食品重金屬元素檢測(cè)中不同儀器的應(yīng)用研究

◎ 徐魯翔

（江山市檢驗(yàn)檢測(cè)研究院，浙江 江山 324100）

1 食品中重金屬的類型與危害

重金屬不易被微生物分解，卻能在食物鏈中富集，最終進(jìn)入機(jī)體，危害人們的身體健康。重金屬進(jìn)入人體后能夠使蛋白質(zhì)、酶類失去活性，還可能在一些臟器中蓄積，引發(fā)慢性食物中毒[1]。

1.1 汞Hg

汞主要影響人的神經(jīng)，使大腦受到損害，出現(xiàn)“汞中毒腦癥”，從而導(dǎo)致人體四肢發(fā)麻，出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)障礙、視野縮小、聽覺障礙等表現(xiàn)，嚴(yán)重者會(huì)產(chǎn)生口腔病變、嘔吐、腹痛和泄瀉等反應(yīng)，且皮膚黏膜和泌尿、生殖等控制系統(tǒng)也會(huì)受到損傷。尤其在細(xì)菌影響下，汞元素經(jīng)甲基化后的危險(xiǎn)性更大。

1.2 鎘Cd

鎘可在人身體中累積造成急、慢性中毒，急性食物中毒能令人嘔血、腹脹、最后致死，而慢性中毒則可讓人腎臟損害，毀壞身體骨骼、造成骨痛、骨骼軟化及癱瘓。

1.3 鉻Cr

鉻會(huì)對(duì)肌膚、黏膜、消化系統(tǒng)道產(chǎn)生的強(qiáng)力刺激性影響與侵蝕，造成肌膚充血、糜爛、潰瘍、鼻穿孔及皮膚癌等，且可在肝、腎、肺部蓄積。

1.4 砷As

砷慢性中毒可導(dǎo)致人體皮膚病變，中樞神經(jīng)體系、消化吸收體系和人體心血管體系功能損害，影響人體細(xì)胞的新陳代謝。

1.5 鉛Pb

鉛主要對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和腎功能造成損害，通過(guò)破壞骨胳造血系統(tǒng)而導(dǎo)致缺血、腦缺氧、腦水腫、出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和感覺的異常[2]。

2 現(xiàn)代科技下重金屬元素的檢測(cè)

2.1 電感器耦合等離子體質(zhì)譜法

電感器耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）的溶液檢出限大部分為ppt級(jí)。必須指出，ICP-MS的ppt級(jí)檢出限是針對(duì)溶液中溶解物質(zhì)很少的單純?nèi)芤憾缘?，若涉及固體中濃度的檢出限，由于ICP-MS的耐鹽性較差，ICP-MS檢出限會(huì)變差多達(dá)50倍，一些普通的元素(如S、Ca、Fe、K和Se)在ICP-MS中有嚴(yán)重的干擾，也將影響其檢出限。ICP-MS由作為離子源的ICP焰炬，接口裝置和作為檢測(cè)器的質(zhì)譜儀3部分組成。

ICP-MS所用電離源是感應(yīng)耦合等離子體，其主體是一個(gè)由三層石英套管組成的炬管，炬管上端繞有負(fù)載線圈，三層管從里到外分別通載氣，輔助氣和冷卻氣，負(fù)載線圈由高頻電源耦合供電，產(chǎn)生垂直于線圈平面的磁場(chǎng)。如果通過(guò)高頻裝置使氬氣電離，則氬離子和電子在電磁場(chǎng)作用下又會(huì)與其他氬原子碰撞產(chǎn)生更多的離子和電子，形成渦流。強(qiáng)大的電流產(chǎn)生高溫，瞬間使氬氣形成溫度可達(dá)9 726.85 ℃的等離子焰炬。被分析樣品通常以水溶液的氣溶膠形式被引入到氬氣流中，然后進(jìn)入由射頻能量激發(fā)處于大氣壓下的氬等離子體中心區(qū)，等離子體的高溫使樣品去溶劑化，發(fā)生汽化解離和電離。部分等離子體經(jīng)過(guò)不同的壓力區(qū)進(jìn)入真空系統(tǒng)，在真空系統(tǒng)內(nèi)，正離子被拉出并按照其質(zhì)荷比分離[3]。在負(fù)載線圈上面約10 mm處，焰炬溫度大約為7 726.85 ℃，在這么高的溫度下，電離能低于7 eV的元素會(huì)完全電離，電離能低于10.5 ev的元素電離度大于20%。由于大部分重要的元素電離能都低于10.5 eV，因此ICPMS對(duì)它們都有很高的靈敏度，少數(shù)電離能較高的元素，如C、O、Cl和Br元素等也能檢測(cè)，只是靈敏度較低。

2.2 原子光譜檢測(cè)法

2.2.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法，也叫做原子吸收分光光度法，原子吸收法是根據(jù)物質(zhì)的分子蒸氣，對(duì)同一原子所發(fā)出的特征射線（譜線）的吸收效果，所構(gòu)建出來(lái)的分析方法。其原理為銳線發(fā)射燈同種分子發(fā)出的特點(diǎn)輻射照亮試樣溶液被霧化和原子化的分子蒸氣層，測(cè)定特點(diǎn)射線所通過(guò)的光強(qiáng)度以及吸光度，再通過(guò)吸收光度對(duì)含量之間的關(guān)系計(jì)算測(cè)定試樣中所有被檢測(cè)元素的濃度。

原子吸附分光光度計(jì)是根據(jù)物體所生成分子蒸氣對(duì)一定譜線的吸附效果，實(shí)現(xiàn)定性研究的設(shè)備。當(dāng)有射線透過(guò)自由分子之間蒸氣，而進(jìn)入輻射的能力頻譜遠(yuǎn)小于原子間中的電子從基態(tài)躍遷到較高能態(tài)所要求的能力頻譜時(shí)，原子間就在射線場(chǎng)中汲取了能源，電子從基態(tài)躍遷到受激態(tài)，同時(shí)也伴隨著原子間吸收譜線的形成。在氣態(tài)基態(tài)原子間接受特征輻射的光照之后，基態(tài)原子間被激活，伴隨著對(duì)反射光的吸引；基態(tài)分子在射線場(chǎng)中通過(guò)吸取能源而躍遷至受激態(tài)，這一步驟就叫做吸引，而由這一步驟所形成的吸收譜曲線就叫做吸引線。在這里，電子從基態(tài)躍遷至第一受激態(tài)所形成的吸引步驟叫做共振吸收步驟，所形成的吸引曲線也叫做共振線。它也是對(duì)元素最敏感的吸收曲線，常選作分析線[4]。

2.2.2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜儀是我國(guó)極少數(shù)具有獨(dú)立專利的研究?jī)x器設(shè)備之一，目前我國(guó)已在原子熒光技術(shù)應(yīng)用方面，建立了40多個(gè)國(guó)家法律和標(biāo)準(zhǔn)，而正是這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，促進(jìn)了原子熒光光譜儀在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。原子熒光光度計(jì)選用了惰性的氣體氬元素作為載氣，先將氣態(tài)氫化物與過(guò)量?jī)?chǔ)氫材料和載氣混勻后，再導(dǎo)入加熱的原子化體系，將儲(chǔ)氫材料與氬元素在特制的火焰裝置中同時(shí)點(diǎn)燃和升溫，加氫物在受熱后迅速裂解，被測(cè)元素解離率與基態(tài)原子的蒸氣一樣，但它在基態(tài)原子之間的濃度比單純地通過(guò)加熱砷、銻、鉍、錫、鎘、碲和鉛等元素所產(chǎn)生的基態(tài)分子高出了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。原子熒光光譜法與原子吸收光譜法相似，在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)先添加大量含試?；|(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其基質(zhì)濃度和標(biāo)準(zhǔn)溶液成分都與被測(cè)物質(zhì)盡可能接近，分別噴入火焰然后描繪出與原子熒光強(qiáng)度和化學(xué)濃度相關(guān)的曲線，然后在相同條件下計(jì)算被測(cè)溶液的原子熒光強(qiáng)度后，用內(nèi)插法求出它的化學(xué)含量。

3 食品中重金屬檢測(cè)存在的問(wèn)題及優(yōu)化措施

3.1 食品中重金屬檢測(cè)存在的問(wèn)題

食品重金屬檢測(cè)存在著缺乏完整的檢測(cè)體系、檢測(cè)技術(shù)不完善和缺乏對(duì)重金屬檢測(cè)的重視等問(wèn)題。

（1）缺乏完整的檢測(cè)體系和完善的檢測(cè)技術(shù)。在食物檢驗(yàn)流程中沒(méi)有配套的監(jiān)管和檢測(cè)系統(tǒng)，部分監(jiān)管和檢測(cè)系統(tǒng)也不能嚴(yán)格執(zhí)行，還有部分檢驗(yàn)單位的檢查方法和實(shí)際的檢驗(yàn)措施不適應(yīng)，使得在實(shí)際的食物檢驗(yàn)中無(wú)法合理地對(duì)食物重金屬進(jìn)行檢驗(yàn)，無(wú)法確保食物的安全性。一些檢測(cè)單位的食品安全管理體系和控制方式不健全，缺乏完善的組織架構(gòu)，從而出現(xiàn)了系統(tǒng)不健全的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了食品檢測(cè)的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性。也有些檢測(cè)單位由于受到了傳統(tǒng)管理體系和控制模式的約束，導(dǎo)致對(duì)食物重金屬的檢測(cè)方式不合理、不科學(xué)，從而無(wú)法有效地發(fā)現(xiàn)食物中存在的問(wèn)題[5]。

（2）沒(méi)有相應(yīng)的重金屬檢測(cè)意識(shí)。部分檢測(cè)單位缺乏對(duì)重金屬檢測(cè)的重視。食品檢測(cè)流程多，檢測(cè)比較復(fù)雜，許多檢測(cè)單位為了加快檢測(cè)的速度，忽略了對(duì)一些新型重金屬的檢測(cè)，只是對(duì)常見的重金屬和食品加工通過(guò)的重金屬進(jìn)行檢測(cè)，從而導(dǎo)致可能出現(xiàn)未檢、漏檢等問(wèn)題，影響了食品安全。

3.2 優(yōu)化措施

（1）建立健全完善檢測(cè)體系，加強(qiáng)對(duì)食品重金屬檢測(cè)的重視。要建立健全完善的食品檢測(cè)體系，確保食品的安全和檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在檢測(cè)流程中，增加監(jiān)管體系，確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在檢測(cè)體系中采用計(jì)算機(jī)、云計(jì)算等先進(jìn)的技術(shù)來(lái)輔助重金屬的檢測(cè)，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性[6]。加強(qiáng)對(duì)離子色譜檢測(cè)技術(shù)、紫外可見光光度檢測(cè)技術(shù)和液相色譜等技術(shù)在食品檢測(cè)的應(yīng)用，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

（2）加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)技術(shù)的研究。加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)技術(shù)的研究，使檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)出新型的重金屬，能夠提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

（3）創(chuàng)新重金屬的檢測(cè)設(shè)備。當(dāng)重金屬的檢測(cè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)檢測(cè)不當(dāng)或檢測(cè)工作失誤，就有可能危害到人體健康，所以相關(guān)人員應(yīng)緊跟當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展與進(jìn)步的步伐，對(duì)重金屬的食品檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行創(chuàng)新研究，增加重金屬檢測(cè)儀器的科學(xué)性與檢測(cè)效率，優(yōu)化重金屬檢測(cè)的過(guò)程中存在的漏洞。

（4）提升檢測(cè)人員的專業(yè)技術(shù)水平。相關(guān)機(jī)構(gòu)可以定期組織相關(guān)檢驗(yàn)人員進(jìn)行重金屬檢測(cè)知識(shí)課程培訓(xùn)，幫助技術(shù)人員了解檢測(cè)儀器的使用原理，增加使用儀器熟練程度，為工作人員之間能夠進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流與互相學(xué)習(xí)提供條件，從而提升其重金屬檢測(cè)的能力水平，從而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（5）完善相關(guān)檢測(cè)的法律法規(guī)。完善檢測(cè)過(guò)程中的相關(guān)法律法規(guī)能夠讓人們了解重金屬檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，這在一定程度上對(duì)相關(guān)食品制作的生產(chǎn)廠家起到一定的約束力，提高消費(fèi)者、重金屬檢測(cè)人員、食品制作廠家對(duì)食品中的重金屬含量的重視程度，從而減少重金屬超標(biāo)的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

目前而言，國(guó)內(nèi)的食物重金屬檢驗(yàn)方法仍存在著一定的不足，如需要較長(zhǎng)的時(shí)間去前處理，且檢驗(yàn)過(guò)程復(fù)雜，無(wú)法完全滿足目前的檢驗(yàn)工作需求；常用的重金屬檢驗(yàn)儀器設(shè)備多為在線檢測(cè)裝置，一般應(yīng)用于水樣和液體樣品的檢驗(yàn)，而一些固體類食品的重金屬濃度測(cè)定則相對(duì)困難。這些問(wèn)題也對(duì)重金屬檢驗(yàn)工作提出了新的技術(shù)要求，必須進(jìn)一步研制和發(fā)展新方法及新儀器設(shè)備。