食用菌中二氧化钛检测方法初探

林 淼 时文兴 金晓芬 刘海燕

（上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海 奉贤 201403）

二氧化钛俗称钛白粉，化学式为TiO2，是世界上最白的物质，l g 二氧化钛可以把450 cm2的面积涂白[1]。二氧化钛跟铅白相似，但又不会像铅白那样会变黑；同时二氧化钛又具有锌白一样的持久性，因此，二氧化钛是一种性能非常稳定的惰性颜料。二氧化钛可以作为一种允许使用的食品色素[2]，添加到果酱、话梅、糖果、膨化食品中；也可以作为油漆中的白色颜料等。到目前为止，虽然还没有关于二氧化钛对人体产生毒性的报道，但是其安全性问题还是引起各领域专家的广泛关注[3-5]。

双孢蘑菇色白味美，为百姓所喜爱，但因其易氧化褐变，影响卖相。笔者团队在采样过程中发现：不法商贩和生产者会将双孢蘑菇投入一种液体中浸泡后出售，浸泡后表面略显干燥，色白，褐变现象极其缓慢。笔者经过多次试验验证，发现浸泡剂为二氧化钛，而双孢蘑菇等食用菌自身并不含二氧化钛。用国标方法[6]检测食用菌中二氧化钛含量时，由于土壤（含钛元素）背景吸收的干扰，使得检测结果常常偏高，容易引起较大误差。目前测定二氧化钛含量的方法主要有ICP-MS[7]、电感耦合等离子体质谱法[8]，X 射线荧光光谱法[9]等，因其仪器昂贵，维护及运行费用高，不利于普及。比色法操作简单，重现性好，对仪器设备的要求不高，比较适合推广应用[10-11]。因此，笔者在对比研究样品消化方法的基础上，采用比色法测定食用菌中二氧化钛的含量，以期建立一种简单快速、方便有效、准确度高的食用菌二氧化钛检测方法，以便于相关部门监管。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

高氯酸、浓硫酸、浓硝酸、浓盐酸、硫酸铵（分析纯），国药集团化学试剂有限公司；抗坏血酸（分析纯），国药集团化学试剂有限公司（抗坏血酸溶液需要现用现配）；二安替比林甲烷（分析纯），上海源叶生物科技有限公司；钛标准贮备液（1 mg∕mL），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；5%二安替比林甲烷溶液：称取5 g二安替比林甲烷，用盐酸（盐酸与水的体积比为1∶23）溶解并定容至100 mL。

1.2 主要仪器和设备

分析天平（精确到0.1 mg），AL204-IC 型，梅特勒托利多（中国）有限公司；电热板，JH404 型，上海锦凯科学仪器有限公司；高温电阻炉，上海精宏实验设备有限公司；分光光度计（420 nm），8453 型，安捷伦科技有限公司；食品处理机，欧麦斯，市购；样品粉碎机，DFT系列，上海鼎广机械设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 消化方式的选择

目前应用于食品中二氧化钛检测的消化方式主要有两种：湿式消化法与干式消化法。干式消化法是近几年提出的一种消化方法，操作较为简单，时间短，过程干扰少，但适用的范围较窄，适应于易灰化的面粉等极少数食品；湿法消化耗时较长，但是应用范围较广，两者各有优缺点。

1.3.2 食用菌干品消化条件优化

以银耳干品为例（样品中添加二氧化钛，添加量为25 mg∕kg，添加方法如下：根据称样量换算标准溶液添加量，以干品1 g 为例，加入体积质量为1 mg∕mL 的钛标准溶液25 μL，静置4 h，先小火加热样品充分碳化至无烟，将碳化完全的样品转移至高温电阻炉中，于（525±25）℃，灼烧灰化3 h，冷却。试验优化浓硫酸的加入量和微沸时间，样品灰化后，分别加入2.5 mL、5 mL、7.5 mL、10 mL 浓硫酸和1 g硫酸铵，盖上表面皿，加热至冒硫酸烟，微沸时间保持5 min、10 min、15 min、20 min。

1.3.3 食用菌鲜品消化条件优化

以市面购得的2份含有添加二氧化钛的双孢蘑菇为例，将样品置于锥形瓶或高型烧杯中，放数粒玻璃珠，进行湿式消化。在使用10 mL 硝酸和高氯酸混合酸消化的同时，选择两种酸的比例。

1.3.4 显色过程中各种试剂的选择

1.3.4.1 盐酸添加量的选择

在二氧化钛检测的显色过程中，需要保持在0.5～3.0 mol∕L 的盐酸酸性溶液中吸光值才能稳定，因此考察不同浓度的盐酸对吸光度的影响。

1.3.4.2 抗坏血酸的选择

在显色过程中还需配制抗坏血酸溶液，该溶液可以有效消除铁等高价离子的干扰。

1.3.4.3 二安替比林甲烷溶液添加量的选择

试样经酸消解后，在强酸介质中钛与二安替比林甲烷会形成黄色络合物，在分光光度计波长420 nm 处可测量。二安替比林甲烷使用盐酸（盐酸与水体积比1∶23）溶解，配制成5%的溶液，在比色过程中采取不同的添加量，观察其对吸光度的影响。选取含较低二氧化钛和含较高二氧化钛的食用菌干品、鲜品样品，然后再分别添加3 mL、4 mL、5 mL、6 mL、7 mL 的二安替比林甲烷溶液显色剂，以考察其添加量对吸光度的影响。

1.3.4.4 显色时间的选择

显色试剂添加后，优化显色时间，选取含较低二氧化钛和含较高二氧化钛的食用菌干品、鲜品样品。样品前处理完毕，加入显色剂定容后，选择20 min、30 min、40 min、50 min、60 min 这5 个时间段测定显色时间对吸光度的影响。

2 结果与分析

2.1 提取条件的优化确定

2.1.1 消化方式的确定

因食用菌鲜样水分含量较大（约为90%左右），在干式消化的灰化过程中易发生喷溅或坩埚碎裂等情况；而湿式消化在处理含胶质多的样品如银耳时同样会遇到样品起泡扑出的现象，综合考虑食用菌样品的特性和两种消化方式的适应对象以及前处理时间，在样品前处理过程中食用菌干品采用干式消化法，食用菌鲜品采用湿式消化法。

在消化前的样品处理过程中需要特别注意，因土壤大多含有钛元素，且含量较高，为避免样品测定过程中的外源引入，一定要将食用菌（特别是覆土栽培的食用菌）上粘带土壤的部分削除干净后再进行粉碎或匀浆处理。

2.1.2 食用菌干品消化条件的确定

由表1 可知，微沸时间过短，检测结果偏低，当浓硫酸为5 mL并且微沸时间达10 min时，二氧化钛的检测值即趋于稳定，并且随着浓硫酸添加量的增加和微沸时间的增加，对检测结果无明显影响，考虑到检测效率及试剂使用量，在处理食用菌干品时选择添加浓硫酸5 mL，保持微沸时间为10 min。

表1 浓硫酸用量和煮沸时间对食用菌干品中二氧化钛检测的影响

2.1.3 食用菌鲜品消化条件的确定

由表2 可知，仅用硝酸消化，检测结果偏低，高氯酸在消化中的作用是更好地分解有机质，当高氯酸与硝酸的比例达1∶9 的时候，检测二氧化钛质量分数最高，而随着混合酸中高氯酸比例的提高，样品检测二氧化钛质量分数无明显变化，因此在对食用菌鲜品消化的时候选择高氯酸与硝酸比为1∶9。然后再加1 g 硫酸铵和5 mL 浓硫酸消化的目的：一是去除残留的高氯酸，二是溶解二氧化钛。需要注意的是，在消化过程中如果高氯酸有残留，其会与二安替比林甲烷显色剂反应产生白色沉淀[12]，因此在试验过程中，消化混合酸近干时再加入硫酸铵和浓硫酸，这样可以大大缩短去除高氯酸的时间。

表2 混合酸比例对食用菌鲜品中二氧化钛检测的影响

2.1.4 显色过程中各类试剂添加量的确定

在显色过程中所添加的盐酸浓度高于3.0 mol∕L时吸光值会逐渐降低，而低于0.5 mol∕L 时钛离子产生聚合，因此配制1∶1的盐酸溶液，在比色过程中吸取15 mL，保持比色液体（定容至50 mL）中盐酸的浓度约为1.5 mol∕L。

在显色过程中配制2%的抗坏血酸溶液，可有效消除铁等高价离子的干扰。

当二安替比林溶液添加量低于4 mL时，会造成吸光值偏低，即样品测定含量偏低；当添加量高于等于5 mL 时，吸光值稳定，即二氧化钛含量测定稳定，因此在显色反应中选取5%二安替比林甲烷显色剂的添加量为5 mL。

显色时间过短，吸光值没有达到最高，会导致检测结果偏低。显色时间达40 min 及以上时，吸光值维持不变，检测结果稳定。因此在显色反应中选取显色时间为40 min。

2.2 标准曲线的建立

根据市面上所售食用菌（主要为双孢蘑菇样品）中添加二氧化钛的含量范围，建立钛标准溶液浓度分别为0.1 μg∕mL、0.5 μg∕mL、1.0 μg∕mL、2.0 μg∕mL、4.0 μg∕mL，线性方程（吸光值为X，钛浓度为Y）为Y=4.6762X+0.0068，R2=0.9999。

2.3 方法的准确度

选用4 种常见的白色食用菌样品（双孢蘑菇鲜样、金针菇鲜样、杏鲍菇鲜样、银耳干样）作为基质做添加回收试验（表3），其中双孢蘑菇本底值为39.25 mg∕kg。结果可见，二氧化钛在食用菌样品中的加标回收率均在86.2%～105.5%，证明该方法的准确度较高。

表3 食用菌样品加标回收

2.4 重复性试验

将双孢蘑菇鲜样样品按标准处理方法处理后检测，每个样品重复5次，以样品二氧化钛的含量测定结果计算日内变异系数，进行3 批处理以计算日间变异系数（表4）。

表4 双孢蘑菇样品中二氧化钛精密度

由表4 可知，检测结果的日内变异系数为3.65%～5.35%，日间变异系数为3.69%。

2.5 检出限的确立

分光光度法的检出限，根据国际纯粹和应用化学联合会（IUPAC）的规定：

式中：K′—根据一定置信水平确定的系数，IUPAC 建议取3，此时置信水平大约为90%；Sb—空白多次测得信号的标准偏差（至少20 次）；κ—方法灵敏度，即校准曲线的斜率。

通过计算，该方法检出限为4.77 mg∕kg，为便于计算，该方法检出限为5 mg∕kg。

3 小结

用该方法测定食用菌中的二氧化钛的含量，准确度好，精密度高，方法快速、简便，有效避免了样品粘带土壤引入的假阳性结果，能为上海市食用菌安全监管提供技术支持。