食品级不锈钢的合金元素含量、迁移量测定_白晨.pdf

食品工业 2023 年第44卷第 2 期 329 分析检测食品级不锈钢的合金元素含量、迁移量测定白晨1，叶垚鑫1，朱津亮2，司晓晶1，张路遥1，黄玥11.上海商学院食品系（上海 200235）；2.上海天祥质量技术服务有限公司（上海 200233）摘要依据GB/T 201252006,抽样检测并对比分析保温杯、不锈钢筷、西餐刀等22个品类,合计90种市面在售的食品级不锈钢制品及20种镊子、剪刀等非食品接触钢材料的合金元素含量。针对其中30种成分不合格的食品级不锈钢样品,依照GB 31604.492016进行迁移量测试。结果显示:食品级与非食品级不锈钢间在Cr、Cu、Mo、P、C的含量上存在显著性差异(P0.01),其中Cr元素含量差别较大,最高达到2倍;标明采用304,430和316三大类食品级不锈钢的制品均存在合金元素与钢号标准含量不符的现象,其中Cr元素含量不合格率最高为37%;被测样品的重金属迁移量均符合国家标准,由此引发的食品安全问题的可能性较低。关键词食品级不锈钢;合金元素含量;迁移量;电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)Determination of Alloy Gold Content and Migration in Food Grade Stainless SteelBAI Chen1,YE Yaoxin1,ZHU Jinliang2,SI Xiaojing1,ZHANG Luyao1,HUANG Yue11.Departerment of Food Science,Shanghai Business School(Shanghai 200235);2.Intertek Testing Services Shanghai,Ltd.,(Shanghai 200233)Abstract About 90 kinds of food-grade stainless steel products sold in the market,including thermos cups,stainless steel chopsticks and western utensils,and 20 kinds of non-food-grade alloy elements such as tweezers and scissors were sampled and compared according to GB/T 201252006.Migration tests were carried out for 30 unqualified food-grade stainless steel samples according to GB 31604.492016.The results indicated that there were significant differences in the contents of Cr,Cu,Mo,P and C between food grade stainless steel and non-food grade stainless steel(P0.01),with the maximum difference of 2 times the content.It was discovered that the alloy elements in the products made of 304,430 and 316 food grade stainless steels were inconsistent with the steel grade standard,in which the highest unqualified rate of Cr was 37%.The migration of heavy metals in the tested samples all met the National Standards,which led to low possibility of food safety problems.Keywords food grade stainless steel;alloying element content;migration amount;ICP-OES基金项目：2022年度上海高校市级重点课程“食品营养学”建设项目不锈钢是指以铁为基体，通过合金元素Cr、Ni、Mo、Mn等改变其金相组织结构，提高其抗酸、碱腐蚀性能的金属制品，其基体铁含量大致在70%，合金元素铬、镍的含量分别为13%19%和8%11%，锰含量低于2%，其余元素如C、Si、S、P等含量均低于1%。铬、镍等元素的含量对于不锈钢的耐腐蚀性能起着决定性作用1。我国尚未对食品级不锈钢材料的Cr、Ni等主要合金含量做出明确规定。我国食品级不锈钢执行的国家标准是GB 4806.92016食品接触用金属材料及制品。该规定主要明确用于食品级不锈钢的感官及砷、镉、铅、铬、镍的迁移量指标2。一般可归为食品级不锈钢的材料主要包括304、430和316三大类，其合金元素含量依据为GB/T 208782007。在食品接触容器中最为普遍使用的不锈钢种类为304不锈钢，数字代码S30408，编号06Cr19Ni10，也称188钢，钢材的铬含量在18%20%，镍含量在8%11%，可以耐受高温，加工性能良好。316不锈钢编码为06Cr17Ni12Mo2，特点是含有过渡元素钼，其耐腐蚀性、耐热性最高，在1 2001 300 的高温环境中，仍能保持良好稳定性。430不锈钢编码10Cr17，镍元素含量低于0.6%，耐腐蚀性能相较于304和316差，价格较为便宜3。在对食品级不锈钢制品抽查检测报道中发现不合格指标主要为铬、镍4-5。随着不锈钢餐具的普及，相关产品的质量管理越来越受到政府监管部门及消费者的关注。采用GB/T 2012520066和GB 31604.4920167，对市面在售的标注为食品级不锈钢样品的合金元素含量及重金属迁移量进行抽样检测，比较不同类别制品的成分差异及重金属迁移量，以期对不锈钢制品生产企业的工艺的改进、政府部门对食品级不锈钢的质量监管提供数据支持，促进我国食品级不锈钢产业的良性发展。1材料与方法1.1材料与试剂不锈钢制品（采样于上海市大型超市，均为市售产品）；水（按GB/T 6682规定制备的一级）；氩气（Ar，纯度99.99%，或液氩）；碳硫分析专用食品工业 2023 年第44卷第 2 期 330 分析检测钨粒助燃剂（粒度0.41.0 mm）；氦气（He，纯度 99.995%）；食品模拟物按照GB 5009.1562016配制；硝酸、盐酸（优级纯，药集团化学试剂有限公司）；各类钢材标样QC（上海材料研究所）。1.2仪器与设备容量瓶、漏斗、消解管（上海申玻仪器公司）；25 mm200 mm平口试管（上海卫程科学仪器有限公司）；滤纸（杭州沃华滤纸有限公司）；单通道移液枪（北京卓信伟业科技有限公司）；立式石墨多孔炉（LabTech，48孔）；通风橱（FJ-QGTFG1-5，上海枫津实验室设备有限公司）；电感耦合等离子体发射光谱仪ICP-OES，iCAP 7000，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS，iCAP RQ，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；电子天平LE-104E2，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；高频红外碳硫分析仪（CS-500HF，上海戎戈光电科技有限公司）；X射线荧光光谱仪XRF，SEA-1000A，精工盈司电子科技（上海）有限公司。1.3方法1.3.1样品采集用斜口钳和电工钳将食品接触部位或使用部位的钢样，样品剪成大致呈1 mm1 mm的方形小片，封装在封口袋中。实验开始前称取0.020.06 g转移至平口试管中，用于测定。1.3.2合金元素含量的测定根据GB 201252006方法进行测定。1.3.3重金属迁移量的测定根据GB 31604.492016方法进行测定。选用4%（体积分数）的乙酸溶液作作为食物模拟物，样品浸没在食品模拟物中在室温下静置24 h后测定重金属迁移量。1.3.4碳、硫元素含量的测定将不锈钢样品剪成5 mm5 mm的片状，较厚的样品用角磨机切割成颗粒状，用于高频红外碳硫分析仪检测。2结果与分析2.1样品中食品及非食品接触不锈钢合金元素的含量比较在抽样的具有304，430和316标识的食品级不锈钢与非食品级钢中各随机选取20个样品进行合金元素含量的均值及方差分析。由表1的数据可见，食品级与非食品级钢材料相比，除了Si元素之外，其他的元素含量差异较大，其中样本间Cr、Cu、Mo、P、C均差异极显著（P 0.01）。相比非食品接触钢材，食品级不锈钢在Cr、Cu、Mo、Ni元素上含量更高，决定不锈钢材耐腐蚀的关键合金元素Cr的方差更小、更趋于一致，表明其制品更为稳定。而非食品级钢材料在Al、Mn、P、C、S的含量上高出食品级产品。表1食品钢与非食品钢中的合金元素含量比较样品食品钢/%非食品钢/%t值P值Al0.0310.0171.5691.59701Cr18.1841.029.3466.609-5.9110Cu3.3601.3510.5370.7458.1800Mn1.7072.2272.7092.0921.4660.151Mo2.4531.7450.6950.723-4.1630Ni6.9414.9675.3194.144-1.1210.269P0.0270.010.4670.3855.1140Si0.6390.2630.6500.330.1220.904C0.073 00.030.4070.3524.2340S0.0210.0110.0550.0742.0620.0532.23种食品级不锈钢中合金元素的含量比较图1304，430和316不锈钢中各合金元素不合格率表2不锈钢样品中合金元素含量比较 单位：%种类304430316Al0.1980.30.3140.2910.2280.13Cr18.2630.97916.7950.95116.8640.927Cu2.5531.1481.6940.6360.8830.552Mn0.9200.4371.5801.8361.3530.385Mo2.0411.4490.4850.4552.4430.408Ni9.1220.9320.5850.26412.6470.919P0.0380.0110.1730.210.0210.013Si0.7720.2810.5610.2230.5340.251C0.0830.0670.0840.0290.0400.023S0.0490.0860.0210.0120.0180.01从标识为304，430和316号的不锈钢制品中各抽取30个样品用于合金元素的检测。样品包含保温杯、水果刀、西餐刀叉、碗筷、盆、筛子、烘焙用裱花嘴、蛋糕抹刀、水管、龙头、削皮器、蛋糕磨具等22个品类，对比GB/T 208782007可以发现，抽样的3类不锈钢均存在合金元素的不合格问题（图1）。304不锈钢样品不合格指标为Cr、P、Si、C、S元素；430不锈钢的不合格指标主要为P、Mn、Cr、Ni元素，不合率最高；316不锈钢的不合格指标为Cr、Mn元素，相对不合格率最低，各样品之间的差异较小。样品的均值及标准差见表2，从产品品类分析，热加工用钢材如保温杯、烤盘等，其钢材选择较规范。13个保温食品工业 2023 年第44卷第 2 期 331 分析检测杯及4个烤盘中，仅有2个涉及Cr含量不达标，其他合金含量均符合标准，说明厂家在钢材原料的选择上对产品使用温度要求关注度较高。一些样品存在合金元素严重超标问题，如304不锈钢食品接触材料中的裱花嘴品硫元素含量及430不锈钢水管的锰含量超标达到10倍左右。2.3合金含量不合格食品接触不锈钢的重金属迁移量检测从304，316和430这3种品系中各选10个合金元素含量不合格样品进行重金属迁移量检测，评价食品接触不锈