶碎片表面的食品模拟物，烘干粉碎，封装备用；
第六步骤：用4％(体积分数)硝酸溶液将铜标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0μg/mL标准系列使用液，将锌标准物质稀释成0.1，0.2，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8μg/mL标准系列使用液，在原子吸收分光光度计(火焰法)测定铜离子和锌离子的最佳条件下分别测定其吸光度，以待测离子的质量浓度为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线；
第七步骤：称取箬叶干粉0.2～0.3g(精确到0.0001g)于消解罐内，加入7mL硝酸，盖紧放置4h以上；
第八步骤：用高效微波消解仪对试样进行消解；
第九步骤：用样品处理器赶酸至剩余1～2mL试液，转移到50mL容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液洗涤消解罐5～6次，将洗涤液倒入容量瓶，用4％(体积分数)硝酸溶液定容至刻度，混匀，干过滤，测定试样中铜和锌的含量即可。
2.根据权利要求1所述的返青箬叶内的铜、锌迁移量的测定方法，其特征在于：在第七步骤后用同样的方法处理标准样品，如茶叶标准物质，同时在必要时，将试样滤液进行适当稀释，使目标离子浓度在标准曲线范围内，以标准样品(如茶叶标准物质)测定为质量控制方法，按标准曲线绘制方法测定试样中铜和锌的含量。
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