食品中重金屬污染及檢測(cè)方法研究進(jìn)展*

范浩強(qiáng)，李東梅，張思維，李擁軍，孫建云

0 引言

當(dāng)前，隨著我國特色社會(huì)主義法治市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷健康發(fā)展，食品安全逐漸發(fā)展成為一個(gè)備受社會(huì)關(guān)注的爭論焦點(diǎn)，同時(shí)，食品的優(yōu)質(zhì)種類越來越豐富，各類新的食品安全突出問題不斷涌現(xiàn)，嚴(yán)重危害廣大群眾的身體健康。因此，保障食品安全工作尤為重要。“民以食為天，食以安為先”，食品安全突出問題始終關(guān)系廣大人民群眾的切身利益。1978年改革開放以來，我國特色食品行業(yè)快速健康發(fā)展，食品總量穩(wěn)步快速提升，食品種類日益豐富。但各類食品安全重大事件頻頻發(fā)生，讓許多人膽戰(zhàn)心驚，由于食品污染導(dǎo)致的食品安全問題所引發(fā)的社會(huì)危害問題被頻繁報(bào)道［1］。

食品中的重金屬毒物污染主要是指由于環(huán)境嚴(yán)重污染而直接造成的各類食品中重金屬毒物含量嚴(yán)重超標(biāo)，給我們?nèi)梭w健康和生活帶來很大的不良影響，其可能引發(fā)的各類食品安全隱患問題日益嚴(yán)重，成為社會(huì)公眾密切關(guān)注的問題焦點(diǎn)。重金屬會(huì)通過各種生物毒素富集作用在生物體內(nèi)蓄積，再通過食物鏈在人體內(nèi)達(dá)到很高的毒物濃度，如肉類、魚蝦等生鮮水產(chǎn)品中所含汞和鎘的重金屬鹽類的平均含量，就有可能高達(dá)其自身生存環(huán)境重金屬鹽濃度的數(shù)百甚至數(shù)千倍。重金屬物質(zhì)具有較強(qiáng)的化學(xué)蓄積性和毒性，在人體內(nèi)排泄緩慢，生物化學(xué)半衰期較長。常以慢性化學(xué)中毒和遠(yuǎn)期化學(xué)效應(yīng)，如中毒致癌、致畸致藥物突變及其他副作用等等為主。常見的比如Pb、Cd、Ni、Ag、Hg等四十多種，這些重金屬都會(huì)不同程度的對(duì)人體健康造成危害，尤其是近年來，我國現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的快速穩(wěn)步發(fā)展，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境和工業(yè)環(huán)境資源污染的相關(guān)問題日益嚴(yán)重，同時(shí)也直接導(dǎo)致食品加工過程中的大量重金屬污染問題越來越嚴(yán)重，人們?nèi)粘Ｉ钏璧母黝愂称罚ǜ鞣N蔬菜水果、水產(chǎn)品以及肉類等，如果被污染以后，單純通過簡單清洗和用水浸泡等方式無法徹底除去其中的一些重金屬［2］，隨著這些重金屬在人體內(nèi)的不斷蓄積，當(dāng)達(dá)到一定劑量時(shí)就可能會(huì)對(duì)人體健康造成危害?！懊褚允碁樘?，食以安為先”，保證人類食品安全，也就是切實(shí)保障了全人類整體生命健康。因此，對(duì)食品中一些常見重金屬進(jìn)行準(zhǔn)確而快速的檢測(cè)意義重大。

1 食品重金屬污染概述

1.1 重金屬污染物的來源

1.1.1 來自原材料的污染

生活中的工業(yè)三廢（廢氣、廢水、廢渣）的排放會(huì)污染河流，造成水質(zhì)和耕地土質(zhì)污染，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用到的塑料薄膜、施用農(nóng)藥化肥等，除此之外，部分礦區(qū)、火山活動(dòng)較為頻繁的地區(qū)，重金屬污染也比較嚴(yán)重，在這些被污染地區(qū)進(jìn)行種植，很容易出現(xiàn)重金屬植物污染的安全問題，難以有效提高這些植物的綜合生長利用率，無法充分滿足其實(shí)際經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的需求，甚至可能會(huì)因此出現(xiàn)一些難以解決的安全問題［3］。例如：鎘金屬元素釋放濃度為3 mg/kg時(shí)，可能導(dǎo)致土壤受到嚴(yán)重的鎘污染，在此處種植的植物也可能會(huì)出現(xiàn)因重金屬釋放成為污染物的現(xiàn)象，影響著食用的安全性［4］。

1.1.2 來自加工過程中的污染

食品在加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸、銷售的過程中可能會(huì)不同程度的接觸到重金屬，這種重金屬的污染途徑在平常也較為普遍。為了讓食物保持更良好的性狀，有些商家會(huì)在食品在生產(chǎn)中，添加含有重金屬的食品添加劑。正常情況下，只要符合國家規(guī)定的劑量使用就是安全的。但不排除有不法商家胡亂加量，超量使用的現(xiàn)象，存在健康隱患。

1.1.3 來自食品包裝材料的污染

食品包裝裝飾材料中常常會(huì)含有一些包裝重金屬，比如常見的氧化鐵和硫酸鋁這兩種存在于食品包裝材料中的物質(zhì)，含這兩種物質(zhì)的包裝材料中由于其他雜質(zhì)含量較高，可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)殡s質(zhì)控制不當(dāng)而導(dǎo)致某些重金屬雜質(zhì)污染。如果食品包裝材料中的某些重金屬雜質(zhì)含量明顯超標(biāo)，平時(shí)又過量使用這類包裝的食物，會(huì)導(dǎo)致此類重金屬攝入增加，那就免不了會(huì)在體內(nèi)蓄積，久而久之便會(huì)危害健康。例如過量鋁的攝入則會(huì)影響生殖系統(tǒng)、抑制骨形成、干擾大腦記憶功能、降低免疫力。如果食品生產(chǎn)企業(yè)無法對(duì)食品包裝材料進(jìn)行嚴(yán)格的控制，將會(huì)對(duì)食用者的生命安全造成嚴(yán)重威脅［5］。

1.2 常見重金屬污染的種類及危害

當(dāng)我們?nèi)梭w內(nèi)大量攝入某些重金屬時(shí)，這些重金屬就可能會(huì)和一些構(gòu)成蛋白質(zhì)的物質(zhì)，比如糖和酶等受體發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，從而直接降低這些蛋白質(zhì)的活性，甚至使酶喪失活性，同時(shí)，如果這些重金屬在人體的各個(gè)器官內(nèi)大量存在蓄積，就會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)人體的代謝系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞，進(jìn)而可能引起嚴(yán)重人體內(nèi)臟損傷。常見的各類重金屬化學(xué)污染物通常包括鎘、鉛、砷、汞等，而這些常見重金屬污染物質(zhì)也有可能在我國食品工業(yè)生產(chǎn)、加工以及運(yùn)輸和銷售等過程進(jìn)入食品，繼而導(dǎo)致食品重金屬污染［6］。

1.2.1 汞

為一種銀白色的液體堿性金屬，具有易受熱蒸發(fā)的化學(xué)性質(zhì)，常溫下的汞可以汞蒸汽。無機(jī)汞在環(huán)境中被多種微生物作用后可轉(zhuǎn)化成甲基汞等有機(jī)汞，汞及其化合物被廣泛應(yīng)用于建筑、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)，可通過“三廢”排放等污染環(huán)境，進(jìn)而污染食物。食品中的金屬汞幾乎不被人體吸收，無機(jī)汞吸收率亦較低，而生成的有機(jī)汞的吸收率很高，甲基汞可達(dá)95%；被吸收的甲基汞大量分布到人體全身的各組織和器官，以腎和肝、腦等器官的含量最多。長期大量攝入被甲基汞污染的食品可以導(dǎo)致急性甲基汞中毒，甲基汞食物中毒的主要臨床表現(xiàn)之一是中毒引起神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p傷［7］。

1.2.2 鎘

鎘廣泛應(yīng)用于建筑油漆、塑料等工業(yè)生產(chǎn)中，故工業(yè)含鎘“三廢”的排放對(duì)土壤環(huán)境和食物的整體污染較為嚴(yán)重。許多土壤中的鎘被植物吸收、富集后，通過食物鏈再進(jìn)入人體。進(jìn)入我們?nèi)梭w的鎘對(duì)體內(nèi)巰基化合酶氧化有較強(qiáng)的免疫抑制氧化作用。鎘食物中毒主要是會(huì)損害人的腎臟、骨骼和消化系統(tǒng)。此外，鎘直接干擾人體膳食纖維中鐵的正常吸收和消化，加速鐵血紅細(xì)胞的破壞，可能會(huì)引起缺鐵性貧血；兒童作為鎘易吸收人群，鎘大量暴露對(duì)其健康生長危害較大，近年來科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)重金屬鎘污染，對(duì)我國兒童健康生長發(fā)育的重大危害更是需要探討的一個(gè)重點(diǎn)［8］。鎘會(huì)對(duì)胎兒生長發(fā)育產(chǎn)生影響，研究結(jié)果表明鎘及汞的鎘化物對(duì)哺乳動(dòng)物和鳥類有一定的可能致畸、致癌和導(dǎo)致突變抑制作用。國際癌癥研究機(jī)構(gòu)將汞及鎘定為國家I類一級(jí)主要致癌物。

1.2.3 鉛

鉛是一種毒性很大的重金屬。含鉛工業(yè)廢水及其廢渣的大量排放可直接污染水體和土壤，然后向食物鏈富集，污染食品。另外，農(nóng)作物加工生產(chǎn)中長期使用大量含鉛高的農(nóng)藥也可直接造成農(nóng)作物的嚴(yán)重污染。在食品生產(chǎn)加工中長期使用大量含鉛的各類食品加工添加劑或食品加工后的助劑，也有能可直接造成此類食品受到汞和鉛的污染。此外，食品生產(chǎn)加工中的機(jī)械、管道和食用聚氯乙烯以及塑料制品中的大量含鉛穩(wěn)定添加劑等均可直接導(dǎo)致此類食品受到汞和鉛的污染。大量進(jìn)入人體的汞和鉛主要儲(chǔ)存在人體骨骼、肝、腎和肺及腦等人體組織中，經(jīng)過長期的體內(nèi)氧化蓄積，將來還會(huì)對(duì)其產(chǎn)生多種毒性光合作用［9］，主要是會(huì)損害人體造血循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和腦及肝臟，兒童對(duì)高的鉛較同齡成人更為敏感，過量飲食攝入高的鉛會(huì)嚴(yán)重影響兒童生長發(fā)育，導(dǎo)致兒童智力低下。

1.2.4 砷

砷污染的工業(yè)廢水，對(duì)農(nóng)田水體的直接污染以及農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)入農(nóng)田后對(duì)耕地土壤的直接污染，均可直接造成對(duì)水生物、微生物和其他農(nóng)作物的多種砷污染。另外，食品加工過程中所使用的加工原料、化學(xué)物和食品添加劑被砷污染和被人誤用，以及被砷直接污染的各類食品中所接觸的原材料及加工制品也都有可能會(huì)造成此類食品的砷污染。通常砷可以直接通過皮膚異物接觸、呼吸道異物吸入和控制飲食等多種方式進(jìn)入人體，對(duì)人的消化系統(tǒng)、免疫代謝功能、皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)等各器官系統(tǒng)造成不同程度的損傷，已實(shí)驗(yàn)證實(shí)多種活性砷化物同樣具有可導(dǎo)致突變性，可直接導(dǎo)致細(xì)胞基因突變、染色體基因畸變并直接抑制DNA細(xì)胞損傷的正常修復(fù)。

2 食品中重金屬污染物的檢測(cè)方法

2.1 快速檢測(cè)方法

快速定量檢測(cè)方法主要是為了充分適應(yīng)相關(guān)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)定量抽查、生產(chǎn)加工企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自查及相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)出口快速檢驗(yàn)通關(guān)等技術(shù)要求應(yīng)運(yùn)而生的。各種重金屬快速定量檢測(cè)方法［10-14］主要類型包括有溶酶化學(xué)分析法、免疫化學(xué)分析法、生物化學(xué)傳感器法、試紙分析法等，傳統(tǒng)的各種重金屬檢測(cè)方法主要包括有超高原子光譜分析激光法和光度法、溶劑析出伏安法、色譜法和各種樣品聯(lián)用檢測(cè)方法等。這些檢測(cè)方法雖然一般能以相對(duì)較高的靈敏度，對(duì)各種不同環(huán)境條件樣品中的各種重金屬化學(xué)離子含量進(jìn)行有效定量分析，但大多數(shù)都需要大型檢測(cè)儀器，分析方法成本高，樣品分析需要經(jīng)過加熱消解，分析持續(xù)時(shí)間長，難以廣泛用于各種重金屬的現(xiàn)場(chǎng)快速定量檢測(cè)。與其他傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，大部分快速檢測(cè)方法雖然只能對(duì)各種食品中的重金屬化學(xué)污染物進(jìn)行定性（或半定量）檢測(cè)，靈敏度和檢測(cè)準(zhǔn)確性也明顯低于其他傳統(tǒng)檢測(cè)方法，但其仍然具有定量檢測(cè)快速、操作簡便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，非常適合現(xiàn)場(chǎng)快速定量檢測(cè)和篩查。

2.2 常見檢測(cè)方法

2.2.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法主要是檢測(cè)食品中重金屬含量常用的質(zhì)譜檢測(cè)分析技術(shù)。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀器的工作控制原理主要是根據(jù)被檢測(cè)的元素通過一定的形式直接進(jìn)入電感耦合等離子體中，在高溫下快速電離并生成高頻離子，產(chǎn)生的高頻離子再經(jīng)過離子光學(xué)透鏡方式聚焦后進(jìn)入無人四極桿質(zhì)譜分析器按照固定荷質(zhì)比進(jìn)行分離，不僅可以按照固定荷質(zhì)比比例進(jìn)行半定量分析，也同時(shí)可以按照特定質(zhì)量荷質(zhì)所占比的固定離子質(zhì)量數(shù)目比例進(jìn)行定量分析。樓逸揚(yáng)［15］等對(duì)北京地區(qū)常見植物車前草、苦菜、苜蓿、蒲公英和大葉薺菜等常見野菜植物中的多種重金屬元素含量進(jìn)行了研究，利用電子微波束的消解與離子電感器的耦合采用等離子半導(dǎo)體質(zhì)量光譜法成功進(jìn)行了鉻、鎘、鉛、砷等多種重金屬元素含量的線性測(cè)定，按照新實(shí)驗(yàn)法則的測(cè)定結(jié)果繪制出了標(biāo)準(zhǔn)線性曲線，得到了不同種類重金屬含量元素的標(biāo)準(zhǔn)線性測(cè)量范圍、線性回歸方程、檢出限。而馬玲［16］等則利用高濃硝酸溶液采用微波消解方法進(jìn)行前處理，經(jīng)電感耦合等離子質(zhì)譜法分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣品中6種主要重金屬元素測(cè)定，結(jié)果表明，各金屬元素在0.0～1.0 mg/L呈現(xiàn)良好的線性變化關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.999以上。檢驗(yàn)方法檢出限中鎘為0.3μg/kg，鉛為2.5μg/kg，鎳為13.0μg/kg，鉻為10.0μg/kg。相對(duì)我國標(biāo)準(zhǔn)檢出偏差最大為4.5%，最小為2.1%，回收率最大為101.0%，最小為92.4%，滿足了大型海魚中6種重金屬和鉻元素的高度靈敏、準(zhǔn)確度、精密度和測(cè)定度的要求。

2.2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（atomic absorption spectroscopy，AAS），即基態(tài)原子吸收光譜法，是基于待測(cè)元素的基態(tài)原子蒸汽對(duì)其特征譜線的吸收，由特征譜線的特征性和譜線被減弱的程度對(duì)待測(cè)元素定性定量分析的一種檢測(cè)方法?；鶓B(tài)原子氣體吸收輻射光譜法主要類型包括采用氫化物基態(tài)原子吸收光譜法、冷化物原子吸收光譜法、火焰化物原子吸收光譜法以及新型石墨爐基態(tài)原子吸收光譜法幾種檢測(cè)類型，可根據(jù)采用重金屬含量檢測(cè)方法種類的不同，選擇不同的檢測(cè)方法。在我國糧食中進(jìn)行重金屬含量檢測(cè)時(shí)期也可選擇新型石墨爐基態(tài)原子吸收光譜法。雒芳［17］等采用新型石墨爐原子吸收光譜法對(duì)我國稻谷中的重金屬鎘含量進(jìn)行了光譜測(cè)定。但是，由于該檢測(cè)方法所用儀器設(shè)備成本過高，并且只會(huì)對(duì)Ca、Zn、Cu、Pb與Cr和Cd等化學(xué)元素都具有一定的化學(xué)靈敏度，所以在實(shí)際化學(xué)應(yīng)用中可能存在一定的技術(shù)局限性［18］。

2.2.3 分光光度法及其他方法

目前，除了以上幾種主要檢測(cè)方法之外，還有原子射線吸收反射光譜法、原子熒光反射光譜法、分光光度法、示波器電極譜檢測(cè)法等，檢測(cè)重金屬的等離子生物免疫檢測(cè)也是一種新型的生物檢測(cè)技術(shù)方法，與其他傳統(tǒng)生物檢測(cè)技術(shù)方法相比，具有省時(shí)、省力、費(fèi)用低廉、便于隨身攜帶、易于重復(fù)操作等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3 食品重金屬污染防治對(duì)策

3.1 減少和降低使用有毒重金屬的食品

為了有效減少和合理降低生產(chǎn)使用含有苯等毒素和重金屬的各類食品，首先我們要從思想上高度認(rèn)識(shí)，要切實(shí)加強(qiáng)對(duì)食品污染源頭的風(fēng)險(xiǎn)控制和監(jiān)督管理，嚴(yán)格監(jiān)管食品工業(yè)生產(chǎn)中”三廢”的廢物排放；農(nóng)田灌溉用水和其他漁業(yè)魚類養(yǎng)殖生產(chǎn)用水質(zhì)應(yīng)嚴(yán)格符合國家農(nóng)業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；合理生產(chǎn)使用有機(jī)農(nóng)藥，禁止生產(chǎn)使用含有毒性重金屬的農(nóng)藥，嚴(yán)格控制有毒重金屬和其他有毒有機(jī)化合物的生產(chǎn)使用。另外，加強(qiáng)食品質(zhì)量管理監(jiān)督體系的建設(shè)，進(jìn)一步改革和完善食品檢測(cè)制度。最后，通過宣傳和引導(dǎo)等方式，使得食品相關(guān)企業(yè)強(qiáng)化主體責(zé)任意識(shí)，并且對(duì)食品管理的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管和把控，同時(shí)，引導(dǎo)人們正確合理的使用食品，強(qiáng)化養(yǎng)成衛(wèi)生健康的生活習(xí)慣。

3.2 開展全市重金屬污染累積調(diào)查，進(jìn)行蔬菜水產(chǎn)品種安全篩選

許多科學(xué)研究結(jié)果表明，不同地區(qū)蔬菜種植品種對(duì)土壤重金屬的直接吸收程度存在明顯程度差異，通過選擇種植合適的蔬菜品種，即使已經(jīng)是受到重金屬輕度污染的土壤也有可能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)安全的蔬菜產(chǎn)品，這對(duì)于正確指導(dǎo)我國蔬菜產(chǎn)品種植產(chǎn)業(yè)區(qū)劃合理布局建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。

3.3 建立快速、高效、高靈敏度的檢測(cè)系統(tǒng)方法

目前，我國對(duì)食品中重金屬的檢測(cè)方法主要有快速檢測(cè)方法［19］，包括試紙法、電極法、酶聯(lián)免疫吸附法以及試劑比色法。另外，還有用于定量定性的光譜檢測(cè)檢驗(yàn)方法，包括電感耦合法和等離子半導(dǎo)體質(zhì)量光譜法、原子射線吸收衍射光譜法、原子熒光衍射光譜法、示波器電極譜檢測(cè)法等，但這些檢測(cè)方法往往存在檢測(cè)樣品前處理復(fù)雜、儀器檢測(cè)費(fèi)用昂貴和送檢需要大量專業(yè)技術(shù)人員才能進(jìn)行技術(shù)操作等諸多缺陷。因此，為有效確保各類食品免于遭受各種重金屬的直接污染，保障全體人們的健康安全，建立快速、高效、高靈敏度的檢測(cè)檢驗(yàn)方法顯得極為重要。

4 結(jié)論

食品安全質(zhì)量問題一直是和廣大人民的生命健康息息相關(guān)的，因此我們需要不斷學(xué)習(xí)提高和完善各類食品中重金屬檢測(cè)的水平和質(zhì)量，根據(jù)需要結(jié)合不同的食品重金屬元素性質(zhì)確定合適的檢測(cè)檢驗(yàn)辦法，提高各類食品重金屬檢測(cè)的精確度、靈敏度和準(zhǔn)確度，提升各類食品安全的檢測(cè)檢驗(yàn)質(zhì)量，維護(hù)廣大人民的生命安全。另外，需要針對(duì)不同食品檢測(cè)檢驗(yàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，借助高效科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)得出高質(zhì)量、高效率的食品檢測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果。需要提高對(duì)各類食品中含有重金屬固體殘留物質(zhì)的高度關(guān)注，并及時(shí)采取高效的治理措施及時(shí)予以污染防治，以污染預(yù)防為主、治理措施為輔，重點(diǎn)展開食品重金屬污染防治治理工作，有效地避免食品重金屬固體蓄積物的殘留，切實(shí)有效保障廣大人民的生命安全。