原子吸收光譜法在食品重金屬檢測(cè)中的實(shí)踐探討

高木娣

（濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)區(qū)疾病預(yù)防控制中心，山東濟(jì)南 251400）

食品安全與人們的身體健康息息相關(guān)，如不加以重視就可能造成大量人員患病乃至死亡。利用原子吸收光譜法測(cè)定食品中重金屬元素含量對(duì)保障食品質(zhì)量和消費(fèi)者的安全有著非常重要的作用，同時(shí)也是進(jìn)行食品安全指導(dǎo)以及倡導(dǎo)健康飲食的重要途徑之一。這說(shuō)明分析原子吸收光譜法在食品重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用非常有意義。

1 食品中重金屬的來(lái)源及危害

食品中的重金屬主要來(lái)自兩個(gè)方面：①食品加工的原材料，這些原材料受到重金屬的嚴(yán)重污染，導(dǎo)致原材料中重金屬元素的大量存在；②在產(chǎn)品的生產(chǎn)加工過(guò)程中添加了一些重金屬元素。此外，由于人類活動(dòng)產(chǎn)生的廢水、廢氣等對(duì)環(huán)境也會(huì)造成危害。目前我國(guó)已發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的主要重金屬污染元素有汞、鎘、鉛、鉻和砷等。其中以汞為代表的元素被廣泛用于食品添加劑、制藥工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)。隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變，越來(lái)越多的消費(fèi)者開(kāi)始關(guān)注食品安全。重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)，可導(dǎo)致多種疾病如癌癥、心血管疾病、糖尿病、腎炎及哮喘等，給人們帶來(lái)巨大的生命威脅，也對(duì)食品安全造成了極大的挑戰(zhàn)。各類食品中重金屬元素的種類及含量存在差異，若機(jī)體攝入重金屬元素偏少，對(duì)機(jī)體的影響不大，但若長(zhǎng)期或者一次性攝入過(guò)多，可對(duì)機(jī)體各系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，甚至導(dǎo)致中毒[1]。

2 原子吸收光譜法的測(cè)定和分類

2.1 測(cè)定

針對(duì)待測(cè)重金屬元素的測(cè)試需求，制備測(cè)試溶液并采用不同儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試各溶液相應(yīng)吸光度并繪制吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。若檢測(cè)溶液不合格，要更換新的待測(cè)樣品，重新配制檢測(cè)溶液并測(cè)量，這樣就增加了工作時(shí)間。因此，選擇合適的儀器是至關(guān)重要的。

2.2 分類

2.2.1 冷原子吸收光譜法

冷原子吸收光譜法主要可用于檢測(cè)食品中重金屬汞。它是利用鹽酸羥胺與二氧化錫發(fā)生反應(yīng)，使汞離子發(fā)生還原反應(yīng)。金屬汞通過(guò)氣流法將汞蒸氣吸入石英吸管內(nèi)進(jìn)行測(cè)定，該方法操作簡(jiǎn)單，原子吸收量大，可用于重金屬汞元素的分析。綜合分析表明，冷原子吸收光譜法具有更高的檢測(cè)水平與準(zhǔn)確度，特別是在汞元素的檢測(cè)中，結(jié)果具有更高的準(zhǔn)確性[2]。

2.2.2 火焰原子吸收光譜法

對(duì)原子吸收光譜方法來(lái)說(shuō)，火焰原子吸收光譜方法是目前使用最廣泛的一種方法，它需要通過(guò)光源輻射來(lái)獲取待測(cè)的重金屬元素，而需要通過(guò)蒸汽帶動(dòng)基態(tài)原子吸收待測(cè)的特征光譜的光線。這樣就可以通過(guò)特征譜線的光削弱范圍來(lái)把握重金屬元素的具體量，該方法使用時(shí)基本不受客觀因素干擾，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，操作流程更加方便。

2.2.3 石墨爐原子吸收光譜法

針對(duì)待測(cè)重金屬元素性質(zhì)，選用最適合的石墨材料制作杯狀或者管狀等各種形狀霧化器，然后通電升溫，利用原子吸收生成來(lái)檢測(cè)重金屬元素。在標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法基礎(chǔ)上提出了新方法，即在杯狀及管狀結(jié)構(gòu)中加入一定濃度的重鉻酸鉀溶液以改變其pH值，從而得到相應(yīng)的分析結(jié)果。與標(biāo)準(zhǔn)工作曲線法相比較，該方法具有更低的檢出限及更好的線性響應(yīng)，而且操作簡(jiǎn)單方便，成本低廉，適用于大批量樣品檢測(cè)。

2.2.4 氫化物原子吸收光譜法

在酸性環(huán)境中，硼氫化鉀能夠促進(jìn)砷的轉(zhuǎn)化，加速AsH3氣體的產(chǎn)生。在此條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)霧化器中原子砷的濃度和溫度，可以獲得不同特征吸收波長(zhǎng)下的原子吸光度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬砷的準(zhǔn)確測(cè)定。通常使用氫化物原子吸收光譜法要求待測(cè)重金屬元素必須經(jīng)過(guò)分離和富集，以免外部客觀因素給測(cè)試過(guò)程帶來(lái)負(fù)面影響，以提高測(cè)試結(jié)果的精度。

3 原子吸收光譜法測(cè)量結(jié)果的影響因素

3.1 分析容器

用于重金屬元素檢測(cè)的容器主要是玻璃容器，但玻璃容器檢測(cè)時(shí)可能會(huì)與溶液中的金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此檢測(cè)工作中要使用聚四氟乙烯容器。酸液對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響較大，因此為了保證分析容器的準(zhǔn)確性及清潔度，必須采用原子吸收光譜法對(duì)其進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于不同種類的酸體系來(lái)說(shuō)，其酸度都不一樣。而鹽酸、硫酸、硝酸和氨氣等物質(zhì)，它們本身具有較強(qiáng)的腐蝕性，所以在制備分析容器時(shí)要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成。在實(shí)際的檢測(cè)工作中，由于受到多種因素的影響，會(huì)導(dǎo)致容器中含有一定的化學(xué)殘留。因此在制作測(cè)試容器時(shí)，需要嚴(yán)格控制原材料和制造工藝等條件；同時(shí)也要求制作人員掌握相應(yīng)的技術(shù)知識(shí)，才能確保制出合格的樣品。注意一定要先用專用清洗劑洗凈，再用去離子水漂洗，最后再進(jìn)行烘干，避免給下一步質(zhì)量檢查帶來(lái)不利。

3.2 試樣的前處理過(guò)程

目前可以應(yīng)用在樣品前處理操作中的消解措施有很多種，包括微波法、濕法和干法，消解措施的選擇和使用會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在實(shí)際工作中需要根據(jù)不同樣品性質(zhì)來(lái)選擇相應(yīng)的消解手段進(jìn)行預(yù)處理。其中，濕法與干法是目前最常用到的兩種方式，分別適用于金屬類與非金屬類樣品分析。干式消解對(duì)低沸點(diǎn)、揮發(fā)性元素具有較好的消解作用，而微波消解對(duì)微量元素有很好的消解作用，但由于濕法消解需要一定的加熱環(huán)境才能達(dá)到理想的消解效率，因此在實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)影響最終的消解效果。所以，要針對(duì)重金屬元素具體類型來(lái)選擇適宜消解方法。

3.3 干擾物質(zhì)

對(duì)食品中重金屬元素進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，氯化鉀與氯化鈉干擾較大。在灰化階段，各種干擾物質(zhì)對(duì)待測(cè)元素的干擾較小，有利于開(kāi)展后續(xù)的檢測(cè)工作，而在霧化階段則會(huì)產(chǎn)生一定程度上的干擾。在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液直接稀釋法以及火焰原子吸收分光光度法對(duì)多種金屬離子進(jìn)行測(cè)定。其中，重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液直接稀釋法對(duì)各類重金屬有良好的抗干擾能力。因此在檢測(cè)不同重金屬元素時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理應(yīng)用基質(zhì)改良劑，并進(jìn)行空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，避免其他因素影響檢測(cè)結(jié)果。

4 檢測(cè)注意事項(xiàng)

4.1 環(huán)境溫度

已有的火焰原子吸收法檢測(cè)流程較為完善，但其存在操作煩瑣等問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需消耗大量的人力與物力才能完成對(duì)食品安全質(zhì)量進(jìn)行有效監(jiān)控和分析。同時(shí)，該方法也容易受到外界干擾而使結(jié)果產(chǎn)生誤差?；鹧嬖游辗ㄒ虿僮骱?jiǎn)單、快速等優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的食品檢測(cè)機(jī)構(gòu)所采用，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些問(wèn)題需要解決。影響檢測(cè)效果的因素很多，其中最重要的是環(huán)境溫度。環(huán)境溫度太低或者太高都會(huì)使被檢測(cè)元素的基態(tài)原子發(fā)生電離，從而導(dǎo)致檢測(cè)精度下降，如果環(huán)境溫度太高則會(huì)引起基態(tài)原子的電離現(xiàn)象，從而使檢測(cè)的靈敏度降低。

4.2 外在因素

使用氫化物原子吸收光譜法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，外界因素很容易影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。其中最重要的是儀器本身固有的誤差和人為操作不當(dāng)引起的系統(tǒng)誤差，這些都將嚴(yán)重影響到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精密度和準(zhǔn)確度，從而降低了分析結(jié)果的可靠性，使其失去應(yīng)用價(jià)值。因此，在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)盡可能排除外界干擾，嚴(yán)格按照所設(shè)程序?qū)χ亟饘僭剡M(jìn)行檢測(cè)。

4.3 冷原子吸收光譜法注意事項(xiàng)

冷原子吸收光譜法雖然取得了較好效果，但是局限性非常大。例如，靈敏度低；樣品中存在的干擾物質(zhì)多而復(fù)雜，不能用于痕量分析等。近年來(lái)，人們采用一些新方法來(lái)提高冷原子熒光光譜分析靈敏度和選擇性，其中以等離子體增強(qiáng)技術(shù)最為活躍。等離子體是一種強(qiáng)電子流，具有高電離度、高能量密度以及強(qiáng)烈的表面等離子激光效應(yīng)。它僅能探測(cè)汞元素，探測(cè)時(shí)需用氯化錫或者烴基胺鹽酸鹽還原并依此測(cè)定原子吸收。

4.4 石墨爐法注意事項(xiàng)

若采用石墨爐開(kāi)展檢驗(yàn)工作時(shí)，應(yīng)確保石墨爐的各項(xiàng)指標(biāo)都能夠充分滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且石墨爐自身具有良好的品質(zhì)。目前市場(chǎng)上所使用的石墨爐有進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)2種，通過(guò)對(duì)這2種石墨爐進(jìn)行對(duì)比可知，國(guó)產(chǎn)石墨爐質(zhì)量較好。此外，石墨爐測(cè)試靈敏度高、范圍廣，因此測(cè)試下限低、測(cè)試效果好，但是僅能測(cè)試單一元素而無(wú)法同時(shí)測(cè)試幾種重金屬元素[3]。

5 原子吸收光譜法在食品重金屬檢測(cè)中的實(shí)踐

5.1 飲料重金屬元素檢測(cè)

在酒精飲料生產(chǎn)中，為增加飲料的多樣性，各種酒精飲料需加入各種食品添加劑，然而多數(shù)食品添加劑中均含有重金屬元素[4]。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全，應(yīng)嚴(yán)格控制其元素含量，采用石墨爐原子發(fā)射光譜法測(cè)定樣品中鈣、鎂、鐵、錳、鋅、銅和鋁等元素的含量，并對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析。由于不同類型食品的成分不一，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定差異。因此，要建立一個(gè)合理有效的分析方法，需要將食品樣品進(jìn)行預(yù)處理，才能得到準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。通過(guò)重金屬元素檢測(cè)方法研究，確立適合白酒和飲料類食品中重金屬元素檢測(cè)分析的方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)食品中重金屬元素進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)定。

5.2 肉制品重金屬元素檢測(cè)

肉制品中重金屬元素主要包括鉛、鎘和鋅，為確保肉制品中各種重金屬元素含量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，肉制品投放市場(chǎng)之前要對(duì)其中重金屬進(jìn)行測(cè)定，從而確保肉制品質(zhì)量合格。重金屬元素超標(biāo)會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)很大危害，因此相關(guān)部門(mén)應(yīng)加大對(duì)肉制品中重金屬元素的檢測(cè)力度。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的肉制品都含有不同程度的重金屬元素。豬肉中重金屬元素超標(biāo)不僅影響了豬肉本身的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且也降低了人們食用豬肉產(chǎn)品的安全性。為提高豬肉中重金屬檢測(cè)的準(zhǔn)確性，可輔以懸浮技術(shù)等其他手段，用于豬肝中鋅的檢測(cè)。

5.3 谷物、水果及蔬菜重金屬元素檢測(cè)

糧食作物和果蔬在生長(zhǎng)過(guò)程中，為了保證質(zhì)量和提高產(chǎn)量，一般要適當(dāng)施用農(nóng)藥、化肥或其他化學(xué)藥劑并加以維持，因此若吃蘋(píng)果、黃瓜等不需去皮的果蔬，人體攝入重金屬元素過(guò)多的可能性較大?；鹧嬖游展庾V法具有操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，但在樣品前處理及消解處理過(guò)程中易使樣品中的鉛元素進(jìn)入人體，對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)有一定危害[5]。不同種類的谷物對(duì)重金屬元素的吸收存在差異，因此應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的重金屬元素檢驗(yàn)方法，以增強(qiáng)檢驗(yàn)結(jié)果的可靠性和實(shí)用性。

6 結(jié)語(yǔ)

為確保消費(fèi)者食品安全，需要在食品進(jìn)入銷(xiāo)售市場(chǎng)前對(duì)其重金屬元素做相應(yīng)檢測(cè)以掌握其含量情況，以免其超標(biāo)而對(duì)人體造成危害。檢測(cè)人員應(yīng)熟悉原子吸收光譜儀的原理及特點(diǎn)，避免因操作不當(dāng)造成測(cè)試結(jié)果誤差，同時(shí)也要了解原子吸收光譜法在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。在具體應(yīng)用中需要根據(jù)具體情況確定測(cè)定范圍，正確使用儀器，做好數(shù)據(jù)處理工作，測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量保持標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)穩(wěn)定性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)對(duì)測(cè)試樣品按不同條件進(jìn)行處理，合適的檢測(cè)方法能使結(jié)果更加準(zhǔn)確有效。