蜂窝网纹锅中铬、镍元素的迁移行为研究.pdf

echnology技术论坛80 2023.10HARDWARE引言随着社会经济的发展、人们生活品质也随之提高。各式各样的厨房炊具大量涌向消费者。其中一种蜂窝网纹锅更是成为“网红炊具”，它是传统不粘涂料与不锈钢的复合材料，既克服了传统不粘锅容易涂层脱落的弊蜂窝网纹锅中铬、镍元素的迁移行为研究Research on the Migration of Chromium and Nickel in Honeycomb patterned pot摘 要：采用电感耦合等离子体发射光谱法研究了蜂窝网纹锅中铬、镍元素的迁移行为。按照食品安全国家标准选择 4%乙酸溶液作为食品模拟物煮沸 0.5 小时后浸泡 24 小时，在浸泡过程中取不同时间节点的模拟物测量迁移量，进行三次重复性迁移试验。同时做对比实验，第一组用碱性碳酸氢钠溶液浸泡模拟洗碗机使用环境，将浸泡 0.5 小时后的待测样品做相同迁移试验。第二组在 4%乙酸溶液中加入氯化钠，用来模拟日常炒菜的真实环境。结果表明铬、镍元素的迁移量随迁移试验次数增多而减少。在迁移试验浸泡前期阶段铬、镍元素迁移速度较快，中后期趋于缓慢；被碱性碳酸氢钠溶液浸泡后的待测样品铬、镍元素迁移量增多；在有氯化钠存在的迁移实验中，铬、镍元素迁移量也出现增多现象。关键词：蜂窝网纹锅；铬元素；镍元素；迁移AbstractThis paper uses Honeycomb patterned pot as the research object.The chromium and nickel migration was detected by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry(ICP-AES).In migration test，4%(V/V)acetic acid were selected as a simulant.The migration test conditions were boiling for 0.5 h，room temperature for 24 h.Using simulated objects at different times in three repeated migration tests.Simultaneously conducting a control group experiment,the first group is immersed in an alkaline aqueous solution,while the other group is added with a salt solution.The results show that the chromium and nickel migration decreases as the number of migration tests increases.In the early stage of soaking,the migration rate of chromium and nickel elements is relatively fast,and the rate is relatively slow in the later stage.The migration of chromium and nickel elements increases after soaking in alkaline solution.The phenomenon of increased migration also exists in experiments with the presence of sodium chloride.Keywords:Honeycomb patterned pot;Chromium;Nickel;migration中图分类号：O657.31 文献标志码：A端，同时具备不粘和耐刮磨的效果，因而深受人们喜爱。在与食品接触重金属迁移方面，不锈钢1 4、铝制品5、6和陶瓷制品7、8被研究的比较多，但是蜂窝网纹锅这类新材料炊具被探究的还比较少，因此有必要对它在食品安全方面的重金属迁移行为进行研究。吴晓朦WuXiaomeng中国日用五金技术开发中心 辽宁沈阳 110032China Daily Hardware Technology Development Center Shenyang 110032Technology81 2023.10HARDWARE2023.10HARDWARE在加热烹饪过程中，炊具与食物接触，会有一些重金属元素从中迁移进入食物中。重金属镍元素摄入量过高，会对人体的大脑、肝、肺等部位造成严重损伤，有研究报道镍元素有一定程度的致癌作用9、10。铬元素摄入量过高会导致过敏反应、中毒反应等11。因此有必要对蜂窝网纹锅中铬、镍元素的迁移进行探究。本次试验结合食品安全相应的国家标准1214，以4%乙酸作为食品模拟物，采用电感耦合等离子体发射光谱法对不同时间点的模拟物进行测量，并绘制时间与迁移量关系图。同时模拟洗碗机机洗后待测样品接触酸性物质的使用情况、以及有食盐存在的烹饪环境，测量其铬、镍迁移量的变化情况。希望可以在食品安全研究领域中提供一些新的思路和数据支撑。1 材料与方法1.1 材料与试剂采用不锈钢与不粘涂料复合的晶钢甲不锈钢炒锅，型号：PS03S5TG(30cm)；铬、镍单元素标准溶液 1000(mgL-1)：国家有色金属及电子材料分析测试中心；乙酸（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；碳酸氢钠（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；氯化钠（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂；超纯水：实验室超纯水机制备。1.2 仪器与设备明澈纯水机（MING-CHE24UV）：德国默克公司；全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-prodigy XP）：美国利曼徕伯斯公司；电子天平(AEL-200)：日本岛津公司；试验用的玻璃器皿用盐酸溶液(1+3)浸泡 24 小时后使用。1.3 试验方法1.3.1 样品处理将待测样品清洗干净后用超纯水冲洗，备用。1.3.2 溶液配制将 1000(mgL-1)铬元素储备液稀释为 10mg/L的铬元素中间液。用铬元素中间液配置铬元素标准工作液，用 4%乙酸定容。铬元素的标准工作液浓度分别为：0(mgL-1)、0.02(mgL-1)、0.04(mgL-1)、0.10(mgL-1)、0.50(mgL-1)、1.00(mgL-1)；相同步骤配置镍元素标准工作液，镍元素的标准工作液浓度分别为：0(mgL-1)、0.02(mgL-1)、0.04(mgL-1)、0.10(mgL-1)、0.50(mgL-1)、1.00(mgL-1)。1.3.3 实验方法向待测样品中倒入 4600mL 的食品模拟物 4%乙酸溶液，煮沸 0.5 小时后，浸泡 24 小时。在不同的浸泡时间节点（分别在煮沸 0.5 小时后的 0、1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、16、20、24 小时）取食品模拟物 30 mL用于测定，取后向锅内补加相同体积的 4%乙酸溶液。取一口新的待测样品，清洗干净后先用 1%的碳酸氢钠水溶液浸泡半小时，用来模拟日常生活中用洗碗机机洗锅具的情况。浸泡完毕后用超纯水冲洗干净待测样品，倒入 4600mL 的食品模拟物 4%乙酸溶液，煮沸 0.5小时后，浸泡 24 小时后测量，作为第一组对比试验组。为了更加真实地还原日常生活中烹饪的情况，另取一口新的待测样品，清洗干净后加入 4600mL 的食品模拟物 4%乙酸溶液，加入氯化钠，使其氯化钠含量为 2%，煮沸 0.5 小时后，浸泡 24 小时后，作为第二组比对试验。表 1迁移试验模拟情况1.3.4 仪器使用条件ICP-OES 的测试条件。氩气：99.999%；功率：1.1KW；冷却气：19 LPM；雾化气：34 PSI；进样：1.4(mLmin-1)；蠕动泵：1.4(mLmin-1)。2 结果分析2.1 元素测量波长确定在试验过程中，遵循选择灵敏性相对较高、元素标准溶液工作曲线线性相对较好的波长作为试验测量波长。最终确定铬元素的测量波长：267.716r；镍元素的测量波长：231.604r。2.2 标准工作曲线echnology技术论坛82 2023.10HARDWARE表 2铬、镍元素的标准曲线2.3 不同浸泡时间对铬元素迁移量的影响如图 1 所示为铬元素迁移量与时间的关系曲线，三次迁移试验结果对比来看，第一次迁移量远高于后两次，第二次和第三次迁移量相差不大。从铬元素迁移量走势来看，铬元素在试验前期阶段迁移速率较快，中后期迁移速度缓慢。可能是由于前期煮沸半小时后锅内还保留着较高温度，有利于铬元素的迁移。中后期温度趋于室温，迁移行为趋于缓慢。根据 GB4806.9-2016食品安全国家标准 食品接触用金属材料及制品 中规定，元素铬的迁移量应小于2.0(mgkg-1)，本次试验的铬元素测得的迁移量均小于国家标准规定限值。图 1铬迁移量与时间关系图2.4 不同浸泡时间对镍元素迁移量的影响如图 2 所示为镍元素迁移量与时间的关系曲线，从图中所示可以看出，第一次迁移试验镍元素迁移量远高于第二、三次试验的迁移量。后两次的迁移量几乎重合，迁移趋势比较相似。第二次迁移试验在 7 小时达到平衡状态、第三次迁移试验在 6 小时达到平衡状态。较高温度和接触时间增长都有利于镍元素迁移量的增加，因此在使用这类锅具时，烹饪结束后应避免长时间将食物放置在锅内存放。根据 GB 4806.9-2016食品安全国家标准 食品接触用金属材料及制品中规定，元素镍的迁移量应小于0.5（mgkg-1），本次试验的镍元素测得的迁移量均小于国家标准规定限值。图 2镍迁移量与时间关系图2.5 第三次迁移试验结果比对图 3 为待测样品煮沸 0.5 小时，浸泡 24 小时后取食品模拟物测得的铬元素、镍元素的迁移量。对比来看，第一次迁移试验的数值是第二、三次迁移试验数值的2 3 倍。一定程度上说明使用酸性液体的多次加热、浸泡能够对于铬、镍这类重金属迁移量的降低有显著效果。因此新购买的这类蜂窝网纹锅在使用前，应加入少量食醋，多次加热煮沸、浸泡后再使用。图 3第三次试验的迁移量2.6 模拟机洗环境后的迁移结果比对如图 4 所示为第一对照组的迁移量结果比对。蓝色为待测样品直接用 4%乙酸煮沸 0.5 小时，浸泡 24 小时后测量所得；红色为模拟洗碗机机洗待测样品后在使用Technology83 2023.10HARDWARE2023.10HARDWARE过程中接触酸性食品的情况，预先用 1%碳酸氢钠溶液浸泡半小时后再用 4%乙酸煮沸 0.5 小时，浸泡 24 小时。从图中可以看到，用碳酸氢钠溶液浸泡后迁移试验中，铬、镍迁移量都有一定程度上的增加。铬元素迁移量从原来的 0.041(mgkg-1)增加到 0.066(mgkg-1)；镍元素从原来的 0.063(mgkg-1)增加到 0.075(mgkg-1)。这说明碱性物质的浸泡对样品表面发生了侵蚀，待测样品表面有一定程度的破坏，再与 4%乙酸接触过程中，使铬、镍元素更快地从待测样品表面迁移出来。所以浸泡碱性物质后的迁移试验，比未浸泡碱性物质的迁移试验铬、镍元素迁移量增加。图 4碳酸氢钠溶液（1%）浸泡后迁移量比对2.7 模拟有氯化钠存在的情况下迁移结果比对图 5 所示为考察氯化钠的存在对铬、镍元素迁移量的影响。蓝色为样品用 4%乙酸煮沸 0.5 小时，浸泡 24小时后测量所得；红色的食品模拟物中有 4%乙酸和 2%氯化钠的存在。如图所示，有氯化钠存在的铬、镍元素迁移量明显增加。铬元素从原来的 0.041(mgkg-1)增加到0.213(mgkg-1)；镍元素从原来的0.063(mgkg-1)增加到 0.236(mgkg-1)。这说明氯化钠的存在侵蚀样品表面金属离子形成的钝化膜，使原本铬、镍钝化膜在一定程度上遭到破坏，降低了待测样品表面的耐腐蚀性，从而导致铬、镍元素在 4%乙酸溶液中平衡状态被打破，在迁移试验过程中，铬、镍元素的迁移速率提高、迁移量明显增多。尽管本次有氯化钠存在的迁移试验中铬、镍元素的迁移量仍小于国家标准GB 4806.9-2016中规定的限值，但在研究食品安全重金属迁移量时，应重视氯化钠对迁移试验的影响。在日常生活烹饪时，酸性物质和食盐是经常同时存在的，在进行模拟迁移试验时，不应单单只关注酸性物质对迁移量的影响。图 5有 NaCl 存在的迁移量比对3 结论结论一：在三次迁移试验中，铬、镍元素迁移量随次数的增加而减少，消费者在购买蜂窝网纹炊具时，应用含有食醋的酸性水溶液多次煮沸、浸泡后使用。结论二：在研究食品安全重金属迁移量时，迁移试验选择模拟物不应只单纯考虑 4%乙酸，更应重视炊具类产品日常更容易接触到的氯化钠和碱性物质的存在，否则容易造成实际使用过程中的重金属比按照标准 GB 4806.9-2016 所规定的迁移试验所得到的迁移量增大。对接触食品的炊具进行检测时，需要采用更加科学合理、全面、严苛的试验条件来模拟实际使用的环境，氯化钠和碱性物质的存在是不可忽视的。参考文献：1 卢 莉,董 玉 杰,徐 莉,等.食 品 接 触 用 不 锈钢 材料中镍、铅元 素的 迁移规律 J.食品与发 酵工业,2022,48(5):150-156.2 乌 迪,李 爽.石 墨 炉 原 子 吸 收 光 谱 法 测 定食品接触材料不锈钢杯中铅迁移量 J.食品安全导刊,2022,27(9):104-106.3 白晨,叶鑫,朱津亮,等.食品级不锈钢的合金元素含量、迁移量测定 J.食品工业,2023,44(2):329-331.echnology技术论坛84 2023.10HARDWARE4 陈健,郑皓元,薛东妹,等.不同介质环境食品接触用不锈钢的有害金属离子迁移行 J.金属功能材料,2022,29(4):64-69.5 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