舒本勝，翟毓秀，劉俊榮，郭瑩瑩，尚德榮，寧勁松，隋 穎，趙艷芳

（1.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧大連116023；2.中國水產(chǎn)科學研究院，黃海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點實驗室，山東青島266071；3.國家水產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，山東青島266071）

加工方式對海帶和紫菜中砷及其形態(tài)的影響

舒本勝1，2，3，翟毓秀2，3，*，劉俊榮1，郭瑩瑩2，3，尚德榮2，3，寧勁松2，3，隋 穎2，3，趙艷芳2，3

（1.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧大連116023；2.中國水產(chǎn)科學研究院，黃海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價重點實驗室，山東青島266071；3.國家水產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，山東青島266071）

研究浸泡、油炸、水煮和烘烤四種加工方式對海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量的影響，并對其食用安全性進行評價。結果表明：浸泡和水煮都能減少海帶和紫菜中總砷和四種砷化合物含量。油炸和高溫烘烤影響砷形態(tài)和含量的變化：油炸樣品中總砷含量減少，DMA、MMA和無機砷含量變化表現(xiàn)出不一致性；除250℃外，其他溫度烘烤的樣品總砷含量均增加，二甲基砷酸（DMA）、一甲基砷酸（MMA）、無機砷含量隨溫度的升高而增加，到250℃時最多增加近3倍，對食用安全性有一定影響；在150℃油炸15min和200℃烘烤的樣品中有新的砷化合物生成，其結構和毒性尚難確定。

加工方式，海帶，紫菜，總砷，砷形態(tài)

海藻中含有豐富的碘、維生素、礦物質(zhì)、碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)，素有“天然微量元素寶庫”之稱。但由于海藻對海水中的砷元素具有富集特性，也被稱為海洋生態(tài)系統(tǒng)中的“砷庫”[1]，海藻中總砷含量約在12～108mg/kg（以干重計）[2]，主要砷化合物為亞砷酸鹽（AsⅢ）、砷酸鹽（AsⅤ）、一甲基砷酸（MMA）、二甲基砷酸（DMA）、砷甜菜堿（AB）、砷糖等，以砷化合物的半致死量LD50（mg/kg）計，其毒性由大到小依次為AsⅢ（14mg/kg）＞AsⅤ（20mg/kg）＞MMA（200～1800mg/kg）＞DMA（200～2600mg/kg）＞AB（＞10000mg/kg）[3]。2009年，歐盟食品安全局（EFSA）設定的砷可信下限（BMDL）為0.3～ 8μg/（kg·d），除了對皮膚有損害外，還能致肺癌、皮膚癌和膀胱癌[4]。隨著海藻食用量日益增多，關于其中有毒砷化合物可能造成潛在危害的問題，逐漸成為人們關注的焦點。目前國內(nèi)外多數(shù)停留在對原料的研究，而對海藻經(jīng)加工和烹飪處理后，總砷及各砷形態(tài)的含量變化規(guī)律方面的研究尚屬空白。本文就不同常用烹飪方式對海藻中總砷和各砷形態(tài)含量的影響進行了研究，以期為海藻食品的安全食用和風險評估提供科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

海帶 山東榮成市；紫菜樣品 超市（同一廠家同批生產(chǎn)）；砷標液（1mg/mL，GBW08611）、AsⅤ（1mg/mL，GBW086667）、MMA（1mg/mL，GBW08668）、DMA（1mg/mL，GBW086669） 標準儲備液購于國家標準物質(zhì)中心；實驗所用試劑 均為優(yōu)級純；實驗用水 超純水；鹽酸溶液（1+1），鹽酸溶液（7%），氫氧化鉀溶液（0.5%），硼氫化鉀溶液（1.5%），硫脲溶液（50g/L），磷酸氫二銨（15mmol/L）等。

SA-10原子熒光形態(tài)分析儀 北京吉天儀器有限公司；AFS-2201雙道氫化物發(fā)生原子熒光光度計 北京海光儀器廠；恒溫水浴鍋，真空干燥箱，家用電磁爐，烤箱等（玻璃儀器使用前經(jīng)15%硝酸浸泡24h）。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 將海帶（干樣）剪成約2cm×2cm的小塊混勻，紫菜（干樣）直接采用，分成若干份，水煮、油炸和烘烤前均用去離子水浸泡1h，瀝干后再進行實驗，同時做對照組。

1.2.2 烹飪方法

1.2.2.1 浸泡 按重量比1∶8，將海帶、紫菜樣品分別放入去離子水中，浸泡1h后，撈出樣品，瀝干，80℃烘干，粉碎，過60目篩，備用。

1.2.2.2 水煮 按重量比1∶8，將海帶、紫菜樣品放入沸水中，煮10、20、30min后，撈出，瀝干，80℃烘干，粉碎，過60目篩，備用。

1.2.2.3 油炸 按重量比1∶8，將海帶、紫菜樣品放入預熱的花生油中，在120、150℃油炸5、10、15min后，撈出樣品，瀝干，80℃烘干，粉碎，過60目篩，備用。

1.2.2.4 烘烤 分別取適量海帶、紫菜樣品在100、150、200、250℃烘烤7min后取出，80℃烘干，粉碎，過60目篩，備用。

1.3 測定方法

1.3.1 總砷測定方法 按照GB/T5009.11-2003《食品中總砷及無機砷的測定》中，氫化物原子熒光光度法測定[5]。

1.3.2 砷化合物的測定 采用高效液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光聯(lián)用技術測定海藻中砷化合物[6]，該方法可測定砷糖、MMA、DMA、無機砷（將AsⅢ氧化為AsⅤ，測定其總量）。

1.3.2.1 測定步驟 稱取1.000g樣品于25mL具塞刻度試管中，加10mL 1.2mol/L HCl旋渦混勻，70℃水浴下振蕩提取1h，冷卻，加入10mL水，混勻，70℃振蕩提取0.5h，取出，4000r/min離心15min，取1.0mL上清液加入0.2mL H2O2和0.8mL水，混勻，在70℃水浴下處理20min，冷卻后用0.45μm濾膜過濾，取100μL上機測定，與標準曲線對照，計算測定結果。同時做空白實驗。

1.3.2.2 儀器條件 色譜柱：Hamilton PRP-X100（250mm×4.1mm id，10μm）；保護柱：Hamilton PRPX100（250mm×4.1mm id,10μm)；流動相：15mmol/L（NH4）2HPO4，pH6.0；進樣體積：100μL；還原劑：1.5% KBH4+0.5%KOH；負高壓：300V；載氣氬氣：400mL/min；載流：7%HCl；燈電流：100mA；屏蔽氣：600mL/min。

1.3.2.3 計算 測定結果按照下式計算。

式中：X為樣品中待測物含量（mg/kg），C為待測液中砷化合物濃度（ng/mL），C0為空白濃度（ng/mL），m為稱樣量（g），V為測定液體總體積（20mL），2為稀釋倍數(shù)。測定結果均以干基計。

2 結果與分析

表1 浸泡1h海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量（mg/kg）Table 1 The contents of total arsenic and four arsenic compounds in poached kelp and Porphyra soaked for 1h

2.1 浸泡對海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量的影響

家庭食用和工業(yè)生產(chǎn)的海帶和紫菜制品一般都要經(jīng)過沖洗和浸泡，本實驗依此進行模擬。經(jīng)過1h浸泡的海帶、紫菜中總砷和砷化合物含量如表1所示。

從表1中可以看出浸泡處理后，海帶和紫菜中總砷、砷糖、DMA、MMA和無機砷含量均減少，其中海帶中DMA、MMA和無機砷分別減少33.6%、38.4%、22.7%，紫菜中DMA、MMA和無機砷分別減少50.9%、67.7%、25.9%。Laparra等[7]研究表明，羊棲菜在烹飪前經(jīng)過沖洗和浸泡后總砷含量減少60%以上，Ichikawa等[8]研究表明，用普通的浸泡等方法可減少羊棲菜中82%以上的砷酸鹽，本研究結果表明，海帶和紫菜中也有相似的規(guī)律，海藻在食用前用水浸泡，食用更為安全。

2.2 水煮對海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量的影響

2.2.1 水煮對總砷含量的影響 從圖1中可以看出隨著水煮時間的延長，海帶中總砷含量逐漸增加，但在20min前總砷含量都低于對照組（以下均以浸泡1h的樣品為對照），30min時已經(jīng)高于對照組。隨著水煮時間的延長，紫菜總砷含量基本保持穩(wěn)定，且均小于對照組。Devesa等[9]對11種海產(chǎn)品進行研究，認為總砷含量增加的原因主要是由于水煮過程中一些可溶性化合物溶解在水里。本實驗做了沸水中水煮30min海帶重量變化實驗，結果如表2所示。

圖1 水煮海帶和紫菜中總砷含量變化圖Fig.1 The variation of total arsenic in cooked kelp and Porphyra

表2 沸水中水煮30min海帶重量變化（g）Table 2 Weight change of cooked kelp in boiling water for30min（g）

海帶經(jīng)過30min水煮后，三次平行實驗的平均減少量為1.16g，約減少17.69%，減少的主要原因是可溶性鹽、海帶膠等物質(zhì)的溶出，從而使得總砷含量所占比重增加。水煮30min海帶的總砷含量為18.82mg/kg，把減少的重量還原，則總砷含量為15.49mg/kg，和對照組相比總砷含量還是減少。

2.2.2 水煮對砷形態(tài)的影響 海帶和紫菜在沸水中煮后三種砷化合物的含量變化如圖2和圖3所示。

圖2 水煮海帶三種砷化合物含量變化圖Fig.2 The variation of three arsenic compounds in cooked kelp

圖3 水煮紫菜三種砷化合物含量變化圖Fig.3 The variation of three arsenic compounds in cooked Porphyra

由圖2和圖3得知，海帶和紫菜經(jīng)過水煮后三種砷化合物含量均低于對照組。但隨著水煮時間的延長，海帶中MMA和DMA含量表現(xiàn)為增加趨勢，而無機砷含量逐漸減少；紫菜中DMA和MMA含量逐漸增加，無機砷含量逐漸減少。海帶和紫菜在水煮過程中，一方面隨著可溶性物質(zhì)的溶出各種砷化合物的濃度增高，另一方面砷化合物也不斷的溶出使其濃度降低，最終濃度由兩者共同決定，因此三種砷化合物的變化規(guī)律表現(xiàn)出不一致性。另外，通過對水煮30min后得到的海帶和紫菜水煮液進行分析，發(fā)現(xiàn)砷糖、DMA、MMA和無機砷存在，如表3所示。

表3 海帶和紫菜水煮液中四種砷化合物含量（ng/mL）Table 3 The contents of four arsenic compounds in water solution of kelp and Porphyra（ng/mL）

2.3 油炸對海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量的影響

2.3.1 油炸對總砷含量的影響 海帶和紫菜經(jīng)過120℃和150℃油炸后，總砷含量變化如圖4所示。

圖4 油炸海帶和紫菜總砷含量變化圖Fig.4 The variation of total arsenic in fried kelp and Porphyra

由圖4得知，在120℃和150℃油炸條件下，隨著時間延長，海帶和紫菜中總砷含量逐漸降低；溫度越高，總砷含量減少得越多。紫菜經(jīng)油炸后，總砷減少幅度更大，由油炸前的9.23mg/kg減少到3.23mg/kg以下，但隨著油炸時間的延長，總砷含量變化不明顯，這可能是由于紫菜藻體較海帶薄，砷易溶出，在相對較短的時間內(nèi)就能達到平衡，且基體性質(zhì)有差異。通過測定海帶和紫菜油炸30min后的油樣和對照發(fā)現(xiàn)總砷含量大幅度增加，海帶和紫菜油炸液中總砷含量分別增加到3.15mg/kg和4.22mg/kg。

2.3.2 油炸對砷形態(tài)的影響 海帶經(jīng)過120℃和150℃油炸后，三種砷化合物含量變化如圖5和圖6所示。

圖5 120℃油炸海帶三種砷化合物含量變化圖Fig.5 The variation of three arsenic compounds in kelp fried at 120℃

圖6 150℃油炸海帶三種砷化合物含量變化圖Fig.6 The variation of three arsenic compounds in kelp fried at 150℃

在兩個溫度下DMA表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，而MMA和無機砷有所不同。在120℃下，MMA和無機砷含量呈增加趨勢，且均小于對照組；在150℃下，MMA和無機砷含量呈減少趨勢，DMA和無機砷含量高于對照組，MMA含量只有在油炸15min時低于對照組。

圖7 120℃油炸紫菜三種砷化合物含量變化圖Fig.7 The variation of three arsenic compounds in Porphyra fried at 120℃

圖8 150℃油炸紫菜三種砷化合物含量變化圖Fig.8 The variation of three arsenic compounds in Porphyra fried at 150℃

紫菜經(jīng)120℃和150℃油炸后，三種砷化合物含量變化如圖7和圖8所示。在120℃下，隨著油炸時間的延長，紫菜中DMA和無機砷含量呈增加趨勢，MMA含量呈減少趨勢，除油炸5min時MMA含量略高于對照組外，其他均低于對照組。在150℃下，三種砷化合物的變化趨勢和120℃表現(xiàn)的相似，含量均低于對照組。

另外，還測定了油炸海帶和紫菜砷糖的峰面積以便衡量其含量的變化，如表4所示。

由表4看出，經(jīng)過油炸后，海帶和紫菜中的砷糖含量明顯減少。在油炸過程中，一部分轉(zhuǎn)移到油中，一部分可能降解為其他砷化合物。

總之，海帶和紫菜經(jīng)過120℃和150℃油炸后，DMA、MMA、無機砷和砷糖都表現(xiàn)出了不規(guī)則的變化規(guī)律。海帶和紫菜在油炸過程中，一部分砷化合物會溶出，使其含量降低；可溶性物質(zhì)溶出，使單位重量內(nèi)砷含量增加；砷糖可能降解產(chǎn)生DMA、MMA等砷化合物；最終的含量由這幾種因素共同決定，所以使四種砷化合物表現(xiàn)出不一致性。

2.4 烘烤對海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)含量的影響

一般用于海藻工業(yè)化加工和滅菌中，溫度和時間都有多種選擇，在食品工業(yè)中150℃以上的溫度也極少用到，但如果樣品與爐壁或格柵接觸較近可能達到200℃甚至250℃[10]。本實驗設定了在100、150、200、250℃下烘烤7min，來研究高溫下海帶和紫菜中總砷及其形態(tài)的變化。

2.4.1 烘烤對總砷的影響 從圖9中可以看出，海帶和紫菜在100、150、200℃下烘烤后，總砷含量均表現(xiàn)出增加趨勢。而在250℃下烘烤樣品的總砷含量明顯降低。在烘烤過程中，海帶和紫菜中的一些成分在高溫下可能揮發(fā)或分解產(chǎn)生氣體，使其重量減少，導致單位重量內(nèi)總砷含量增加。實驗發(fā)現(xiàn)，在250℃下烘烤幾分鐘后，部分海帶和紫菜就開始焦化，部分砷化合物可能隨之揮發(fā)，導致總砷含量降低。

圖9 烘烤海帶和紫菜中總砷含量變化圖Fig.9 The variation of total arsenic in roasted kelp and Porphyra

表4 油炸海帶和紫菜中AS峰面積列表Table 4 The arsenosugar peak area list of fried kelp and Porphyra

2.4.2 烘烤對砷形態(tài)的影響 海帶和紫菜在100、150、200、250℃下經(jīng)過7min烘烤，三種砷化物含量變化如圖10和圖11所示。

由圖10和圖11得知，隨著烘烤溫度的升高，海帶和紫菜中DMA、MMA和無機砷的含量均表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，其中DMA和MMA的含量均高于對照組。烘烤的海帶樣品中，溫度超過150℃后三種砷化合物的含量增加速度較快。烘烤的紫菜樣品中，MMA和無機砷含量增加緩慢，而DMA含量增加較快，特別在250℃時，其含量增加近3倍。

烘烤后海帶和紫菜中砷糖含量的變化，結果如表5所示，隨著烘烤溫度的升高而降低，到250℃海帶中砷糖減少88%以上，紫菜中砷糖減少84%以上。

圖10 烘烤海帶三種砷化合物含量變化圖Fig.10 The variation of three arsenic compounds in roasted kelp

圖11 烘烤紫菜三種砷化合物砷含量變化圖Fig.11 The variation of three arsenic compounds in roasted Porphyra

表5 烘烤海帶和紫菜中AS峰面積列表Table 5 The arsenosugar peak area list of roasted kelp and Porphyra

韋超[11]研究表明，當紫菜加熱溫度達到250℃時，1h內(nèi)紫菜中砷糖完全降解，只有無機砷和簡單的有機砷殘留，其中AsⅢ和AsⅤ之和占總砷的85%。從幾種砷化合物含量來看，經(jīng)過200℃以上烘烤的海帶和紫菜中，毒性較高的DMA、MMA和無機砷含量較高，其中250℃下烘烤的海帶中無機砷含量已經(jīng)超出我國藻類制品衛(wèi)生限量要求（＜1.5mg/kg）[12]，存在食用風險。

2.5 藻類中砷化合物在高溫處理過程的分解

在測定過程中發(fā)現(xiàn)，150℃油炸和200℃烘烤的海帶和紫菜樣品中均有未知峰出現(xiàn)，Shibata等[13]也發(fā)現(xiàn)紫菜在烹飪過程中砷形態(tài)發(fā)生了定性和定量的改變。圖12為200℃烘烤7min的紫菜樣品中，砷化合物譜圖和對照樣品的譜圖（150℃油炸具有相似的譜圖特征），但在250℃下烘烤的樣品沒有未知峰出現(xiàn)，200℃下的未知峰可能是砷糖降解過程中的不穩(wěn)定產(chǎn)物。

圖12 200℃烘烤紫菜和對照樣品的砷化合物譜圖Fig.12 The spectra of control sample and arsenic compounds from Porphyra baked at 200℃

一些研究表明，當溫度超過150℃時AB等砷化合物開始降解產(chǎn)生TMA+，增加的AsⅢ、AsⅤ和DMA等可能是其他形態(tài)的有機砷降解產(chǎn)生的[14-16]。Dahl等人[1]在140℃下對大西洋鮭魚進行油炸，結果發(fā)現(xiàn)生成DMAP（二甲基砷化合物），推斷是砷脂降解產(chǎn)生。在動物性海產(chǎn)品中，主要以AB、AC（砷膽堿）和砷脂形式存在；而在植物性產(chǎn)品中，主要是以砷糖形式存在，因此在高溫處理過程中降解產(chǎn)物也應該不同。這兩個未知峰可能是砷糖降解的產(chǎn)物，對新生成的砷化合物的化學結構和毒性尚難確定。但在150℃油炸和200℃烘烤，不能排除砷糖降解產(chǎn)生DMA、MMA、AsⅢ和AsⅤ砷化合物的可能，因此在食用和加工過程中使用較低溫度的熱處理方式是降低藻類食用風險的有效方法之一。由于國內(nèi)外對海藻中砷糖熱處理后的變化規(guī)律研究很少，目前還未見相關報道，從毒理學和食品安全的意義上講，有待于今后的進一步研究。

3 結論

本研究結果表明，藻類經(jīng)浸泡和水煮后可以減少各種砷化合物含量，而油炸和高溫烘烤過程帶來藻類中砷形態(tài)和含量的變化，在150℃油炸15min和200℃烘烤的樣品中有新的砷化合物生成，其結構和毒性尚難確定，可能對食用安全帶來隱患。一般常用的加工方式和烹飪方式的熱處理溫度都在150℃以下，所以浸泡、水煮、低溫油炸和烘烤不會對海帶和紫菜帶來食用安全風險。

目前，我國藻類制品衛(wèi)生標準《GB 19643-2005》只對無機砷含量做出規(guī)定，而未對其他砷化合物有限量要求。砷的毒性效應并不完全取決于總砷含量，而更多的取決于它存在的形態(tài)。對藻類進行食用安全性評價時，要綜合考慮各種砷化合物在加工烹飪過程中的含量變化，在滿足加工和食用感官要求的情況下，建議水煮時間盡可能控制在20min以內(nèi)；油炸溫度最好不超過150℃，油炸時間控制在10min內(nèi)；烘烤溫度控制在150℃以下。

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Effect of different processing methods on the arsenic and its form in kelp and Porphyra

SHU Ben-sheng1，2，3，ZHAI Yu-xiu2，3，*，LIU Jun-rong1，GUO Ying-ying2，3，SHANG De-rong2，3，
NING Jin-song2，3，SUI-Ying2，3，ZHAO Yan-fang2，3
（1.College of Food Science and Engineering，Ocean University of Dalian，Dalian 116023，China；2.Key Laboratory of Test and Evaluation on Quality and Safety of Aquatic Products，Ministry of Agriculture，Yellow Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences，Qingdao 266071，China；3.National Center for Quality Supervision and Test of Aquatic Products，Qingdao 266071，China）

The aims of experiment were to study the influence on the contents and forms of total arsenic and different arsenic compounds in kelp and Porphyra by different ways of processing including soaking，deepfrying，water cooking and baking，and to evaluate the edible safety of the foods by those cooking methods.The results showed that the contents of four arsenic compounds decreased in nearly all soaking and water cooking samples.Both the form and contents of arsenic changed in the cooking process of deep-frying and hightemperature baking.The contents of total arsenic decreased in deep-fried samples，while increased in baking samples except for temperature at 250℃.As for the forms of arsenic compounds，the changes of content of DMA，MMA and inorganic arsenic were discordant in deep-fried samples，while increased with a rise in temperature and increased by nearly 3 times at 250℃ in baking samples，which brought some effects to the edible safety.A kind of arsenic compound was found in the fried samples at 150℃ for 15min and the baked samples at 200℃for 7min，with the structure and toxicity hard to be definited.

processing methods；kelp；Porphyra；total arsenic；arsenic species

TS254.5+8

A

1002-0306（2012）09-0166-06

2011-07-20 *通訊聯(lián)系人

舒本勝（1986-），男，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品質(zhì)量與安全。

國家科技支撐計劃（2009BADB7B06）；基本科研業(yè)務費（20603022011015）。