食品添加劑中重金屬元素前處理與檢測(cè)方法

張?jiān)隼?/p>

近年來，食品添加劑中重金屬超標(biāo)事件越來越多，由此引發(fā)的食品安全問題引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，更加劇了人們對(duì)食品安全問題的不滿和擔(dān)憂。重金屬元素會(huì)抑制人體正常的生理活動(dòng)，使人體的細(xì)胞組織出現(xiàn)金屬中毒問題，從而影響人體健康。若嬰幼兒服食重金屬超標(biāo)食物，還會(huì)出現(xiàn)生長緩慢、智力異常等問題。為此，國有關(guān)的食品安全管理規(guī)劃著重提出了對(duì)食品添加劑中重金屬管理的要求和目標(biāo)，并通過檢測(cè)的方式來提高食品安全檢驗(yàn)?zāi)芰Γ訌?qiáng)對(duì)食品安全風(fēng)險(xiǎn)的管控。

在食品檢測(cè)中，重金屬檢測(cè)是非常重要的內(nèi)容，但食品添加劑中重金屬元素的殘留情況較為復(fù)雜，增加了重金屬元素前處理與檢測(cè)的工作難度。再加上傳統(tǒng)的重金屬前處理技術(shù)雖然種類繁多，但是大多煩瑣且耗時(shí)較長，很難滿足當(dāng)前食品添加劑中重金屬檢測(cè)的需求?；诖?，本文就食品添加劑中重金屬元素前處理與檢測(cè)方法進(jìn)行探究，以期為食品重金屬檢測(cè)工作提供一定的參考。

一、食品添加劑中重金屬的來源和危害

食品添加劑是指為改善食品品質(zhì)和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學(xué)合成或天然物質(zhì)。隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，食品添加劑已經(jīng)成為現(xiàn)代食品工業(yè)的重要組成部分，也已經(jīng)成為食品工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和科技創(chuàng)新的重要推動(dòng)力。但如果對(duì)食品添加劑中重金屬含量的檢測(cè)不到位，就會(huì)導(dǎo)致其含量超標(biāo)而出現(xiàn)重金屬污染。

重金屬污染對(duì)人體具有較大的危害性，如果人體攝入的重金屬含量較少，雖然不會(huì)第一時(shí)間對(duì)人體造成危害，但攝入的重金屬卻會(huì)在人體內(nèi)累積，當(dāng)人體內(nèi)的重金屬含量達(dá)到一定程度后，就會(huì)對(duì)身體健康造成危害。從目前已發(fā)現(xiàn)的食品添加劑重金屬污染問題來看，其主要包含的成分是鉛、汞、砷、鎘等物質(zhì)，這些物質(zhì)在食品的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、銷售等環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)。

1.鉛污染。鉛主要產(chǎn)生于陶瓷制成的食品容器內(nèi)，如果在該類食品容器制作過程中加入的鉛過量，用這類容器儲(chǔ)存食物時(shí)，食物就可能會(huì)受到重金屬污染。鉛被人體吸收后會(huì)破壞人體的血液循環(huán)系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)，使人們出現(xiàn)貧血、發(fā)育緩慢、神經(jīng)衰弱等病癥。

2.汞污染。汞是目前食品添加劑重金屬污染的主要成分之一，為提高防腐效果，生產(chǎn)企業(yè)往往會(huì)在食品添加劑中添加汞物質(zhì)，一旦汞含量超標(biāo)，就會(huì)導(dǎo)致食品出現(xiàn)汞金屬污染。一旦這類物質(zhì)被人體吸收后，就會(huì)對(duì)人體內(nèi)的肝臟等器官造成威脅，加劇人體器官的衰竭速度。

3.砷污染。在食品添加劑中添加砷物質(zhì)，主要是為了改變食品的色和味，使食品更有吸引力。這樣的食品被人們食用后，會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)砷中毒問題，并且引發(fā)神經(jīng)衰弱和腸胃炎等疾病。

4.鎘污染。在食品添加劑中添加鎘物質(zhì)，主要是為了提高食物防腐效果，延長食物的售賣時(shí)間。鎘通過食品進(jìn)入到人體內(nèi)，并且積蓄在肝、腎、心等組織器官內(nèi)，使這些組織器官慢慢出現(xiàn)病變，加速器官衰竭，引起一系列慢性疾病或慢性中毒問題。

二、食品添加劑中重金屬元素前處理方法

現(xiàn)代食品添加劑重金屬檢測(cè)所面臨的樣本性質(zhì)的復(fù)雜程度是前所未有的，分析的對(duì)象不但包括氣、液、固相中的所有物質(zhì)，而且往往以多相形式存在;其組成不但復(fù)雜，而且測(cè)定時(shí)往往相互干擾，被檢測(cè)物的濃度要求越來越低，穩(wěn)定性隨時(shí)變化，給分析帶來了一系列困難，尤其是在各種環(huán)境下與生物樣本采集后直接進(jìn)行檢測(cè)的可能性很小，一般都要經(jīng)過樣本制備與前處理以后才能進(jìn)行測(cè)定。

在對(duì)食品添加劑進(jìn)行重金屬含量檢測(cè)時(shí)，需要選取恰當(dāng)?shù)那疤幚矸椒ǎ源_保檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前常用的前處理方法有干灰化法、濕消解法、高壓消解法、微波消解和萃取法等，雖然它們都有自身的特點(diǎn)與作用，但是也存在一定的應(yīng)用缺陷。例如，干灰化法的檢驗(yàn)時(shí)間過長，會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性造成一定影響;濕消解法容易受到環(huán)境的干擾，從而影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性;高壓消解法的檢驗(yàn)工序復(fù)雜，操作成本較高;微波消解法不能對(duì)檢驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

1.干灰化法。運(yùn)用干灰化法進(jìn)行重金屬元素檢測(cè)時(shí)，一般通過高溫灼燒的方式來破壞待測(cè)樣品中的有機(jī)物，經(jīng)過一系列的處理方法后會(huì)留下部分殘?jiān)?，這部分剩余殘?jiān)鼊t是待測(cè)樣品中的無機(jī)物，將其用水或酸進(jìn)行溶解，配備出待檢測(cè)的溶液，最后對(duì)溶液進(jìn)行檢測(cè)即可。干灰化法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、空白值低，但檢驗(yàn)時(shí)間較長，容易受到其他物質(zhì)的污染，從而造成檢驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確，并且有些金屬元素會(huì)在高溫下?lián)]發(fā)，因此干灰化法并不適用于所有的金屬元素檢測(cè)。

2.濕消解法。與干灰化法不同，運(yùn)用濕消解法進(jìn)行重金屬元素檢測(cè)時(shí)需要在低溫的環(huán)境下展開，然后運(yùn)用無機(jī)酸、強(qiáng)氧化劑等物質(zhì)破壞待測(cè)樣品的有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的形態(tài)。在運(yùn)用濕消解法時(shí)，所選用的氧化劑和氧化性酸主要有濃硝酸、濃硫酸、高氯酸、高錳酸鉀等。需要注意的是，單一酸的分解能力不足，無法對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行完全分解，而且在這一過程中還存在一定的危險(xiǎn)性，因此要根據(jù)樣品選擇適合的酸，并聯(lián)合使用兩種或兩種以上的強(qiáng)酸和氧化劑。在實(shí)驗(yàn)過程中，要注意對(duì)溫度的控制，以確保樣品內(nèi)有機(jī)物的快速消解。濕消解法的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，加熱溫度較低，能夠處理大批樣品，還解決了干灰化法中容易揮發(fā)元素的損失問題，因此應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。不過，濕消解法也存在一定的缺陷，即對(duì)樣品進(jìn)行消解的時(shí)間較長，在使用強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑時(shí)容易發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)，檢測(cè)過程中還會(huì)產(chǎn)生較大的環(huán)境污染問題。

3.高壓消解法。高壓消解法主要運(yùn)用的設(shè)備是高壓罐，通過在外部加熱高壓罐所產(chǎn)生的高溫高壓對(duì)待測(cè)食品樣品進(jìn)行消解，將其轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的樣品形態(tài)。高壓消解法的優(yōu)點(diǎn)是所使用的設(shè)備成本較低，操作程序簡單，能夠批量處理樣品，而且高壓消解法的分解能力十分強(qiáng)大，能夠完全消解樣品，避免了元素?fù)]發(fā)造成的損失問題。不過，高壓消解法也存在一定的缺點(diǎn)，即消解時(shí)間較長，高壓過程的安全性無法得到有效保障，對(duì)于高壓罐的密封性要求較高，而且隨著高壓罐的反復(fù)使用，其密封性能會(huì)降低，所溢出來的酸蒸汽還會(huì)對(duì)高壓罐造成腐蝕，從而影響檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.微波消解法。微波消解法主要是利用微波產(chǎn)生的熱效應(yīng)來破壞待檢測(cè)樣品內(nèi)的有機(jī)物，它結(jié)合了濕消解法與高壓消解法的特性，形成了獨(dú)特的內(nèi)加熱方法。微波消解法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠加快樣品的分解速度，減少元素?fù)]發(fā)帶來的損失，所消耗的試劑量較少，操作簡單，處理效率高，對(duì)環(huán)境污染較小。然而，微波消解法也存在一定的缺點(diǎn)，即不能對(duì)消解過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)驗(yàn)過程中所需要的成本較高，實(shí)驗(yàn)時(shí)還存在一定的安全隱患。

5.萃取法。萃取法是利用化合物在兩種互不相溶的溶劑中不同的溶解度或分配系數(shù)，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中，經(jīng)過反復(fù)多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來。萃取法的優(yōu)勢(shì)在于靈活性較強(qiáng)，萃取過程中所有操作都在常溫下進(jìn)行，操作簡單易學(xué)，而且萃取法還是一種新型的分離凈化方法，實(shí)驗(yàn)過程中無毒無污染，特別適用于食品安全檢測(cè)。但萃取法也存在一定的缺點(diǎn)，即兩相界面可能產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，導(dǎo)致溶質(zhì)的損失。

三、食品添加劑中重金屬元素的檢測(cè)技術(shù)

1.顯色技術(shù)。顯色技術(shù)主要可以分為對(duì)比顯色法與分光光度法。運(yùn)用對(duì)比檢測(cè)法檢測(cè)重金屬元素會(huì)用到硫化氫，其在酸性條件下能夠與被檢測(cè)溶液中的重金屬元素發(fā)生反應(yīng)，但硫化氫含有毒素，屬于有毒氣體，在運(yùn)用對(duì)比顯色法時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，因此這種方法的使用范圍較小。運(yùn)用分光光度法進(jìn)行重金屬元素檢測(cè)時(shí)主要運(yùn)用噻吩甲酰三氟丙酮，其在酸性條件下能夠與食品添加劑中的重金屬元素進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使待檢測(cè)液體呈現(xiàn)出藍(lán)色，然后通過光度計(jì)算的方式測(cè)量其波長，并測(cè)算有關(guān)回收率。在分析比較對(duì)比顯色法與分光光度法后不難發(fā)現(xiàn)，分光光度法的檢測(cè)優(yōu)勢(shì)更為明顯，檢測(cè)效果也較好。

2.電化學(xué)分析法。電化學(xué)分析法出現(xiàn)的時(shí)間較早，其檢驗(yàn)原理主要是觀察被檢測(cè)樣品在溶液中的電化學(xué)性質(zhì)和變化。電化學(xué)分析法的優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)儀器裝置較小，檢測(cè)方法簡單易上手，能夠進(jìn)行自動(dòng)化、連續(xù)化的分析，檢測(cè)局限性較低，適用于多種重金屬元素的檢測(cè)工作。

3.免疫分析法。免疫分析法也是檢測(cè)重金屬元素的有效方法之一，其主要工作原理是將被檢測(cè)樣品中的重金屬離子與合適的化合物融合，從而產(chǎn)生反應(yīng)原性，然后將與樣品融合的化合物質(zhì)連接到載體蛋白上產(chǎn)生出特異性抗體，最后通過檢驗(yàn)這種抗體分析食品樣品中所含有的重金屬元素以及含量。在實(shí)驗(yàn)過程中，需要注意樣品與化合物的融合程度。免疫分析法的優(yōu)點(diǎn)在于靈敏度較高，雖然在我國推廣免疫分析法的力度較弱，但是在國外已經(jīng)成功證明了免疫分析法的可行性，能夠檢測(cè)液體檢測(cè)樣品中的汞、鉛等物質(zhì)。

綜上所述，人們對(duì)于食品安全問題的關(guān)注度越來越高，而食品添加劑中重金屬含量超標(biāo)會(huì)對(duì)人體健康帶來危害。因此，有關(guān)部門必須提高對(duì)食品安全的重視程度，加強(qiáng)對(duì)食品添加劑重金屬檢測(cè)的力度。同時(shí)，為了提高食品安全性，在對(duì)食品添加劑進(jìn)行重金屬元素檢測(cè)時(shí)，需要根據(jù)檢測(cè)樣品的種類，選擇合適的前處理技術(shù)以及檢測(cè)方法，以此提高食品添加劑重金屬檢測(cè)的準(zhǔn)確性，確保人們“舌尖上的安全”。