食品中重金屬檢測方法研究進(jìn)展

摘 要：民以食為天，食品安全是事關(guān)人民群眾身體健康的重大民生問題。本文簡要闡述了重金屬對(duì)人體的危害以及重金屬對(duì)食品的污染，并對(duì)食品中重金屬檢測方法進(jìn)行了簡單的概述，以期為重金屬檢測技術(shù)的發(fā)展提供一定的參考，更好的維護(hù)食品安全，保障人民健康。

關(guān)鍵詞：食品;重金屬;檢測方法;進(jìn)展

Abstract：Food is the first necessity of the peopel. Food safety is a major livelihood issue concerning peoples health. In this paper， the harm of heavy metals on human body and the contamination of heavy metals on food are briefly described， and the detection methods of heavy metals in food in recent years are briefly summarized， so as to provide some reference value for the development of intermediate number detection and better safeguard food safety and peoples health

Key words：Food; Heavy metal; Determination method; Progress

中圖分類號(hào)：R155.5

重金屬是指比重大于4或者5的金屬，自然界中約有45種，例如鉛、砷、汞、鉻與銅等。這些重金屬主要存在于自然界中，隨著我國近代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于自然界中重金屬的開發(fā)，大量的重金屬擴(kuò)散進(jìn)入大氣、土壤、水體中，進(jìn)入人類賴以生存的糧食作物、果蔬、魚類與家畜等生物體內(nèi)，最終進(jìn)入人體，進(jìn)入人體的某些重金屬不易被代謝，會(huì)沉積在體內(nèi)，累計(jì)到一定程度就會(huì)造成重金屬中毒，干擾人體正常的生理功能，危害人體健康，嚴(yán)重者甚至造成死亡。常見的如鎘、汞、鉛造成的中毒事件，“鎘大米”“雀巢奶粉重金屬超標(biāo)”“紅心鴨蛋”等事件。各類重金屬超標(biāo)所引發(fā)的食品安全事件層出不窮，消費(fèi)者對(duì)食品安全喪失信心，政府相關(guān)部門要對(duì)食品安全進(jìn)行嚴(yán)格把控，這也提高了對(duì)食品中重金屬檢測的要求。

目前常用的食品中重金屬檢測方法有原子吸收法、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法、X射線熒光光譜法與電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法等，同時(shí)還涌現(xiàn)了許多新技術(shù)例如光纖傳感技術(shù)、快速免疫檢測技術(shù)、生物傳感技術(shù)等。

本文將詳細(xì)闡述幾種常用的檢測食品中重金屬含量的方法，并對(duì)該方法的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展做簡要介紹，以期為重金屬的檢測提供一定的理論和實(shí)踐研究參考。

1 重金屬檢測方法研究進(jìn)展

1.1 原子熒光光譜法（AFS）

原子吸收光譜法是目前常用的重金屬檢測方法，在20世紀(jì)60年代就有科學(xué)家提出該方法。該方法是在原子吸收光譜和原子發(fā)射廣譜的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種化學(xué)分析技術(shù)手段，充分結(jié)合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是處于基態(tài)的原子吸收特定頻率的光輻射后會(huì)被激發(fā)到高能態(tài)，然后在激發(fā)過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光，熒光強(qiáng)度和測試液的濃度具有相關(guān)性，利用這一原理可以定量測試重金屬[1]。

該法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，設(shè)備簡單，選擇性好，性價(jià)比高，線性范圍寬，可以實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測定等，效果優(yōu)于原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法，而且譜圖比較簡單，可用于超痕量金屬元素的檢測。

近幾年來，該方法在儀器等方面做了諸多改良，例如原來光源采用無極放電燈、空心陰極燈等銳線光源作為輻射源，現(xiàn)在部分熒光光譜法采用激光作為激發(fā)光源，極大的提高了光源強(qiáng)度，使靈敏度得到了提升。原子化器方面，目前一些設(shè)備采用了介質(zhì)阻擋放電（DBD）技術(shù)，有效解決了以往原子光譜分析儀出現(xiàn)的耗電高等問題，避免因儀器產(chǎn)熱過大影響使用，又節(jié)約了能耗[2]。

1.2 電感耦合等離子體-質(zhì)譜法（ICP-MS）

該方法是一種以等離子體為離子源的一種質(zhì)譜型元素分析方法，它具有檢出限低、靈敏度高、準(zhǔn)確度高、干擾少，可同時(shí)進(jìn)行同位素分析等眾多優(yōu)點(diǎn)，線性范圍廣，可分析大部分存在于地球上的元素，被公認(rèn)為是最有力的痕量、超痕量無機(jī)元素分析檢測技術(shù)。多位學(xué)者發(fā)現(xiàn)，使用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法可以進(jìn)行多元素檢測，而且速度非?？?，可以在幾分鐘內(nèi)完成幾十個(gè)元素的測定[3]。

ICP-MS適用于多種食品中多種元素的檢測，具有線性范圍寬、靈敏度高、精密度好、檢出限低、進(jìn)樣技術(shù)簡單、質(zhì)量掃描速度快、運(yùn)行周期短、所提供的離子信息受干擾小以及節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本等優(yōu)點(diǎn)，該方法與國標(biāo)方法所用的原子吸收分光光度法、紫外分光光度法等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無顯著性差異。

但是該方法所用儀器價(jià)格較為昂貴，而且樣品前處理程序也比較繁瑣，隨著其他前處理技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用，相信該法會(huì)成為未來的主流檢測方法。

1.3 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的基本原理是，當(dāng)待測物質(zhì)中的原子受到適當(dāng)?shù)母吣茌椛浼ぐl(fā)后，放射出特征X射線。根據(jù)探測該元素特征X射線的存在與否進(jìn)行定性分析，根據(jù)光譜的強(qiáng)度大小進(jìn)行該原子的定量分析。

該方法具有測定重復(fù)性好、可進(jìn)行無損分析、分析速度快、靈敏度高與應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，同時(shí)不需要樣品預(yù)處理，不具備破壞性，可以多元素同時(shí)檢測，方便快捷，操作也比較簡單，可用于食品原料驗(yàn)收和監(jiān)管[4-5]。

但是該方法難以做絕對(duì)性分析，而且定量分析需要標(biāo)準(zhǔn)樣品，對(duì)輕元素的測定靈敏度比較低。

1.4 光纖傳感技術(shù)

該方法是今后最具前途的新型傳感測試技術(shù)，主要原理是光和待檢測物質(zhì)相互作用之后，光纖中的光信號(hào)會(huì)發(fā)生改變，然后進(jìn)入反射光纖中，經(jīng)反路途射出放射光，可以通過檢測光纖中光信號(hào)的改變而達(dá)到預(yù)期的檢測效果，得到了廣泛的應(yīng)用。

該方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于全程微機(jī)化操作、便于攜帶、測試結(jié)果穩(wěn)定可靠，非常適合現(xiàn)場快速檢測[6]。

1.5 生物傳感技術(shù)

生物傳感器是一種非常小而輕便的儀器，將具有分子識(shí)別功能的一些生物識(shí)別元件作為分析裝置，該傳感器的主要工作原理是，當(dāng)待測物質(zhì)與生物傳感器中的活性材料反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生化學(xué)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過生物傳感器的轉(zhuǎn)換之后，成為可以用于定量分析處理的電信號(hào)，然后再經(jīng)過電裝置的多次放大輸出，就可以通過換算得到待測物質(zhì)的濃度，從而達(dá)到檢測目的。例如對(duì)于蔬菜等樣品中有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測，將食用乙酰膽堿酯酶和丁酰膽堿酯酶作為敏感源，農(nóng)藥對(duì)這些酶具有抑制作用，利用其抑制作用即可進(jìn)行磷農(nóng)藥的檢測。

該方法主要優(yōu)點(diǎn)是快速、簡便、成本較低、抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度和準(zhǔn)確度都比較高。目前已經(jīng)開發(fā)出了酶傳感器、免疫傳感器、微生物傳感器與DNA傳感器等。其中酶傳感器對(duì)很多金屬都比較敏感，對(duì)重金屬的檢測更加靈敏，準(zhǔn)確度更高[7]。

1.6 免疫分析法

重金屬免疫分析法是利用抗體和抗原可以在很低的濃度下進(jìn)行特異性識(shí)別，專一結(jié)合的原理，利用帶有標(biāo)記的第二抗體和待檢抗原復(fù)合物結(jié)合后的顏色反應(yīng)來定性、定量檢測重金屬。

該方法具有高度的特異性，檢測靈敏度高，所以被廣泛用于食品的檢測中，主要是根據(jù)抗體和抗原的特異性免疫學(xué)反應(yīng)，采用特定的儀器來測定酶的活力。

該方法可以彌補(bǔ)AAS、ICP-AES等傳統(tǒng)的化學(xué)儀器檢測方法的弊端，例如檢測時(shí)間長，檢測程序繁瑣，檢測成本高，耗時(shí)長，難以滿足環(huán)境以及市場產(chǎn)品的現(xiàn)場抽查以及產(chǎn)品進(jìn)出口快速通關(guān)的要求，而免疫分析法可以彌補(bǔ)這一缺陷，檢測速度快，費(fèi)用低廉、簡單易攜帶，靈敏度高，選擇性強(qiáng)，可以用于重金屬污染樣品的現(xiàn)場檢測和批量樣品的快速掃描檢測，對(duì)待測樣品進(jìn)行初篩，可以減少檢測費(fèi)用，提高現(xiàn)場檢測的效率和質(zhì)量。

1.7 激光誘導(dǎo)擊穿光譜法（LIBS）

該技術(shù)近年來發(fā)展得比較快，其原理是將一束高功率的激光脈沖聚焦到氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)樣品表面，當(dāng)激光脈沖的功率密度大于擊穿閾值時(shí)，樣品瞬間被汽化成高溫、高密度的等離子體，用光譜儀收集樣品表面等離子體產(chǎn)生的發(fā)射光譜信息，通過對(duì)發(fā)射光譜譜線對(duì)應(yīng)的波長和強(qiáng)度的檢測分析得到所測樣品的組成和濃度[8]。

該方法測量速度非?？欤粋€(gè)單脈沖LIBS分析僅需要幾秒鐘，而且?guī)缀蹩梢詸z測元素周期表上的所有元素。但是該法測量的重復(fù)性差，穩(wěn)定性和檢測限方面有待提升。

2 展望

近年來食品安全事件頻發(fā)，消費(fèi)者對(duì)食品安全的信心備受打擊，建立嚴(yán)格有效的食品中重金屬檢測體系十分重要。由于食品種類繁多，重金屬元素和含量也各有不同，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的制定都需要借助大量的檢測試驗(yàn)和先進(jìn)的檢測手段，為了更準(zhǔn)確和快速的檢測各類食品樣品中的重金屬元素，檢測往往是多種方法聯(lián)用。

除了檢測方法之外，樣品的前處理也是影響重金屬檢測的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，測定食品中重金屬元素時(shí)一般采用加強(qiáng)酸的方式進(jìn)行微波消解，該法是國際通用的比較快速、簡便、有效、污染少、干擾少、消耗少且準(zhǔn)確度和精密度比較高的一種前處理方法，消解過程加酸的種類和量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的影響也比較大，因此，在處理樣品過程中，要采用合理的強(qiáng)酸種類和用量。

總的來說，在當(dāng)前食品安全形勢越來越嚴(yán)峻的情況下，相信有關(guān)部門對(duì)于市場上食品的檢測也會(huì)更加嚴(yán)格，食品中重金屬的檢測也會(huì)更加快速、準(zhǔn)確、高效。

參考文獻(xiàn)：

[1]張宏康，王中瑗，許佳璇，等.食品中重金屬檢測方法研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2016（5）：1844-1850.

[2]胡曙光，蘇祖儉，黃偉雄，等.食品中重金屬元素痕量分析消解技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用[J].食品安全質(zhì)量檢測學(xué)報(bào)，2014（5）：1270-1278.

[3]楊士軍，張琳琳.上海近郊五種農(nóng)作物重金屬含量的測定及分析[J].人民長江，2012（S1）：140-141.

[4]謝 瑩，曹艷妮.原子吸收分光光度法測定玉米葉片中重金屬[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，26（2）：35-39.

[5]蔣小良，胡佳文，吳茵琪，等.微波消解-氫化物發(fā)生原子吸收光譜法測定大米中鉛[J].中國無機(jī)分析化學(xué)，2014，4（1）：1-4.

[6]王小玲.食品中重金屬檢測方法研究進(jìn)展[J].科技資訊，2017，15（17）：79.

[7]羅鳳蓮，楊 純，林親錄，等.原子吸收光譜法和重金屬快速檢測法測定大米中鎘含量的比較[J].糧油食品科技，2016，24（3）：64-66.

[8]章 連.食品中重金屬檢測方法研究進(jìn)展[J].中國無機(jī)分析化學(xué)，2017，7（1）：13-18.

[9]董 翠.信陽地區(qū)常見食用菌重金屬含量的測定及安全性評(píng)價(jià)[J].科技資訊，2015（19）：236-237.

[10]張旭升.鯽魚中重金屬含量測定及食用安全性評(píng)價(jià)[J].環(huán)?？萍?，2016，22（2）：42-44.

作者簡介：王甜甜（1989—），女，本科，助理工程師;研究方向?yàn)槭称窓z驗(yàn)檢測、實(shí)驗(yàn)室管理。