海蜇(Rhopilema esculentum)是中国传统渔业生产的主要大型经济水母，因其独特的营养成分、特殊的口感及较高的药用价值而深受广大消费者的青睐。医学研究表明，海蜇可以治疗高血压、支气管炎、淋巴结核、哮喘、矽肺等疾病^[1-2]。近年来，海蜇产品也渐为西方国家所接受，美国Auburn大学的研究小组报道，海蜇的胶原质对实验鼠抗原引起的关节炎有一定的抑制作用^[3-7]。在中国，海蜇是重要的水产加工制品之一，而明矾是其加工过程中不可或缺的脱水剂，同时在鱼糜制品、即食鱼皮等产品加工过程中也偶有添加，主要起到护色、抗氧化和凝固等作用。明矾遇水呈酸性，而蛋白质的等电点皆偏酸性，蛋白质在等电点时颗粒之间静电斥力最小，溶解度也小，使海蜇保持凝固状态而具有一定的厚度，从而增加了海蜇产品的弹性。明矾的加入在一定程度上可以明显提高产品的品质，但会引起Al的残留，加入过多的明矾会造成Al残留量偏高。而Al在人体内不断累积会引起神经系统的病变，干扰人的思维、意识和记忆功能，严重者可能痴呆。1988年世界卫生组织正式确定Al为食品污染物，并对其使用及残留状况加以严格控制，提出Al的PTWI值(每人每周每千克体质量摄入量)为7 mg · kg^-1[10]。目前，中国只对面制品及部分水产品中Al(明矾)的允许限量作了规定，面制品的卫生标准为100 mg · kg^-1，水产行业标准中《盐渍海蜇皮和盐渍海蜇头》规定明矾在海蜇中的质量分数为不得大于2.2%^[11]。

目前，Al的常用测定方法有乙二胺四乙酸(EDTA)滴定法^[12]、铬天青S-分光光度法^[13]、原子吸收分光光度法(atomic absorption spectrometry，AAS)^[14]、电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma optical emission spectrometer，ICP-OES)和电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)。随着仪器分析测定金属元素含量技术的长足进步，如原子吸收光谱法、原子荧光法以及电感耦合等离子体质谱等的报道较多^[15]。在中国，适于检测海蜇中明矾，并具有法律意义的方法有《SC/T 3210-2001盐渍海蜇皮和盐渍海蜇头》，另外，通用的金属检测方法有原子吸收分光光度法、ICP-OES法、ICP-MS法等。这些方法的前处理、检测原理和检测的灵敏度各不相同，检测的结果差异较大，让海蜇产品生产厂家无所适从，令消费者迷惑。然而，这些方法之间的差异比较仍未见有报道，因此，有必要仔细对比这些方法的优缺点，为生产厂家、消费者和执法部门提供参考依据。

1.   材料与方法

1.1   材料与试剂

市售即食海蜇。

明矾、高氯酸、EDTA、氢氧化钠、铝标准贮备液、金属铝、氨水、盐酸、乙酸钠、冰乙酸、六次甲基四胺、二甲酚橙、氧化锌、铬天青S、溴化十六烷基三甲胺、抗坏血酸、浓硝酸和高纯氩气等均为国产分析纯，Al标准为国家标准样品GSB 04-1713-2004，标准值为1 000 μg · mL^-1。实验用水在原子吸收光谱法中为去离子水，其他为蒸馏水。

1.2   仪器设备

Varian240Z原子吸收光谱仪(东南化学仪器有限公司出品)；AKKU-DRIVE^Ⓡ TITRATION 20/50mL电子滴定仪(德国Hirschmann)；SPECTRONIC^Ⓡ GENESYSTM5分光光度计(Thermo Electron & Fisher Scientific；Thermo Fisher Scientific)；Ney VULCANTM 3-550A程控高温炉(Vulcan，USA)；CEM MARS微波消解仪(CEM)；Millipore超纯水系统(密理博中国有限公司出品)。

1.3   方法

水煮滴定法(boiled-titration method，BTM)，参考水产行业标准SC/T 3210-2001《盐渍海蜇皮和盐渍海蜇头》的方法。

酸煮滴定法(acid boiled-titration method，ABTM)，参考EDTA滴定的方法^[15]。用5.0 mL高氯酸溶液(0.6 mol · L^-1)代替样品滤液进行空白试验。每个处理做3个平行。

比色法(colorimetric method，CM)，参考GB 5009.182-2003的方法，样品处理方法略有改动。称取粉碎均匀的试样1.0~2.0 g于瓷坩埚中，用玻璃棒捻碎，然后用电炉炭化。炭化后移入550 ℃马弗炉中灰化3 h成白色灰烬，冷却后加入浓度为1 : 1的盐酸1 mL，蒸馏水2 mL，加热至沸，冷却后过滤，滤液用容量瓶定容至100 mL。比色操作与GB 5009.182-2003的方法相同，于640 nm波长处测其吸光度，绘制标准曲线比较定量。

原子吸收光谱法，参考张志胜等人原子吸收的方法^[14]，方法略有改动。

1.4   数据统计方法

所得数据采用ANOVA和Duncan氏多重比较分析法进行统计分析，显著性水平设置为P < 0.05。

2.   结果分析

2.1   前处理方法的比较

4种方法前处理的现象详见表 1。水煮滴定法采用煮沸的方法释放海蜇中的Al离子，在酸性条件下Al离子与乙二胺四乙酸二钠反应形成稳定的络合物，用锌标准溶液滴定多余的EDTA溶液，计算样品中明矾的质量分数。试验过程中发现，水煮时提取液剧烈沸腾，出现大量泡沫，煮沸6 min后，液体呈白色半透明混浊。过滤后残渣明显，仍存较多的固形物，造成提取不完全。酸煮滴定法原理与水煮滴定法基本一致，主要采用高氯酸代替水溶液进行煮沸。煮沸时出现的泡沫明显少于水煮处理样品，处理完毕后液体呈暗黄色混浊，过滤快速，残渣不明显，表明海蜇已被完全溶解。比色法主要原理是Al离子在缓冲液体系里与络天青S及有机表面活性剂，如溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)，十六烷基三甲基溴化铵(CPB)和聚乙二醇辛基苯基醚(OP)等，反应可形成蓝色的多元络合物，于特定波长处吸光值与Al离子质量分数成正比，可计算出Al质量分数。GB 5009.182-2003中采用湿法消化耗时长耗酸多，且消解液中残留的高氯酸对铬天青S显色影响很大，显色不稳定，影响定量。而该研究采用马福炉灰化的方法处理样品，改善了显色的稳定性。原子吸收光谱法则是利用原子吸收光度计针对元素特征，金属原子在气态时可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。该法主要适用样品中微量及痕量组分分析，但海蜇中人为添加的明矾质量分数较高，采用原子吸收法测定时需要高倍数的稀释增加了操作的误差，影响了测量的准确性。

表  1  4种方法的前处理现象差异

Table  1.  Different pretreatment phenomena of 4 methods

方法 methods	样品处理量/g sample weight	前处理用时/min time	实验现象 experimental phenomena
水煮滴定法BTM	10	6	煮沸后液体白色混浊，残渣明显，过滤速度慢。
酸煮滴定法ABTM	10	6	煮沸后液体浅黄色混浊，残渣较少，过滤速度快。
比色法CM	1	180	灰化后有少量黑色残留物，比色过程必须于30 min内完成。
原子吸收光谱法AASM	0.5	15	强酸煮沸或微波消解处理，消解完全，无可见颗粒。

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2.2   检测结果比较

从表 2结果分析得出，水煮样品滤液的Al质量分数为223.06 mg · kg^-1，用原子吸收光谱法验证水煮样品滤液及残渣中Al质量分数，测得滤液质量分数分别为262.36和323.68 mg · kg^-1。可见还有相当大的一部分Al残留在滤渣中，水煮滴定法未能有效提取样品的Al，导致残渣中的Al未被测出。酸煮滴定法测得的Al质量分数与原子吸收光谱法测得的结果相近，但也明显高于水煮滴定法所测结果。马福炉-铬天青S分光光度法所测的Al质量分数为410.50 mg · kg^-1。用原子吸收光谱法样品处理时必须将酸液赶尽，否则会影响试验结果，产生干扰，该法灵敏度较高，但仪器较昂贵。从比较得出，水煮滴定法所得结果误差较大，而酸煮滴定法和原子吸收光谱法的误差较少，可信度较高。

表  2  4种方法的测定结果比较

Table  2.  Result comparison of 4 determination methods

方法 methods	w(Al) /mg·kg-1	w (明矾)/% alum content
水煮滴定法BTM	223.06±9.33a	0.42±0.017a
酸煮滴定法ABTM	470.03±8.54c	0.86±0.015c
比色法CM	410.50±19.30b	0.76±0.034b
原子吸收光谱法AASM	473.80±4.01c	0.85±0.007c
注：表中的值为平均值±SD(n=3)；同一列中具不同字母标记的数值表示差异显著(P＜0.05)。后表同此。 Note: Values (expressed as Mean±SD, n=3) with different letters in the same column are significantly different from one other (P＜0.055).The same case in the following table.

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2.3   检测方法的准确度和精密度

通过加标回收试验验证此方法的准确性。采用酸煮滴定法和水煮滴定法，在10 g海蜇样品中分别加入质量浓度为100 μg · mL^-1Al标准液1、2、3、4和5 mL，相当于明矾加标量的0.18%、0.36%、0.54%、0.71%和0.89%。而比色法中海蜇样品处理量1.0 g，原子吸收光谱法的样品处理量为0.5 g，经单位转化后加标量与酸煮滴定法及水煮滴定法一致。由表 3比较数据分析得出，水煮滴定法的测定结果与其他3种方法存在差异明显，但其回收率与其他方法无明显差异，分析其原因可能是加标后，Al离子与海蜇结合较少，用水即可提取出来，而海蜇本身的含Al量未能检测出来。酸煮滴定法、比色法和原子吸收光谱法回收率在103.81%~107.60%，平均回收率为104.70%，符合分析要求。

表  3  4种方法的加标回收比较

Table  3.  Comparison of recovery of 4 determination methods

加标量/mg·kg-1 added	0	100	200	300	400	500	平均回收率/% average recovery
水煮滴定法BTM	223.06±9.33a	334.60±6.07a	455.42±6.47a	561.64±3.72a	675.83±3.01a	801.97±2.33a	102.51±2.61
酸煮滴定法ABTM	470.03±8.54c	582.89±8.77c	707.70±6.45c	805.95±6.88d	867.03±5.48c	973.25±5.79b	107.60±2.64
比色法CM	410.50±19.30b	527.36±4.67b	639.80±3.29b	747.19±3.71b	852.35±2.79b	965.47±3.07b	104.89±0.99
原子吸收光谱法AASM	473.80±4.01c	617.10±12.14d	684.70±7.40c	784.40±2.94c	923.60±4.38d	1001.60±2.90c	103.81±2.70

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2.4   检测方法的检测限比较

根据检测限定义确定4种方法的检测限^[16]。各方法的检测限比较见表 4。经比较得出水煮滴定法的检测限约为50 mg · kg^-1，折合约0.1%的明矾量，酸煮滴定法的检测限比其低44%，约为0.05%的明矾。原子吸收光谱法和比色法的检测限较低，酸煮滴定法的检测限可以满足限量标准的要求，水煮滴定法的检测限最高。

表  4  4种方法的检测限

Table  4.  Comparison of determination limit of 4 determination methods

方法 methods	w(Al) /mg·kg-1	w (明矾)/% alum content
水煮滴定法BTM	50.00	0.09
酸煮滴定法ABTM	28.00	0.05
比色法CM	5.00	0.01
原子吸收光谱法AASM	10.00	0.02

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3.   讨论

3.1   方法的可操作性

酸煮滴定法和水煮滴定法样品处理方法原理一致，比较简便和容易操作，从试验现象可以看到，酸煮滴定法样品处理得比较完全，而水煮滴定法的样品处理后仍然有大量残渣，从而引起精确度降低，其检测结果数值明显低于其他3种方法。酸煮滴定法的数据稳定性好，试验重现性好。另外将比色法中样品处理的方法改为马福炉灰化法，从而避免Cl离子会对比色试验的干扰，定量更加精确，但样品处理时间太长，操作步骤也较多。原子吸收光谱法的样品处理为微波消解法，处理比较简便及完全，但因原子吸收光谱法适用于微量及痕量组分分析，对于高浓度样品检测准确性反而欠佳。

3.2   各种方法的优缺点

经过上述试验分析比较得出，4种检测方法产生检测结果的差异主要是各种前处理方法对Al元素的提取回收效率差异引起的。采用水煮提取时，海蜇组织没有被有效地分解，检测发现其处理残渣仍可检测出Al含量，但在加标回收率试验中，水煮法亦可达到较高的回收率，表明该法只将游离的Al离子提取出来，而与海蜇组织结合的Al离子则没有被很好地提取出来，导致检测结果偏小。酸煮法处理在强酸性条件下可将海蜇组织有效分解，然后采用较为成熟的滴定法，可稳定检测出海蜇中的含Al量。比色法和原子吸收分光光度法所采用的都是完全消化的处理方法，更能有效提取Al离子，所检测的结果与酸煮滴定法基本一致。ICP-OES法和ICP-MS法虽然操作简便，灵敏度和准确度高，但所使用的仪器价格昂贵，一般的质检机构都不具备。另外，由于Al是高温元素，原子吸收光谱法中原子化温度较高，测定干扰大，对石墨管的要求也较高，容易产生记忆效应。

3.3   方法的准确性分析

有学者认为如果海蜇本身含Al量很高，外加的无机Al只占其中的小部分，采用完全消化的方法检测出的是全部Al元素的含量，这样会引起对海蜇产业不公正的判断。此试验检测过未经加工的新海蜇中Al元素含量，结果发现其中Al元素含量极少(μg)，与外加的Al元素(mg)相差较大，可见海蜇产品中的Al元素来源主要为加工过程添加产生。因此，采用完全消化的方法处理样品，检出海蜇产品中的Al离子，可作为海蜇产品后期加工添加明矾量的评价指标。综上所述，酸煮滴定法操作简便、耗时短、准确、重现性更好、花费少、样品处理完全，结果精确度符合检测精度要求等，适用于生产工厂和检测机构日常检测任务。