探究食品中重金屬檢測技術(shù)及其發(fā)展

夏緒紅 陶小慶 崔龍

摘 要：近幾年頻繁出現(xiàn)的食品重金屬污染事件引起了人們的重視，與此同時，對于食品中重金屬含量的檢測，也直接成為食品安全領(lǐng)域的熱點?，F(xiàn)有的食品中重金屬檢測方法耗費時間較長，因此開發(fā)簡單、快捷的檢測技術(shù)是提高食品重金屬檢測效率的關(guān)鍵。本文主要總結(jié)了近幾年食品中重金屬檢測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對未來食品中重金屬檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢進行展望，旨在為建立簡便、快速的檢測方法和提高檢測效率提供參考。

關(guān)鍵詞：食品安全;重金屬檢測;處理技術(shù)

Research on Pretreatment Technology for the Detection of Heavy Metals in Food

XIA Xuhong， TAO Xiaoqing， CUI Long

（Tongren Inspection and Testing Institute， Tongren 554300， China）

Abstract： In recent years， the frequent food heavy metal pollution events have attracted people’s attention. At the same time， how to detect the content of heavy metals in food has directly become a hot issue in the field of food safety. The existing methods that can detect heavy metals in food take a long time. Therefore， the continuous development of simple and fast pretreatment technology is the top priority to improve the detection efficiency of heavy metals in food. In this paper， the application status of heavy metal detection pretreatment technology in food were mainly summarized in recent years， and the trend of heavy metal detection pretreatment technology in food was prospected in the future， in order to provide reference for establishing simple and rapid pretreatment methods and improving detection efficiency.

Keywords： food safety; heavy metal detection; treatment technology

重金屬是指密度超過4.5 g/cm3的一些金屬元素，共有45種，部分重金屬元素在人體內(nèi)蓄積到一定程度后可能會危害人體健康，因此稱這些元素為有毒重金屬。食物中也含有重金屬元素，這些元素主要是在食物鏈的各個環(huán)節(jié)中累積，人們食用后會對人體的各個器官造成傷害。因此，必須要加強對食品安全的檢測，以避免食品中重金屬含量過多而危害人體健康[1]。目前，食品安全問題已成為全世界關(guān)注的主要方向，食品檢測的要求越來越嚴格。鑒于這一現(xiàn)狀，建立一種更有效的檢測方式已成為研究人員的主要課題，加快便捷、有效檢測方法的研發(fā)是提高檢測效率的關(guān)鍵。

1 重金屬污染的主要原因及其不利影響

1.1 不同地區(qū)的環(huán)境特點不同

土壤中重金屬含量高低，與自然環(huán)境的獨特性及各種農(nóng)作物生長條件的特殊性有關(guān)。工業(yè)生產(chǎn)所排放的各種污染物都含有金屬物質(zhì)，且含量極高，這不僅會對產(chǎn)業(yè)環(huán)境造成影響，還會對生產(chǎn)生活的各個方面都造成一定程度的不利影響，尤其是對食品的生產(chǎn)加工。當食品在生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)受到了重金屬污染，人們食用這些食品后便會對人體造成嚴重損害[2]。

1.2 有害重金屬元素

1.2.1 汞

自然界中的重金屬元素種類眾多，汞就是其中一類。汞又稱水銀，用于溫度計生產(chǎn)等。汞是生活中很重要的一種金屬元素，但摻雜到食物中，被人體攝入，就會對人體造成極大的危害。汞中毒的主要表現(xiàn)為五官麻木、四肢沒有知覺，嚴重的甚至會導致死亡。而食物汞超標的主要原因是工業(yè)污染。如果食用了汞元素含量超標的食物，會導致神經(jīng)系統(tǒng)紊亂、腎臟功能紊亂、造血系統(tǒng)功能紊亂等[3]。

1.2.2 鎘

重金屬在生活中的分布較廣，但鎘元素在各種食物中含量較低，一旦鎘被人體吸收，人體內(nèi)的各個器官都會被損害，嚴重危及人體健康。在工廠排出的廢物中有大量鎘。鎘并非人體所需的元素，經(jīng)口攝入過量的鎘，則會使人體肝腎等器官功能嚴重降低，并且影響消化系統(tǒng)的正常運作[4]。據(jù)有關(guān)調(diào)查研究的結(jié)果顯示，鎘和含鎘類化合物都屬于是致癌物質(zhì)，對人體免疫系統(tǒng)有不可估算的傷害。

1.2.3 鉛

鉛在生活中比較常見。汽車排放的尾氣中普遍含有鉛，而用陶瓷制作的餐具中如果鉛含量過高，也會對人的身體健康產(chǎn)生影響。鉛與食物混合或通過其他途徑進入人體，會影響人體造血功能，從而導致貧血等血液病變，甚至對神經(jīng)系統(tǒng)也會造成傷害。特別是對于還未發(fā)育完全的兒童，鉛中毒會對其身體發(fā)育產(chǎn)生巨大的危害，甚至影響其智力發(fā)育。對成人的主要危害是造成情緒低落、腹痛、腎虛、心衰等癥狀。

2 食品中重金屬檢測的主要方法

2.1 比色法

在重金屬現(xiàn)場檢測中比色法屬于較為常見的一種檢測方法，在未來市場發(fā)展中也有很大的前景，是實驗室檢測與工業(yè)廢水檢測重金屬使用最多的一種方法。雙硫-分光光度法也是目前使用較多的方法，但其檢測精準度不高。近幾年來，許多研究者通過綜合利用指示器或一種帶有量熱法、電容式和質(zhì)敏換能器的智能芯片組成的陣列顏色傳感器來進行檢測[5]。但是，由于這些新的研究需要復雜的合成、制造過程、各種儀器來獲得色度信號，因此僅限于潛在的應(yīng)用。為構(gòu)建更加簡便及成本可控的檢測工序，有些研究者使用肉眼可見的有色配位化合物，結(jié)合紙基微流體與金屬配位化合物，形成紙基微流控分析儀。作為比色傳感器，紙基微流體分析儀具有成本低廉、響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性高、發(fā)展迅速和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點。國內(nèi)外已經(jīng)成功地將這種裝置應(yīng)用于多種重金屬檢測工作。

2.2 紫外-可見分光光度法

采用紫外-可見分光光度法檢測食品中重金屬含量的原理是在紫外輻射環(huán)境下，重金屬元素與試劑會發(fā)生吸收反應(yīng)，通過這一原理來檢測食品中的重金屬含量。該檢測方法操作簡單，是最常用的食品檢測方法。但同時存在以下缺點：①有些特殊的顯色劑難以及時獲取;②成本較高;③檢出限高。

2.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀

質(zhì)譜聯(lián)用儀的使用原理是基于電感耦合等離子體將分析物中的待測離子激發(fā)為帶電離子，再通過質(zhì)譜儀進行分析，從而達到檢測目的。電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀主要應(yīng)用于多種金屬元素同時檢測，相較于原子吸收光譜儀與原子熒光光譜儀，其更多地適用于超痕量分析與同位素的分析，且能與色譜儀聯(lián)用對不同價態(tài)的金屬元素進行分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀不僅具有高靈敏度、高準確性的特點，還具有應(yīng)用廣泛的特點。

2.4 電化學分析法

電化學分析法的原理是基于分析物在電極表面產(chǎn)生的電化學信號來測定其濃度的方法。電化學傳感器價格較為低廉，且具有操作簡單、反應(yīng)時間快、設(shè)備較小、方便攜帶及實時監(jiān)測等優(yōu)點。然而，這種檢測方法也同樣具有一定的缺點[6]。傳統(tǒng)的電化學工作站還需要專業(yè)打磨電極，不能滿足人們更加快速、簡便地檢測?；诟魑粚W者的不斷創(chuàng)新，絲網(wǎng)印刷電極的微流控電化學傳感器應(yīng)運而生，這種檢測方法只需要將絲網(wǎng)印刷電極與微流控結(jié)合的傳感器插入平板電腦即可實時監(jiān)測水質(zhì)中重金屬的含量，該法具有成本較低、不需要打磨電極、即用即拋、操作簡單和可批量生產(chǎn)等優(yōu)點。

2.5 原子光譜法

2.5.1 原子吸收光譜法

利用原子吸收光譜法測定食品中的重金屬含量是一種較為成熟的重金屬檢測方法，具有操作方便、檢測時間短、效率較高及檢測結(jié)果較為可靠等優(yōu)點。該方法適用于對重金屬含量過多的食品進行檢測，但并不適用于對一些耐高溫重金屬的檢測，如果對耐高溫的重金屬元素進行檢測，可能會使檢測結(jié)果有一定的偏差。

2.5.2 原子發(fā)射光譜法

原子發(fā)射光譜法具有反應(yīng)靈敏、便于選擇、檢測范圍廣及能夠同一時間對不同種類的重金屬元素進行檢測等優(yōu)點，且該方法也可以檢測同一個試樣中的眾多元素。試樣都有自己獨特的共振線，利用這些特征譜線可以同時檢測或分別檢測多種不同元素。該法還可直接檢測分析液態(tài)或固態(tài)樣品的元素含量，不用進行預(yù)處理。如果使用光電直讀光譜儀，則可以在短時間內(nèi)對數(shù)10種元素進行檢測，其檢測方法非常便捷高效，且檢測準確率較高。

2.6 試劑和試紙檢測

2.6.1 試劑檢測

由于原子光譜法等在重金屬元素檢測過程中，需要準備的時間較長，若是正處于人體食品重金屬中毒時，此種檢測技術(shù)會延誤中毒者接受治療的最佳時間，從而造成嚴重的不良后果。而采用試劑檢測技術(shù)，則能夠有效減少準備的時間，提高效率。其主要是因為顯色劑和重金屬二者經(jīng)過化學反應(yīng)會形成帶顏色的分子，從而使試劑的顏色也發(fā)生改變，其顏色越深則表示重金屬含量越多高。試劑檢測具有操作便捷、成本較低的優(yōu)點，且已逐漸在長時間的探索與實踐過程中形成了完善的、成熟的操作系統(tǒng)。

2.6.2 試紙檢測

將顯色劑直接滴在試紙的表面，通過與重金屬元素發(fā)生反應(yīng)，可明顯地觀察到試紙顏色發(fā)生變化。試紙檢測在操作上也十分簡捷、且對于重金屬的選擇較多，但在樣品處理方面還欠缺快捷的手段，因此，試紙檢測在食品重金屬檢測環(huán)節(jié)中的應(yīng)用相對來講仍存在一定的限制。

3 未來食品重金屬檢測技術(shù)的發(fā)展

當前，國內(nèi)在食品重金屬預(yù)處理技術(shù)上取得的成績具體表現(xiàn)為以下幾方面：①產(chǎn)品檢測管理方法不斷改進和持續(xù)優(yōu)化;②用于食品檢測分析的電子設(shè)備的功能越來越先進;③重金屬檢測預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展越來越好，取得了一定的進步。未來我國食品重金屬檢測的發(fā)展目標是設(shè)計研發(fā)更加精準、靈敏、快捷的檢測設(shè)備，并且應(yīng)該加強食品檢測方面的人才引進，加強對食品檢測人員專業(yè)技能的培養(yǎng)，以及對更加先進的食品檢測儀器的創(chuàng)新、推廣與

應(yīng)用。

4 結(jié)語

食物中的重金屬元素在食物鏈的各個環(huán)節(jié)中累積，人們食用后會對人體的各個器官造成傷害。目前食品中的重金屬含量越來越多，對人體健康以及環(huán)境造成的不良影響日益嚴重。因此，必須要加強對食品安全的檢測，加快檢測技術(shù)向食品中重金屬的消解、使用更加方便、技術(shù)逐漸優(yōu)化等目標，以避免食品中重金屬含量過多，從而保障人體健康。為實現(xiàn)這一目標，設(shè)計研發(fā)新的、更加高效的食品檢測技術(shù)是關(guān)鍵所在，同時將高效便攜儀器、車載儀器、溶劑提取及微波等樣品快速前處理技術(shù)與食品快速檢測技術(shù)結(jié)合起來，以降低食品中重金屬的含量，減少其對人體、對環(huán)境等的不利影響。

參考文獻

[1]呂建菁，張揚.食品中重金屬檢測前處理技術(shù)研究進展[J].中國食品添加劑，2020，31（8）：129-132.

[2]袁嫣昊，胡曙光，蘇祖儉，等.食品中重金屬檢測快速前處理技術(shù)研究進展[J].食品安全質(zhì)量檢測學報，2019，10（14）：4483-4491.

[3]沈濱.不同前處理方法檢測食品中的重金屬含量[J].商業(yè)故事，2019（7）：17-18.

[4]劉楠平，吳慧，嚴永紅，等.糧油與食品中重金屬檢測前處理方法進展[J].糧食與食品工業(yè)，2019，26（6）：69-71.

[5]范佳媛.糧食中重金屬檢測前處理方法的問題分析[J].農(nóng)家科技，2019（12）：228.

[6]鄒敏，段建坤，周毅，等.食品中重金屬檢測及樣品前處理方法綜述[J].現(xiàn)代食品，2019（6）：167-171.