食品中重金屬檢測(cè)方法研究探討

王玉弢

（永靖縣疾控中心，甘肅 永靖 731600）

重金屬已成為人們長(zhǎng)期廣泛關(guān)注的環(huán)境污染物。重金屬污染有隱蔽性、長(zhǎng)期性和累積性等特性，重金屬不但在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，而且還能通過(guò)食物鏈累積并貯存于生物體內(nèi)，從而嚴(yán)重影響人畜健康，且毒害效應(yīng)難以察覺(jué)。因此，快速測(cè)定生物體、食品及各種環(huán)境介質(zhì)中的痕量重金屬顯得尤為重要。

1 樣品前處理

在樣品中，重金屬一般以化合態(tài)形式存在。因此，在檢測(cè)時(shí)需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理使重金屬以離子狀態(tài)存在于試液中才能進(jìn)行客觀準(zhǔn)確地分析。此外，樣品的前處理是為了去除干擾因素，保留完整的被測(cè)組分，或使被測(cè)組分濃縮。傳統(tǒng)的方法主要有濕法消化和干法灰化。濕法消化是在適量的食品樣品中加入硝酸、高氯酸、硫酸等氧化性強(qiáng)酸，結(jié)合加熱來(lái)破壞有機(jī)物。干法灰化是在高溫灼燒下使有機(jī)物氧化分解，剩余的無(wú)機(jī)物供測(cè)定。二者雖到可以達(dá)到一定的效果，但也各有缺陷。

微波消解作為樣品分析的新技術(shù)，由于具有消化樣品能力強(qiáng)、速度快、消耗化學(xué)試劑少、金屬元素不易揮發(fā)損失、污染小及空白值低等優(yōu)勢(shì)，一次樣品處理后就可同時(shí)測(cè)定幾種元素。通常取很少量即可達(dá)到分析的靈敏度?，F(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)運(yùn)于檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中。

2 檢測(cè)方法

2.1 新型檢測(cè)技術(shù)

2.2.1 酶抑制法

酶抑制法測(cè)定重金屬的基本原理就是重金屬離子與形成酶活性中心的巰基或甲巰基結(jié)合后，改變了酶活性中心的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，引起酶活力下降，從而使底物—酶系統(tǒng)中的顯色劑顏色、pH、電導(dǎo)率和吸光度等發(fā)生變化，這些變化可直接通過(guò)肉眼或借助于電信號(hào)、光信號(hào)等加以區(qū)別。與傳統(tǒng)的重金屬分析方法相比，酶抑制法具有快速、簡(jiǎn)便、對(duì)所分析的樣品需要量少等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前用于痕量重金屬測(cè)定的常用酶有脲酶、過(guò)氧化物酶、黃嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、丁肽膽堿脂酶和異檸檬酸脫氫酶等。由于脲酶廉價(jià)易得，故使用最廣泛。

2.2.2 免疫分析法

免疫分析法是一種具有高度特異性和靈敏度的分析方法,重金屬離子的免疫檢測(cè)按照抗體的種類，可分為多克隆抗體免疫檢測(cè)和單克隆抗體免疫檢測(cè)，后者又有間接競(jìng)爭(zhēng)性ELISA一步法免疫檢測(cè)。

用免疫分析法對(duì)重金屬離子進(jìn)行分析，首先必須進(jìn)行兩方面的工作：第一是選用合適的絡(luò)合物或其它化合物與金屬離子結(jié)合，使其獲得一定空間結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生反應(yīng)原性；第二是將結(jié)合了金屬離子的化合物連接到載體蛋白上，產(chǎn)生免疫原性,其中與金屬離子結(jié)合的化合物的選擇是能否制備出特異性抗體的關(guān)鍵。Wiley DE等最先用谷胱甘肽-Hg復(fù)合物免疫小鼠制備了2株對(duì)Hg(Ⅱ)有特異性的單克隆抗體4A10和1F10。酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(ELISA)表明，對(duì)兩株抗體汞的解離常數(shù)分別為2.3nmol/L和3.7nmol/L,谷胱甘肽、其它金屬陽(yáng)離子和抗體均不發(fā)生交叉反應(yīng)。Blake DA等發(fā)現(xiàn)，金屬絡(luò)合物也可以被用來(lái)作免疫動(dòng)物制備金屬的特異性抗體，因此只需要少數(shù)幾種絡(luò)和劑就可完成多數(shù)重金屬離子單克隆抗體的制備和樣品的免疫分析。但是，金屬離子單克隆抗體的制備非常困難，而較容易制備的多克隆抗體又難以滿足對(duì)金屬離子的特異性要求，這在很大程度上限制了汞等重金屬離子的免疫分析方法的研究與發(fā)展。

但是，免疫分析法檢測(cè)速度快、靈敏度高、選擇性強(qiáng)，可作為重金屬快速檢測(cè)的方法。近年來(lái)，重組單克隆抗體建構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步為免疫法提供了廣闊的應(yīng)用前景。篩選特異性好的新型螯合劑、單克隆抗體都將是今后的發(fā)展方向。

2.2.3 生物化學(xué)傳感器

生物傳感器利用生物識(shí)別物質(zhì)與待測(cè)物質(zhì)結(jié)合，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭奢敵龅墓?、電等信?hào)。它可分為酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、特異性蛋白生物傳感器?/p>

（1）酶?jìng)鞲衅?。如Tadeusz等將脲酶包埋在pH敏感銥氧化電極表面的PVC膜上，通過(guò)將反應(yīng)系統(tǒng)電勢(shì)下降的初始速率(與酶初始反應(yīng)速率成正比)轉(zhuǎn)化為抑制率來(lái)檢測(cè)汞和其它重金屬離子。不同形態(tài)的汞離子如 Hg(NO3)2、HgCl2、PhHgCI、Hg2(NO3)2等抑制效應(yīng)不同，其中無(wú)機(jī)汞的檢測(cè)范圍可達(dá)0.05-1.0umol/L。

（2）微生物傳感器。最近科學(xué)家們?cè)谖廴緟^(qū)分離出一種能夠發(fā)熒光的細(xì)菌，此種細(xì)菌含有熒光基因，在污染源的刺激下能夠產(chǎn)生熒光蛋白，從而發(fā)出熒光。隨著發(fā)酵工程和微生物固定化技術(shù)的發(fā)展,可通過(guò)遺傳工程的方法將這種基因?qū)牒线m的細(xì)菌內(nèi)制成微生物傳感器，用于環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)。目前已經(jīng)成功設(shè)計(jì)了一個(gè)完整的、基于固定化微生物和生物體發(fā)光測(cè)量技術(shù)上的重金屬離子生物有效性測(cè)定的監(jiān)測(cè)和分析系統(tǒng)，將弧菌屬細(xì)菌體內(nèi)的一個(gè)操縱子在一個(gè)銅誘導(dǎo)啟動(dòng)子的控制下導(dǎo)入產(chǎn)堿桿菌屬細(xì)菌中，細(xì)菌在銅離子的誘導(dǎo)下發(fā)光，發(fā)光程度與離子濃度成正比；將微生物和光纖一起包埋在聚合物基質(zhì)中，可獲得靈敏度高、選擇性好、測(cè)量范圍廣、儲(chǔ)藏穩(wěn)定性強(qiáng)的生物傳感器。

（3）特異性蛋白生物傳感器。金屬離子與固定在電極材料上的特異性蛋白結(jié)合后，蛋白構(gòu)象發(fā)生變化，通過(guò)靈敏的電容信號(hào)傳感器可以定量檢測(cè)這種變化。這就是特異性蛋白生物傳感器的基本工作原理。如汞離子可與特異性的汞離子結(jié)合調(diào)控蛋白MerR。此外,汞、銅、鎘、鋅、鉛等重金屬離子可與金屬硫因SmtA結(jié)合。Bontidean I等利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在大腸桿菌中過(guò)量表達(dá)了MerR和GST-SmtA蛋白。純化后的蛋白固定在以自組織形式化學(xué)修飾了硫醇的金電極表面，作為工作電極。通過(guò)一個(gè)流動(dòng)分析系統(tǒng)，對(duì)樣品中的金屬離子進(jìn)行了檢測(cè)。

2.3 試紙法

在重金屬檢測(cè)的方法中，化學(xué)顯色反應(yīng)應(yīng)用較為廣泛，主要通過(guò)重金屬離子與顯色劑發(fā)生顯色反應(yīng)進(jìn)行重金屬含量的檢測(cè)。這些方法與試紙、檢測(cè)管、試劑盒等結(jié)合后，可對(duì)重金屬進(jìn)行快速檢測(cè)。

利用重金屬與試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原理，用纖維類濾紙作為反應(yīng)載體，可由試紙上的顏色變化分析重金屬含量。目前，應(yīng)運(yùn)于食品中的試紙主要有鎘試劑試紙法，可以用來(lái)檢測(cè)食品中鎘的含量。

3 小結(jié)

近年來(lái)重金屬快速檢測(cè)的方法發(fā)展迅速，在重金屬快速檢測(cè)與篩查方面發(fā)揮了很大的作用，但還需進(jìn)一步改進(jìn)和完善。目前，重金屬檢測(cè)仍然存在以下不足：①忽略了對(duì)有益重金屬的測(cè)定。比如鍺能提高人體免疫力，可治療癌癥和心血管疾病，還具有抗衰老的作用。在日后工作中應(yīng)做到二者兼顧。②忽略了對(duì)重金屬元素的不同價(jià)態(tài)分別進(jìn)行測(cè)定。如三價(jià)砷雖有毒，但一定劑量的三氧化二砷可以用于治療急性早幼粒細(xì)胞白血病，對(duì)慢性白血病、惡性淋巴瘤、多發(fā)性骨位瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤及各種實(shí)體腫瘤都有顯著療效，這方面的工作還有待進(jìn)一步的研究。③不容忽視樣品中其它物質(zhì)對(duì)測(cè)定的影響。因此，也應(yīng)該建立相應(yīng)的防治政策。如：建立食品安全監(jiān)測(cè)、管理監(jiān)督和應(yīng)急機(jī)制；開(kāi)展重金屬低積累蔬菜品種篩選；建立快速、高效、高靈敏檢測(cè)方法。 重金屬檢測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，需要我們每一個(gè)人的努力，才能盡可能減少重金屬的污染問(wèn)題。

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