食品中重金屬元素檢測方法研究進(jìn)展

◎ 楊新濤

（清河縣食品藥品檢驗(yàn)檢測中心，河北 邢臺(tái) 054800）

重金屬進(jìn)入人體后難以被吸收和代謝，人們通過食物攝入的重金屬會(huì)在體內(nèi)不斷累積，當(dāng)超過一定的限度后就可能誘發(fā)各種疾病，為了確保食品的安全性及對食品消費(fèi)者的身體健康進(jìn)行保障，必須要制定完善可靠的食品檢測體系，采取科學(xué)合理的重金屬檢測技術(shù)。

1 食品重金屬污染的危害性

1.1 常見食品重金屬污染類型

食品中重金屬的來源多樣，不同類型的重金屬對于人機(jī)體的影響存在顯著的差異。常見的食品重金屬包括鎘、砷、鉛、銅、鉻以及汞等多種對人體有害的元素。經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化進(jìn)程推動(dòng)了工業(yè)和農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，在提高產(chǎn)量和改善人們生活水平的同時(shí)在一定程度上也加劇了環(huán)境污染，工業(yè)生產(chǎn)、廢棄物排放以及產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)可能會(huì)對區(qū)域內(nèi)的水源、土壤以及空氣等帶來不同程度的污染。重金屬被排放到自然中后，難以在光熱以及生物作用下被自然降解，且自然環(huán)境中的重金屬聚集性特點(diǎn)使得土壤作物生長以及食品生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中可能遭受重金屬的污染[1]。

1.2 食品重金屬對人體的負(fù)面影響

鉛中毒在嬰幼兒中的發(fā)生頻率更高，生長期的人體攝入過多的鉛可能對發(fā)育造成不良影響，導(dǎo)致食欲下降以及發(fā)育遲緩問題的發(fā)生，此外鉛還可能導(dǎo)致人體出現(xiàn)貧血，對神經(jīng)以及腎臟系統(tǒng)造成不可逆損傷。鎘元素常見于盛放食品的容器中，當(dāng)鎘元素進(jìn)入人體中首先會(huì)對消化器官以及腎臟等產(chǎn)生損害，進(jìn)而對骨骼的成長發(fā)育和堅(jiān)韌性造成損傷，當(dāng)鎘元素持續(xù)堆積還可能誘發(fā)幼兒發(fā)育畸形，癌癥的發(fā)生率也更高。鎘對于發(fā)育期兒童以及老年人的負(fù)面影響更大[2]。食品中汞元素的主要來源為工業(yè)污染，汞元素對于人體的危害巨大，過量的汞不僅會(huì)導(dǎo)致手口等器官的麻木以及運(yùn)動(dòng)障礙，如果孕婦攝入汞含量超標(biāo)的食物還可能導(dǎo)致胎兒發(fā)育畸形。砷多來自于農(nóng)業(yè)污染，很多農(nóng)藥中都有砷的加入，如果農(nóng)作物生長過程中噴灑了大量含砷的農(nóng)藥就可能導(dǎo)致食物農(nóng)藥殘留超標(biāo)的問題，如果在使用前沒有對食物進(jìn)行徹底清洗，砷元素就可能進(jìn)入人體，誘發(fā)神經(jīng)衰弱、皮膚暗淡、腸胃炎，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致器官衰竭甚至導(dǎo)致機(jī)體死亡[1]。

1.3 食品重金屬檢測的作用

重金屬污染是較為常見的食品安全問題，如果人長期使用重金屬含量超標(biāo)的食物自身健康將受到嚴(yán)重的影響。很多毒藥中都有重金屬成分，從該角度而言重金屬超標(biāo)的食物可以視作慢性毒藥。當(dāng)重金屬進(jìn)入人體后會(huì)與細(xì)胞或者組織中的蛋白質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致生物酶活性的下降，造成新陳代謝失調(diào)，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)人體器官功能的紊亂、衰竭乃至死亡?？茖W(xué)合理的重金屬檢測可作為食品安全監(jiān)管的重要工具，有關(guān)部門可以根據(jù)送檢食品以及市場抽檢食品的重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)管，避免重金屬含量超標(biāo)的食品流入現(xiàn)場[3]。國家食品監(jiān)督管理局將重金屬檢測納入了食品安全檢測和管理的體系中，諸多食品生產(chǎn)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)也不斷研究新的食品檢測技術(shù)，為食品重金屬檢測提供了理論和技術(shù)支撐，從源頭上對食品安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了有效防范。

2 食品重金屬檢測方法分析

2.1 前處理技術(shù)

前處理技術(shù)又可細(xì)分為干法灰化、濕法消解、微波消解以及高壓消解4種。干法主要是將食品樣品置于溫度較高的空氣中，使樣品中的有機(jī)物碳化以及氧化后生成水分和二氧化碳，之后再對器皿中殘余的灰分與硝酸進(jìn)行混合溶解，從而對其中的重金屬成分進(jìn)行測定。干法處理后樣品灰分中的成分主要是一些對于高溫耐受性較強(qiáng)的無機(jī)鹽和金屬氧化物。干法灰化技術(shù)的成本低廉且檢測的樣本量相對較大，但是汞、砷等部分重金屬元素易被氧化或碳化，導(dǎo)致重金屬元素測定數(shù)值與實(shí)際含量存在偏差。濕法消解需要在食品樣品中加入硫酸、高氯酸以及硝酸等物質(zhì)，之后對樣品進(jìn)行加熱可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的消解。微波消解是一種食品檢測分析新技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于食品重金屬元素測定中，可有效提高檢出的靈敏性。利用微波消解技術(shù)一次取樣可對多種類型的重金屬成分進(jìn)行同時(shí)測定，該技術(shù)處理速度快、對有機(jī)物的消解能力強(qiáng)、樣品損失較低、檢測過程對環(huán)境污染較小且重金屬元素不易在測定過程中揮發(fā)[4]。高壓消解是在濕法消解上發(fā)展而來的，在食品檢測過程中技術(shù)人員借助耐高壓的器具可以讓食品樣品在高壓密閉狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)高溫消解，相較于傳統(tǒng)濕法消解該手段金屬元素的損失更低，金屬元素檢測的耗時(shí)也更短。

2.2 比色法和試紙法

比色法是根據(jù)樣品基團(tuán)的顏色對重金屬的類別和含量進(jìn)行測定。技術(shù)人員對與顯色劑發(fā)生反應(yīng)的重金屬化學(xué)基團(tuán)的顏色深度進(jìn)行判定，在此基礎(chǔ)上得到金屬元素的含量數(shù)據(jù)，一般來說顏色深度與重金屬含量成正比，顏色越淺則代表樣品中重金屬的含量越低。比色法對于檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的要求比較低，重金屬成分測定的操作靈活性較高，但顏色判定的主觀性較強(qiáng)含量測定的準(zhǔn)確性較差。試紙法就是根據(jù)不同食品樣品試紙顏色的差異來對其重金屬含量進(jìn)行判定的方法，該技術(shù)的理論基礎(chǔ)為生物制劑的染色特性。技術(shù)人員將食品樣品放置在特定試紙上，如果試紙出現(xiàn)顏色則表明樣品中存在重金屬成分，根據(jù)顏色的差異變化可以對重金屬成分的含量進(jìn)行判斷，該技術(shù)操作簡單便捷，常應(yīng)用于食品塑料制品包裝的重金屬成分檢測中。

2.3 酶學(xué)技術(shù)和酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)法

早在20世紀(jì)末期，酶學(xué)技術(shù)就開始被應(yīng)用于肉制品、糧油以及蔬果等食品成分檢測。酶學(xué)檢測檢出限值較低且重金屬檢測的靈敏性較高，但是受到酶特性的影響該技術(shù)尚未得到廣泛的應(yīng)用。酶聯(lián)免疫吸附反應(yīng)就是對酶催化作用以及抗原抗體的特異性免疫反應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，在食品檢測中應(yīng)用該技術(shù)可以對樣品中的重金屬成分進(jìn)行有效的測定。該技術(shù)對于儀器設(shè)備、技術(shù)水平的要求比較低，檢測速度也比較快，同時(shí)還具備靈敏度高、操作便捷、精準(zhǔn)度高以及檢測試劑攜帶方便等優(yōu)勢，但是該技術(shù)受特異性抗體影響較大，檢測過程中易出現(xiàn)檢出值假陽性的異常情況[5]。

2.4 原子共振輻射和膠體金免疫層析技術(shù)

利用原子在蒸汽環(huán)境下共振輻射的原理可對食品樣品中重金屬元素的含量進(jìn)行有效的測定。我國對銅、鉻、汞、鎘以及鉛等重金屬元素在食品中含量進(jìn)行來明確的規(guī)定，需要注意的是部分食品中本身就有一定的重金屬成分，例如茶葉和韭菜。膠體金免疫層析技術(shù)常應(yīng)用于食品半定量檢測中，可以實(shí)現(xiàn)對食品重金屬、瘦肉精以及農(nóng)藥殘留量的快速測定。該技術(shù)的檢測速率高且檢測結(jié)果肉眼可見，由于操作便捷且檢測儀器試劑便于攜帶，常應(yīng)用于食品安全突發(fā)事故的現(xiàn)場檢測和食品樣品初檢中。

2.5 其他食品重金屬檢測技術(shù)

生物傳感器技術(shù)、X射線熒光光譜法、納米粒子比色法等技術(shù)也常被應(yīng)用于食品重金屬成分的測定中。生物傳感器技術(shù)需要借助于生物識(shí)別物質(zhì)與重金屬成分間的相互作用產(chǎn)生信號(hào)，食品檢測中經(jīng)常應(yīng)用到的傳感器包括微生物、基因、細(xì)胞以及酶生物等[2]。X射線光譜熒光法應(yīng)用的基礎(chǔ)是重金屬在照射吸收到X射線后成分和含量會(huì)發(fā)生變化，技術(shù)人員可以對其在射線下的重金屬成分的變化趨勢得到食品重金屬含量數(shù)據(jù)。納米粒子比色法主要是通過重金屬作用下的納米粒子的運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。

3 食品重金屬檢測技術(shù)的創(chuàng)新

3.1 等離子體光譜儀的應(yīng)用

目前已經(jīng)研發(fā)出借助等離子體光譜儀對食品中重金屬的含量進(jìn)行測定的技術(shù)，作為創(chuàng)新型技術(shù)其主要作用于食品樣品進(jìn)行電感耦合等離子的發(fā)射，之后根據(jù)不同金屬離子的性質(zhì)和表現(xiàn)，可對食品樣品中的銅、砷以及汞等重金屬的含量進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測和計(jì)算。等離子體光譜儀檢測技術(shù)測定食品重金屬含量的手段操作難度較低且檢測效率較高，重金屬測定數(shù)值準(zhǔn)確性可以充分滿足食品安全檢測的需求。

3.2 高效液相色譜法的應(yīng)用

對傳統(tǒng)的液相色譜法創(chuàng)新升級后研發(fā)出高效液相色譜法可以借助高壓輸液系統(tǒng)將比例不同混合溶液或是不同的單溶液注入已經(jīng)設(shè)置好的固定相色譜柱的容器內(nèi)，根據(jù)不同成分的特性其從色譜柱容器中流出的時(shí)間的差異性，可對檢測食品樣品進(jìn)行分離，分離后的物質(zhì)可以直接借助檢測儀器對成分進(jìn)行檢測分析。高效液相色譜法可將色譜柱進(jìn)行重復(fù)利用，從而實(shí)現(xiàn)對檢測成本的有效控制，且分離過程不會(huì)對檢測的樣品造成破壞，檢測樣品回收較為方便。在食品重金屬檢測實(shí)踐中還可以將電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、高效液相色譜法以及原子熒光光譜法進(jìn)行綜合的利用，從而實(shí)現(xiàn)對各種成分的有效測定和分析[5]。

4 結(jié)語

食品安全問題對行業(yè)發(fā)展和人們生命健康權(quán)的保障都有著重要的影響，重金屬含量超標(biāo)所誘發(fā)的食品問題層出不窮，因而食品安全監(jiān)管部門要提高對食品重金屬檢測的重視程度，結(jié)合不同重金屬的特性制定針對性的檢測技術(shù)體系，采取科學(xué)、便捷、精準(zhǔn)、高效的食品重金屬檢測技術(shù)，促進(jìn)食品安全質(zhì)量的提高，對人們身體健康進(jìn)行保障。