食品添加劑中重金屬元素前處理與檢測方法研究進(jìn)展

何天寶

摘 要：隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，食品行業(yè)也得到了較大的創(chuàng)新和進(jìn)步。多數(shù)廠商為改善食品的風(fēng)味和外觀、延長保質(zhì)期等，往往會在食品中添加食品添加劑。而部分添加劑中含有重金屬元素，過量添加會對人體健康會產(chǎn)生較大的危害。因此在食品檢測中應(yīng)加強對重金屬元素檢測，采取有效的前處理方法，提高檢測準(zhǔn)確度。鑒于此，本文主要分析食品添加劑中重金屬元素前處理措施，并探究其檢測技術(shù)的應(yīng)用，旨在為加強食品檢測安全提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：食品添加劑;重金屬元素前處理;檢測方法

Research Progress of Pretreatment and Detection Methods of Heavy Metal Elements in Food Additives

HE Tianbao

（Food and Drug Inspection and Testing Center of Linze County， Zhangye City， Gansu Province， Linze 734200， China）

Abstract： With the rapid development of the economy， the food industry has also achieved great innovation and progress.Most manufacturers to improve the flavor and appearance of food， extend the shelf life， often add food additives to the food.And some additives contain heavy metal elements， excessive addition will cause greater harm to human health.Therefore， in the food detection， the detection of heavy metal elements should be strengthened， and an effective pretreatment method should be adopted to improve the detection accuracy.In view of this， this paper mainly analyzes the pretreatment measures of heavy metal elements in food additives， and explores the application of its detection technology， aiming to provide a reference for strengthening food testing safety.

Keywords： food additives; pretreatment of heavy metal elements; detection methods

食品添加劑在現(xiàn)代食品工業(yè)快速發(fā)展的過程中應(yīng)用越來越廣泛，部分不法廠商為降低生產(chǎn)成本，出現(xiàn)亂加、多加食品添加劑的現(xiàn)象，從而對消費者的身體健康產(chǎn)生威脅。近年來因食品添加劑引發(fā)的食品安全問題頻發(fā)，如三鹿奶粉事件、蘇丹紅事件、染色饅頭事件等，造成了極為惡劣的影響。因此在新發(fā)展時期下，對食品安全檢測提出了更高的要求，尤其是對于重金屬元素的檢測至關(guān)重要，因此相關(guān)檢測人員需要采取有效的前處理措施，應(yīng)用科學(xué)先進(jìn)的檢測技術(shù)，保證食品安全達(dá)標(biāo)。

1 食品添加劑中重金屬元素超標(biāo)的危害

當(dāng)前我國食品添加劑共有23個類別、2 000余個品種，其中包括常見的抗氧化劑、漂白劑、著色劑、增味劑、防腐劑及甜味劑等。對于各種食品添加劑均有明確的限量規(guī)定，超出限量值則判定為不合格食品。但隨著食品行業(yè)競爭日益激烈，部分不法廠商仍通過不合理利用食品添加劑降低成本，以此則會釀成安全事故，其中重金屬元素的超標(biāo)所造成的危害相對較大。

通常，食品添加劑中的重金屬則是指比重超過4.5的金屬元素，常見有銅、鎘、汞、砷和鉛等[1]。這一類重金屬元素一旦被人體攝入，會對人體內(nèi)的蛋白質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，誘發(fā)多種疾病，嚴(yán)重會導(dǎo)致畸形、癌變等，對肝臟及細(xì)胞等造成不可逆損壞，同時部分重金屬物質(zhì)通過食物進(jìn)入人體后，不易被排出。當(dāng)其在體內(nèi)大量積累，會影響正常的生理功能，極大損傷身體健康。鉛對人體的造血系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)會產(chǎn)生較大的損傷，會使人感到頭疼頭暈、失眠、食欲減退、貧血等。特別是對兒童的傷害最大，影響智力發(fā)展和生長發(fā)育。例如食品中的鎘會導(dǎo)致人體的腎臟及消化系統(tǒng)受到不可逆的損傷，嚴(yán)重會出現(xiàn)吸收障礙，引起蛋白尿、氨基酸尿等疾病，同時也會導(dǎo)致人體骨骼疏松、甚至有致癌、致突變等作用。重金屬砷主要是危害人體的消化系統(tǒng)，如砷中毒變現(xiàn)于腸胃炎，慢性砷中毒會導(dǎo)致皮膚色素異常，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群等，對生命安全具有較大的威脅。汞元素中毒會入侵到人體的腦組織系統(tǒng)，破壞正常的生理功能，例如有機汞、無機汞以及甲基汞等，是對人體危害較大的重金屬元素，影響生活質(zhì)量?；诖耍谛聲r期下應(yīng)重點關(guān)注食品添加劑重金屬超標(biāo)問題。

2 食品添加劑中重金屬元素前處理

在食品添加劑檢測中，為保障待測重金屬元素能夠全部提取出來，便于開展檢測活動，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行樣品前處理。根據(jù)待測樣品的物理和化學(xué)性質(zhì)選擇合適的操作方法，目的是進(jìn)一步降低損失、減少誤差的出現(xiàn)。

2.1 濕法消解

通常情況下，對食品添加劑中的重金屬元素進(jìn)行前處理，可采用濕法消解方法，其是將樣品與酸、堿溶液等進(jìn)行混合，然后利用加熱板實施趕酸處理。待剩余少量樣本，經(jīng)冷卻后可進(jìn)行定容檢測。該方法在運用過程中具有程序復(fù)雜、污染隱患較大等特點，對環(huán)境會產(chǎn)生一定的影響。不過近年來該方法得到優(yōu)化和改進(jìn)，強調(diào)利用聚四氟乙烯材質(zhì)的消解罐替代傳統(tǒng)容器，并引進(jìn)自動控溫電熱板開展消解趕酸工序，對大米等食品中的重金屬元素檢測可提供良好基礎(chǔ)，有利于檢測出鉛元素、鎘元素等，并且回收率相對較高。但在處理中樣品基底容易被影響的情況，各個待測元素之間存在共存干擾，對檢測試驗的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。因此需要進(jìn)一步開展樣品萃取和純化。例如，在測定食品添加劑山梨酸鉀中的鉛元素時，相關(guān)人員可在定容后的樣本中加入適量的萃取劑及絡(luò)合劑，從而能夠消除共存元素的干擾。該方法適用于在高溫下易揮發(fā)重金屬元素的前處理，但如果對時間要求較短、大批量檢測需求等，則該方法不適用[2]。

2.2 干法灰化處理

針對食品添加劑中的重金屬元素實施前處理，可采用灰化處理，其相對于濕式消解法而言，屬于干法處理措施。該方法是我國當(dāng)前重金屬檢測前處理的推薦方法之一，符合國家相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。在具體操作中，相關(guān)人員需先將樣本進(jìn)行加熱，當(dāng)其呈現(xiàn)灰化狀做冷卻處置，再開展定容檢測。傳統(tǒng)的灰化處理存在比較明顯的弊端，如操作方法復(fù)雜繁多，耗費時間相對較長，并且可能會導(dǎo)致重金屬元素出現(xiàn)遺失等問題，同時傳統(tǒng)灰化處理的效果相比于濕法較差。為優(yōu)化這一方法，當(dāng)前可在樣本中潤濕，加入適當(dāng)量的酸性溶液，然后進(jìn)行蒸干操作，有效地提高了處理效果，為提高檢測準(zhǔn)確度提供良好條件，對其處理過程進(jìn)行優(yōu)化，引入一次完成樣品炭化和灰化的方法。如對樣品進(jìn)行浸濕處理，然后直接放置到馬弗爐中開展消解。取出樣品后加入適當(dāng)體積的酸溶液，借助電熱板實施蒸干，當(dāng)其冷卻后再進(jìn)行定容檢測，可達(dá)到比較優(yōu)越的加標(biāo)回收率。經(jīng)過優(yōu)化后干法處理的操作簡便，有助于提高消化效率。不過該處理方法與濕式消解法相同，存在樣品基底影響。為提高后續(xù)檢測的精密度，應(yīng)當(dāng)配合共沉淀法，即是在定容后的樣品中計入適當(dāng)體積的共沉淀劑，保證待測元素有效富集，從而將試樣中的鉛、鎘等離子進(jìn)行捕集，能夠保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性得到提升[3]。

2.3 微波前處理

相比于濕法消解及干法灰化，微波前處理方式是一種新興的技術(shù)。在高溫和高壓條件下，使用微波加熱密閉容器將試樣、酸混合液等進(jìn)行快速消解。該方法的應(yīng)用能夠比較顯著的提高前處理效率，以此保證重金屬檢測更加便捷、安全。當(dāng)前階段常用HF-HCIO4消化體系來檢測殼聚糖中的重金屬元素鎘的痕量，其可實現(xiàn)回收率在80%以上，具有高效、快速、操作性優(yōu)越等特征。除此，最近幾年在食品添加劑的重金屬前處理實踐中，為保證待測元素更好的提取、純化和消除基體效應(yīng)等，可采用固相萃取裝置，通過對重金屬元素的預(yù)富集，提高前處理效果。例如將pH值參數(shù)設(shè)定為7.3，流速控制在50.0 mL/min，檢測效果達(dá)到最佳[4]。

3 食品添加劑中重金屬元素檢測方法

經(jīng)過前處理后，可對食品添加劑中的重金屬元素進(jìn)行檢測。隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)檢測技術(shù)得到較大的優(yōu)化，進(jìn)一步提高檢測及時性、準(zhǔn)確性，并具有較高的靈敏度，比較常用的檢測技術(shù)有以下幾項。

3.1 光譜技術(shù)

光譜技術(shù)是食品檢測行業(yè)中最為常見的方法之一，針對食品添加劑的檢測，可應(yīng)用3種有效技術(shù)，即是火焰光譜檢測、石墨光譜檢測以及原子熒光檢測。

（1）火焰光譜檢測技術(shù)。對食品添加劑開展重金屬元素檢測時，可有效測定六偏磷酸鈉金屬鐵等元素。在實踐中其檢出率可高達(dá)0.038 mg/kg，回收率達(dá)91%～102%，符合現(xiàn)代檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[5]。同時將其與氫化物相關(guān)發(fā)生裝置進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確測定食品添加劑中碳酸鈣的鉛含量。并通過生成氣態(tài)氫化物的運力，順利分離出樣品中的金屬離子?？蓪崿F(xiàn)加標(biāo)回收率在93%～104%[6]。還可有效消除對基體組的干擾，保證檢測結(jié)果具有較高的靈敏性和準(zhǔn)確性。

（2）石墨光譜檢測技術(shù)。該方法的應(yīng)用則是利用石墨材料，將其制作形成原子化器，準(zhǔn)確測定食品添加劑中含有的重金屬元素。在操作中先將改進(jìn)劑注入到樣本中，能夠有效實現(xiàn)原子化。但其檢測靈敏度相比于火焰光譜檢測技術(shù)要低，抗干擾性也相對較差。為優(yōu)化該技術(shù)，可適當(dāng)加入一定體積的基體改進(jìn)劑，有助于消除共存元素產(chǎn)生的干擾。如在茶多酚、二氧化鈦中重金屬元素的測定中，運用石墨光譜檢測技術(shù)，能夠保障限量及加標(biāo)回收率在可接受范圍內(nèi)。

（3）原子熒光光譜檢測技術(shù)。在實際應(yīng)用中，主要是借助蒸汽狀態(tài)下的基態(tài)原子，在吸收特定頻率后，能夠激發(fā)出一定的高能態(tài)。并以光輻射的方式發(fā)射出具有相應(yīng)特征的長熒光，按照其表現(xiàn)特點開展分析，測定重金屬元素。在該技術(shù)實施過程中，大量基體元素難以進(jìn)入到原子化器中，可消除基體效應(yīng)。并且光譜干擾和化學(xué)干擾較小，針對食品添加劑中的重金屬元素檢測具有較高的準(zhǔn)確度和靈敏度。例如針對食品添加劑焦亞硫酸鈉中含有的微量砷元素進(jìn)行測定時，能夠?qū)崿F(xiàn)檢出率在0.4 μg/kg左右，加標(biāo)的回收率達(dá)98%～100%，檢測準(zhǔn)確度較高[7]。并可與氫化物發(fā)生裝置進(jìn)行連用，通過添加相應(yīng)的屏蔽試劑，能夠消除共存金屬元素的干擾性。

3.2 顯色技術(shù)

檢測食品添加劑中重金屬元素過程中，采用顯色技術(shù)主要是側(cè)重對比顯色法、分光光度法兩種。

（1）運用對比顯色法。即是借助硫化氫比色原理，對食品添加劑中的重金屬實施比色。通常情況下，當(dāng)pH值在3.0～4.0時，樣本與硫化氫中的重金屬鉛離子會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而呈現(xiàn)棕黑色，通過對比標(biāo)準(zhǔn)液測定重金屬的限量。不過在實際應(yīng)用過程中，由于硫化氫具有一定的毒性，因此檢測過程中可能會出現(xiàn)其他污染帶入，影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在當(dāng)前階段，主要是采用硫代乙酰胺溶液作為顯色劑，能夠充分體現(xiàn)該檢測技術(shù)的快捷性、簡單化，而且毒性相對較小，滿足食品添加劑的安全、準(zhǔn)確檢測要求。

（2）運用分光光度法。該方法主要是利用近紅外-紫外可見分光光度計，有效對食品添加劑中的重金屬元素實施測定。當(dāng)pH值在3.8～5.1時，溴代磺酸偶氮與重金屬離子可發(fā)生顯色反應(yīng)，一般是生成藍(lán)綠色的絡(luò)合物。同時在波長659.8 nm條件下，可應(yīng)用外標(biāo)法實施定量操作，保障在加標(biāo)回收率在84%～100%[8]。該技術(shù)在實踐應(yīng)用中具有一定范圍，適用性不強，但其具有較為簡單的操作優(yōu)勢，靈敏度較高。

3.3 電感耦合等離子體-質(zhì)譜法

在食品添加劑重金屬元素檢測過程中，運用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法，能夠有效測定諸多金屬元素，并且具有靈敏度高、時間短等特點。通常在應(yīng)用中可實現(xiàn)加標(biāo)的回收率在92%～109%。檢測原理則是根據(jù)元素特征的強度、波長等，開展重金屬元素的定性與定量檢測分析。操作中先要對樣品進(jìn)行必要的消化處理，合理設(shè)置RF的發(fā)射功率，一般設(shè)定為1 200 W左右。同時控制霧化器的流量應(yīng)在0.60 mL/min。該技術(shù)的樣本回收率能夠達(dá)到91%～96%[9]，滿足相關(guān)檢測要求。因為其能夠快速、有效的檢測多種重金屬元素，在痕量元素的檢測和分析中具有較好的適用性。

電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法是將等離子體作為激發(fā)光源的原子發(fā)射光譜檢測技術(shù)。按照重金屬元素、特征、強度以及波長等對相對應(yīng)的元素實施定量和定性測定。為提高食品添加劑中重金屬元素檢測效果[10]，可適當(dāng)增加射頻發(fā)射功率或者氣流流量。該方法具有對各項元素進(jìn)行快速、高效檢測的優(yōu)勢，適用于食品添加劑鹽酸中的鉛、汞、砷等元素的測定。

4 結(jié)語

隨著當(dāng)前社會對食品安全的重視程度越來越高，食品添加劑作為一種非營養(yǎng)物質(zhì)，主要作用是改善食品外觀及風(fēng)味，保障食品質(zhì)量。但如果食品添加劑添加不合理，則會導(dǎo)致食品中的重金屬含量超標(biāo)，對使用者產(chǎn)生較大的健康威脅。因此需要充分加強對食品添加劑中重金屬元素的檢測。在具體實施檢測技術(shù)前，還需合理采用濕法消解法、干法灰化處理及微波處理等措施，并結(jié)合食品添加劑的檢測要求，選用光譜技術(shù)、顯色技術(shù)、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法等，進(jìn)一步提高食品添加劑檢測科學(xué)性和準(zhǔn)確性，切實保障食品質(zhì)量安全。

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