稻米重金屬檢測方法的研究進(jìn)展綜述

羅丹　黃鐘標(biāo)

摘 要：糧食質(zhì)量安全關(guān)系到國計民生。近年來，隨著稻米的不斷增產(chǎn)、人們生活水平的提高，以及鎘稻米事件的不斷出現(xiàn)，稻米的安全問題越來越受到人們的重視。本文主要對稻米檢測的前處理方法和檢測方法進(jìn)行綜述，希望對稻米的質(zhì)量安全檢測有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：稻米；重金屬；前處理方法；檢測方法

稻米是我國的主食糧食，全國有60%的人口以稻米作為主食[1]。而我國在稻米加工處理方面還比較落后，為使人們吃上安全無污染的大米，我們?nèi)匀恍枰粩嗟呐ΑＮ覈鴮Φ久字薪饘俚臋z測是依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，其中介紹了石墨爐原子吸收光譜法[2]、火焰原子吸收光譜法、ICP-MS等。為了加強(qiáng)食品公共安全，近年來，許多學(xué)者針對傳統(tǒng)分析技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)展，并提出了一些適于現(xiàn)場快速檢測的方法，如免疫學(xué)方法、試紙法等。目前對于稻米中重金屬的檢測方法，針對傳統(tǒng)檢測方法的樣品前處理的研究較多，而快速檢測技術(shù)較少。本文綜述了傳統(tǒng)的樣品前處理方法和檢測方法，以及免疫學(xué)快速檢測方法，并分析了各種前處理方法和檢測方法的特點(diǎn)，為稻米重金屬的檢測提供一定參考依據(jù)。

1 前處理方法

1.1 濕法消解

濕消化法是在適量的食品樣品中，加入氧化性強(qiáng)酸，加熱破壞有機(jī)物，使待測的無機(jī)成分釋放出來，形成不揮發(fā)的無機(jī)化合物，以便進(jìn)行分析測定。濕法消化是目前應(yīng)用比較廣泛的一種食品樣品前處理方法，該方法實用性強(qiáng)，幾乎所有的食品都可以用該方法消化。

1.2 微波消解[3]

微波消解原理：通常，介質(zhì)材料由極性分子和非極性分子組成。在電磁場的作用下，極性分子從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向按照電場的極性排列取向。在高頻電磁的作用下，這些取向按交變電磁場的變化而變化，極性分子在微波電磁場中快速旋轉(zhuǎn)和離子在微波場中的快速遷移、相互摩擦，迅速提高反應(yīng)物的溫度，激發(fā)分子高速度旋轉(zhuǎn)和振動，使之處于反應(yīng)的準(zhǔn)備狀態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)，促使物質(zhì)與酸等試劑發(fā)生反應(yīng)被消解。

1.3 干灰化法

干灰化法是指通過升高溫度使樣品中有機(jī)物質(zhì)全部揮發(fā)掉，達(dá)到除去有機(jī)物質(zhì)的目的。干法灰化具有操作簡單，并且可以一次處理大批量樣品的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于灰化溫度比較高，一般都在500℃左右，可能會有部分元素因為蒸發(fā)而損失掉（部分由于坩堝或器皿的吸附，還有些樣品可以與坩堝和器皿反應(yīng)生成難以用酸溶解的物質(zhì)，如玻璃或耐熔物質(zhì)等），從而導(dǎo)致元素的部分損失。實驗過程比較長，樣品炭化時間需要1個小時左右，灰化時間在4～6小時之間，中途如果灰化效果不好還需要加入助灰化劑。

2 檢測方法

2.1 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收法是目前農(nóng)產(chǎn)品痕量鎘最常用的分析方法。該法用石墨管在高溫下使樣品完全蒸發(fā)，電熱原子化后吸收228.8nm共振線，在一定濃度范圍，其吸收值與鎘含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。石墨爐原子吸收光譜法中原子在吸收區(qū)停留時間較長，樣品原子化效率大大提高，檢出限為0.1μg/kg，具有靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點(diǎn)，但石墨管耗價昂貴，背景干擾大，需采用標(biāo)準(zhǔn)添加法，費(fèi)時費(fèi)力。采用石墨爐原子吸收光譜法時，選擇合適的樣品前處理方法，可以減少鎘離子的損失，提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。樣品的一般前處理方法是普通高壓消解、干法灰化和濕法消解。

2.2 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法將含待測元素的樣品溶液噴射成霧狀進(jìn)入火焰，使樣品氣化為基態(tài)原子，用空心陰極燈作光源，輻射出特征譜線的光，然后根據(jù)被測元素對特定頻率輻射線的吸收進(jìn)行分析。FAAS操作簡單、分析速度快、穩(wěn)定性好、精確度高，但是霧化效率低，加之火焰氣體對待測原子有稀釋作用，使其無法用于含量為μg/kg數(shù)量級鎘的測定。FAAS的樣品前處理方法包括常壓消解、微波消化、活性炭分離富集、微波萃取、液液萃取、超臨界萃取等。上述前處理方法或消解時間長，方法繁瑣；或試劑用量多，毒性大；或儀器成本高。侯晉采用高壓溶樣彈，將樣品用硝酸-過氧化氫溶解后，用FAAS法對大米中鎘測定，回收率為96%～103%，RSD為3.9%。該法安全、快速、易操作、空白低、方法精密度高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，適用于大米中痕量金屬的測定。

2.3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是基于被測物質(zhì)對紫外-可見光輻射具選擇性吸收來進(jìn)行分析測定的方法，通常要加入顯色劑，使被測物質(zhì)與顯色劑形成穩(wěn)定的顯色絡(luò)合物，根據(jù)顯色程度的不同與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。本法操作簡單，不需要昂貴的儀器和試劑，容易普及，但干擾因素較多，選擇性較差。UV研究的熱點(diǎn)是顯色劑的選用，主要有三氮烯試劑、偶氮試劑和卟啉試劑等。三氮烯顯色劑具有靈敏度高和選擇性較好的優(yōu)點(diǎn)，其摩爾系數(shù)ε常在105 L /（mol·cm）～2×105 L /（mol·cm），是一類優(yōu)良的測鎘試劑；偶氮試劑最早和最廣應(yīng)用于鎘光度測定，其靈敏度較高，選擇性較差；卟啉試劑是一類較晚才用于測鎘的新試劑，這類試劑具有巨大的共軛雙鍵結(jié)構(gòu)，與鎘生成絡(luò)合物的顯色反應(yīng)，其靈敏度高，穩(wěn)定性好，其摩爾系數(shù)ε大都在4×105 L /（mol·cm）以上，可測定ppb（μg/kg）級鎘。

2.4 ICP-MS

電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)是20世紀(jì)80 年代發(fā)展起來的新的分析測試技術(shù)，它以獨(dú)特的接口將電感耦合等離子體的高溫電離特性與四極質(zhì)譜儀的靈敏快速掃描特性相結(jié)合，近年來已成為一種強(qiáng)大的元素分析技術(shù)。該技術(shù)具有檢測限低、線性范圍寬、干擾少、精密度高的特點(diǎn)，可進(jìn)行多元素的同時快速分析，能適應(yīng)復(fù)雜體系的痕量或超痕量元素分析，已在食品、尿樣、人發(fā)、土壤、陶瓷、藥物及生物和環(huán)境樣品中得到了廣泛的應(yīng)用。

3 快速檢測方法

免疫學(xué)檢測方法是將抗原抗體反應(yīng)與靈敏的檢測系統(tǒng)結(jié)合而成的分析方法。鎘離子分子量小，不足以形成抗原表位，沒有抗原性，但可作為半抗原。如果利用離子可與鰲合劑絡(luò)合的特性，可將其制備成具有免疫原性的活性物質(zhì)。首先設(shè)計并合成半抗原分子，隨后將半抗原分子連接到載體蛋白上，再用合成抗原免疫小鼠制備抗體，最終建立鎘離子的免疫檢測方法，其中制備鎘的完全抗原是最為關(guān)鍵的問題。由于鎘離子自身不能被免疫系統(tǒng)識別，因此選擇螯合劑與鎘離子配位，提供一個能被免疫系統(tǒng)識別的有機(jī)物外殼，生成具備免疫反應(yīng)性的鎘-螯合物。鎘-螯合物的分子量小、結(jié)構(gòu)簡單，不具備免疫原性，只有和大分子載體蛋白（KLH或BSA）共價結(jié)合后，才能形成完全抗原，誘發(fā)免疫應(yīng)答。

4 結(jié)論

稻米作為我國人民的重要主食之一，其質(zhì)量安全性不容忽視，加之現(xiàn)代農(nóng)業(yè)污染嚴(yán)重，更要加強(qiáng)稻米的質(zhì)量檢測。重金屬對水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)都有一定的影響，對人體的毒性巨大。農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的檢測方法多種多樣，但每種都有自己的特點(diǎn)和適用條件，針對稻米的特點(diǎn)及檢測的精度和時間等要求，應(yīng)該選擇適宜的方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稻米的檢測方法應(yīng)該與科學(xué)技術(shù)共同發(fā)展，借助技術(shù)改善檢測方法和提高稻米的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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