食品中重金屬檢測(cè)研究

王喜云，曹琳霞

（1西安市生態(tài)環(huán)境局蓮湖分局環(huán)境監(jiān)測(cè)站，陜西西安 710000；2咸陽市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，陜西咸陽 713300）

作為一種環(huán)境污染物，重金屬因具備長期性、隱蔽性和累積性而受到了格外關(guān)注，重金屬不僅可以在環(huán)境中長期存在，而且可以由食物鏈進(jìn)入生物體不斷累積，最終對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至部分毒害效應(yīng)很難被察覺。由此可以看出，對(duì)于環(huán)境介質(zhì)中的各類重金屬元素進(jìn)行快速檢測(cè)和識(shí)別非常重要。

1 重金屬特征

1.1 自然性

在大自然中始終都會(huì)存在重金屬，而且人們對(duì)于大自然中長期存在的重金屬也具備了一定的適應(yīng)能力，但是人們對(duì)于部分人工造成的重金屬污染的適應(yīng)難度相對(duì)較大。例如，在工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬物質(zhì)導(dǎo)致的大氣污染會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

1.2 有毒性

自然界中的重金屬元素與食品中的重金屬有害物質(zhì)存在較大區(qū)別，重金屬通過食物鏈攝入人體內(nèi)后會(huì)對(duì)人體機(jī)能產(chǎn)生較大危害，部分重金屬也具備較強(qiáng)毒性，可能會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅[1]。

1.3 空間分布特性

人類生存環(huán)境中的空氣、食物和水中所含有的重金屬都可能會(huì)最終進(jìn)入到人體中，重金屬污染危害范圍會(huì)隨其濃度的增加而不斷升高。

1.4 活性和可持久性

重金屬會(huì)在自然環(huán)境中持久存在，也就表示重金屬污染物本身屬于一種在環(huán)境中具備反應(yīng)活性的物質(zhì)，其可能是一種具備較強(qiáng)毒性的危害物質(zhì)，也可能在自然環(huán)境中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后導(dǎo)致環(huán)境污染。而由重金屬導(dǎo)致的污染由于具有持續(xù)性，所以會(huì)對(duì)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。

2 重金屬檢測(cè)樣品前處理

重金屬通常情況下是以化合態(tài)存在于食品樣品中，因此在進(jìn)行食品重金屬檢測(cè)之前需要通過前處理使重金屬處于離子狀態(tài)，才能進(jìn)一步提升分析結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。而且通過樣品前處理能夠?qū)z測(cè)結(jié)果的相關(guān)干擾因素進(jìn)行有效去除，將被檢測(cè)組分完整保留下來，或者是針對(duì)被檢測(cè)組分進(jìn)行濃縮后提升檢測(cè)結(jié)果的客觀性。傳統(tǒng)的重金屬檢測(cè)方法主要有干法灰化和濕法消化。干法灰化主要是使有機(jī)物在高溫灼燒條件下氧化分解，并最終測(cè)定剩余無機(jī)物[2]。而濕法消化主要是將高氯酸、硝酸等具有強(qiáng)氧化性的酸性物質(zhì)添加到食品樣品中，并通過加熱破壞有機(jī)物。上述兩種方法在食品樣品重金屬檢測(cè)中都能夠發(fā)揮出一定作用，但是也都存在各自的缺陷。

在當(dāng)前的食品樣品分析過程中，微波消解屬于一種新前處理技術(shù)，其在實(shí)際應(yīng)用過程中具有檢測(cè)速度快、化學(xué)試劑消耗少、金屬元素不易揮發(fā)等眾多優(yōu)勢(shì)，針對(duì)樣品進(jìn)行一次處理后可以同時(shí)對(duì)幾種元素進(jìn)行測(cè)定。而且只需采取少量樣品就能夠達(dá)到較高的分析靈敏度，在各個(gè)行業(yè)的檢測(cè)過程中得到了廣泛應(yīng)用。

3 食品重金屬檢測(cè)方法

3.1 新檢測(cè)技術(shù)

3.1.1 酶抑制法

在測(cè)定重金屬的過程中該方法主要是利用酶活性中心的巰基或甲巰基與重金屬進(jìn)行結(jié)合后從而改變酶活性中心的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在此情況下酶的活性將會(huì)下降，底物-酶系統(tǒng)中顯色劑的顏色、吸光度、pH值和電導(dǎo)率等都會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變，可以通過光信號(hào)、電信號(hào)或者是直接利用肉眼就可以觀察到上述變化。相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，酶抑制法不僅操作簡便，而且在檢測(cè)過程中所需樣品數(shù)量非常少，也能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測(cè)，目前在重金屬檢測(cè)領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注。葡萄糖氧化酶、脲酶、黃嘌呤氧化酶等在痕量重金屬的測(cè)定過程中應(yīng)用非常廣泛，其中脲酶由于使用成本較低而得到普及推廣。

3.1.2 免疫分析法

免疫分析法在實(shí)際應(yīng)用過程中具備較高的靈敏度和特異性，在檢測(cè)重金屬離子的過程中可以按照抗體種類的不同將免疫檢測(cè)方法進(jìn)一步劃分為多克隆抗體免疫檢測(cè)以及單克隆抗體免疫檢測(cè)，在檢測(cè)重金屬離子的過程中利用免疫分析方法需要遵循以下兩個(gè)步驟：①要結(jié)合重金屬離子和化合物的具體特征來選擇合理絡(luò)合物進(jìn)行結(jié)合，才能夠讓其體現(xiàn)出一定的空間結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)原性[3]；②需要在載體蛋白上連接結(jié)合后的金屬離子化合物，并產(chǎn)生免疫原性，在整個(gè)過程中是否能夠制備出具備特異性的抗體關(guān)鍵在于與金屬離子結(jié)合化合物選擇的正確性。由于免疫分析方法在實(shí)際應(yīng)用過程中體現(xiàn)出了極強(qiáng)的選擇性和極高的靈敏度，因此在重金屬檢測(cè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。而且隨著重組單克隆抗體構(gòu)建技術(shù)的不斷發(fā)展，免疫分析方法也將具備更加廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 生物化學(xué)傳感器

生物傳感器在檢測(cè)物質(zhì)的過程中利用生物識(shí)別物質(zhì)與待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合后，通過信號(hào)轉(zhuǎn)換器最終輸出光和電信號(hào)。檢測(cè)過程中利用的傳感器主要有酶傳感器、特異性蛋白微生物傳感器以及微生物傳感器等。

3.2.1 酶傳感器

酶傳感器在重金屬檢測(cè)中有許多應(yīng)用。TADEUSZ等[4]在研究過程中通過在pH值敏感-氧化電極表面PVC膜上包埋脲酶之后，利用整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的電勢(shì)初始下降速率進(jìn)行轉(zhuǎn)化后形成的抑制率數(shù)值來實(shí)現(xiàn)汞和其他金屬離子的檢測(cè)。而且通過研究發(fā)現(xiàn)汞離子形態(tài)不同的情況下，實(shí)際體現(xiàn)出的抑制效應(yīng)也會(huì)存在一定的差異，對(duì)無機(jī)汞的實(shí)際檢測(cè)范圍能夠達(dá)到0.05～1.0 μmol/L。

3.2.2 微生物傳感器

研究人員針對(duì)污染區(qū)進(jìn)行研究的過程中發(fā)現(xiàn)了一種細(xì)菌，這種細(xì)菌由于本身含有熒光基因而發(fā)出熒光，而且該細(xì)菌的熒光蛋白可以通過污染源的刺激作用而產(chǎn)生熒光[5]。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，利用銅離子誘導(dǎo)可以使細(xì)菌發(fā)光，且離子濃度與發(fā)光程度呈現(xiàn)正比關(guān)系。

3.2.3 特異性蛋白生物傳感器

固定在電極材料上的特異性蛋白與金屬離子結(jié)合后會(huì)進(jìn)一步改變蛋白構(gòu)象，在這一過程中產(chǎn)生的變化可以利用具有較高靈敏度的電容信號(hào)傳感器進(jìn)行定量檢測(cè)，這就是特異性蛋白生物傳感器在重金屬檢測(cè)過程中的基本原理。例如，利用特異性的汞離子與汞離子進(jìn)行結(jié)合后可以對(duì)MerR蛋白進(jìn)行調(diào)控。首先將通過自組織形式進(jìn)行化學(xué)修飾后的硫醇金電極進(jìn)行固定，隨后對(duì)其實(shí)施純化處理，最后作為工作電極，此時(shí)可以針對(duì)食品樣品中的重金屬離子通過流動(dòng)分析系統(tǒng)實(shí)施分析。

3.3 試紙法

化學(xué)顯色反應(yīng)在重金屬的檢測(cè)過程中運(yùn)用也比較廣泛，該方法主要是利用顯色劑與重金屬離子的顯色反應(yīng)對(duì)其含量進(jìn)行檢測(cè)[6]。該檢測(cè)方法與檢測(cè)管、試劑盒和試紙等進(jìn)行結(jié)合后能夠針對(duì)樣品中的重金屬實(shí)施快速檢測(cè)。利用纖維類濾紙作為反應(yīng)載體，對(duì)試紙與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的顏色變化進(jìn)行觀察后就可以對(duì)重金屬含量進(jìn)行分析，目前該方法主要是針對(duì)食品中的鎘含量進(jìn)行檢測(cè)。

4 結(jié)語

重金屬檢測(cè)技術(shù)近年來取得了快速發(fā)展，而且也推動(dòng)了重金屬檢測(cè)和篩查的不斷進(jìn)步和完善。但是當(dāng)前的重金屬檢測(cè)中仍然存在一定不足之處，尤其是對(duì)有益微量元素的測(cè)定比較忽略，因此，應(yīng)該快速建立起食品重金屬的安全監(jiān)測(cè)和管理機(jī)制，同時(shí)加大重金屬檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)，才能對(duì)食品重金屬污染進(jìn)行嚴(yán)格控制。