原子吸收光譜法在食品重金屬元素檢測中的應用及實踐探討

◎ 郭雪梅，黃星琳

（1.柳州市質量檢驗檢測研究中心，廣西 柳州 545000；2. 河池市食品藥品認證審評中心，廣西 河池 547000）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人體中的重金元素攝入量也在不斷增加。如果人體中重金屬元素過量，會嚴重影響人的生長發(fā)育以及新陳代謝，甚至可能對人體造成致命的損傷。人在成長的過程中需要金屬元素，如鈣、鈉、鎂、鉀、鐵、鈷、銅和鋅等。除了上述這些元素外，鉛、汞、鉻以及鎘等元素如果被人們誤食，將會嚴重影響人體的新陳代謝。人體生長所必需的金屬元素在相關的食品安全標準中都有嚴格規(guī)定，如果這些金屬元素過量存在于人們日常用的食品中，將會對人體的免疫系統(tǒng)造成嚴重的影響。就目前來看，越來越多的人關注到了食品金屬元素的檢測。原子吸收光譜法具有操作便捷、選擇性好、精密度好、靈敏度高、準確度高、分析速度快以及應用廣泛等優(yōu)點，所以得到了越來越多消費者的青睞。特別是在最近幾年，原子吸收光譜檢測技術得到了迅速的發(fā)展。

1 原子吸收光譜法中食品重金屬檢測樣品前處理和測定

1.1 前處理

在消解樣品時，應保證試劑的純度必須是優(yōu)級純或色譜純，實驗室用水是一級純化水。分析器皿應選擇塑料材質的容量瓶、離心管以及消解管，分析器皿在使用前要在硝酸溶液（1+3）中浸泡過夜，然后用清水沖洗4~6 次，再用超純水潤洗4~6 次后自然晾干或者45 ℃干燥處理。盡量不選擇玻璃容器，因為玻璃器皿的成分復雜，在酸性條件下易與金屬元素發(fā)生反應從而影響測量結果。食品安全國家標準中樣品前處理的方法有微波消解法、干法灰化法、濕法消解法以及壓力罐消解法，對于食品重金屬檢測，日常檢驗會選擇微波消解或者濕法消解，但是濕法消解初期會產(chǎn)生大量有害氣體，試劑的使用量大，會造成空白值偏高；所以一般選擇微波消解法消化樣品，因為該方法用酸量少，消解完全且樣品損失少[1]。

1.2 測定

將消解后的待測試樣液定容于容量瓶，對待測的目標元素按照國家標準配制相應的標準曲線系列，采用曲線法定量，計算待測溶液中重金屬實際含量。

2 原子吸收光譜法的相關理論分析

原子吸收光譜法存有明顯的優(yōu)點，所以得到了越來越多消費者的關注。原子吸收光譜法的基本原理是對食品當中的氣態(tài)原子進行一定波長的光輻射，由于各種原子中電子的能級不同，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時，并且在完成一段時間的光輻射之后，可以選擇性地進行吸收[2]。試樣消化液進入原子吸收光譜儀中，溶液被霧化或者原子化后，吸收特定波長共振線，得到吸光度值，再根據(jù)吸光度與濃度關系計算試樣中被測目標元素的含量。因此，原子吸收光譜法在具體應用的過程中，可以針對不同的產(chǎn)品辨別出不同的金屬原子，并結合金屬原子的吸收能量，區(qū)別金屬的種類與含量。

2.1 火焰原子吸收光譜法

在應用火焰原子吸收光譜法檢測重金屬的過程中，被霧化后的食品試樣溶液會被噴入到火焰當中進行原子化[3]。火焰原子吸收光譜法可以快速檢測30 種以上的金屬元素，在具體應用的過程中不僅可以有效降低食品檢測的相關成本，還可以抵御其他因素的干擾，具有較強的安全性和可靠性，同時火焰原子吸收光譜儀在維護保養(yǎng)方面也相對簡單?；鹧嬖游展庾V法具體的原子化概率往往低于20%，所以在這種情況下，就需要比較多的食品樣本溶液。

2.2 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法就是指在具體應用的過程中，通過借助電流不斷加熱具有高阻值石墨管上的食品試樣溶液，進而將試樣進行原子化，隨后分析食品樣本溶液中所含有的金屬元素。石墨爐原子吸收光譜法可以有效提高原子化效率，相較于火焰原子吸收光譜法的20%來講，石墨爐原子吸收光法的原子化是火焰原子化器的100 ～1 000 倍，原子化率高。石墨爐原子吸收光譜法在對金屬元素進行測試的過程中，還可以減少火焰對于原子的稀釋作用，進而提高測試的靈敏度以及反應度[4]。就原子吸收火焰法來說，石墨爐法的檢出限低，對于檢測含量低的樣品具有較大的優(yōu)勢，它既可以減少樣本的成本和數(shù)量，還可以擴大應用的領域范圍。石墨爐原子吸收光譜法檢測的金屬元素范圍有限，還需要花費檢測工作人員大量的時間和精力。就目前來看，人們更加傾向于將火焰原子吸收光譜法與石墨爐原子吸收光譜法兩者進行綜合應用，從而互相補足其缺點。

2.3 冷原子吸收光譜法

在常溫下，金屬元素汞是液體，容易揮發(fā)。由于汞蒸氣對波長253.7 nm 的共振線具有強烈的吸收作用，相關工作人員通過酸消解樣品使汞轉化為離子狀態(tài)，在強酸介質中以氯化亞錫還原元素汞，載氣將元素汞吹入測汞儀，從而進行重金屬元素的分析測定。這樣不僅可以實現(xiàn)對食品當中汞金屬元素的定量分析，還可以實現(xiàn)對食品當中金屬元素的定性分析。食品中的金屬汞常以化合物的形式存在，所以食品檢測工作人員還需借助還原劑將食品中的汞化合物還原為金屬汞。在對食品進行重金屬元素檢測的過程中，如果食品中含有過量的汞元素，就可以選擇冷原子吸收光譜法。

3 原子吸收光譜法在食品重金屬檢測中的具體應用

3.1 蔬菜、水果中重金屬的檢測

在我國人們生活水平不斷提高的背景下，部分生產(chǎn)商家為了獲取更多的經(jīng)濟效益，降低成本，提高利潤，減少病蟲害對蔬菜、水果的影響，會使用大量的農(nóng)藥，結果導致生產(chǎn)的蔬菜、水果中有農(nóng)藥殘留。大多數(shù)農(nóng)藥都含有鉛、汞、鉻和鎘等金屬元素，這些金屬元素一旦被人們誤食，會嚴重影響人體的各項機能，可借助原子吸收光譜法對蔬菜、水果中的重金屬進行檢測。通過應用原子吸收光譜法檢測蔬菜水果中的重金屬元素，既可以保障蔬菜水果的安全性，同時可以有效杜絕重金屬元素對人體的傷害。

3.2 肉及肉制食品當中的重金屬元素檢測

人們的日常生活離不開肉制品，肉制品中含有一些鋅或鐵元素，這些元素對人體有利。但是不同的肉制品或同一類型的生物體內所含有的金屬元素不相同。所以針對這種現(xiàn)象，消費者通過應用原子吸收光譜法可以有效檢測肉制品中的重金屬元素含量，從而進行合理的選擇和判斷。例如，家豬和野豬生長方式、生活環(huán)境有很大區(qū)別，所以家豬與野豬肉中的鋅元素以及鐵元素含量有較為明顯的差別。消費者可借助原子吸收光譜法精準地判斷兩者肉中所含有的鐵元素和鋅元素。此外，借助原子吸收光譜法不僅可以檢測豬體內的金屬元素，還可以了解豬肉的營養(yǎng)價值，為人們高效利用豬肉奠定良好的基礎。為了提高檢測結果的準確性，人們可以輔助應用其他檢測方法[5]。在進行重金屬檢測的過程中，可以應用原子吸收光譜法，輔助增加懸浮液檢測方法。隨著我國時代的進步，社會的發(fā)展，食品安全檢測技術也在不斷發(fā)展，原子吸收光譜法在檢測食品重金屬領域得到了大量的應用。原子吸收光譜法不僅可以有效預防一些重金屬含量比較高的肉制品進入市場，還可以幫助消費者合理選擇市場上的肉制品，進而為消費者的身體健康保駕護航。

3.3 水產(chǎn)動物及其制品中重金屬的檢測

生活中，人們會經(jīng)常食用水產(chǎn)動物及其制品，水產(chǎn)動物種類繁多，但是具有食用價值的主要有魚類、鯨類、甲殼類、軟體類和海龜類，其脂肪含量低，具有豐富的蛋白質和維生素A、維生素D。無論是淡水魚類還是海產(chǎn)類，重金屬污染都比較嚴重，常見的有汞、鉛、鉻、鎘元素等重金屬元素。重金屬通過食物鏈進入人體，不斷在人體內蓄積，并與人體內的蛋白質發(fā)生反應，危害人體健康。與火焰原子吸收光譜法相比，石墨爐原子吸收光譜法標準曲線系列濃度低，故選用石墨爐原子吸收法檢測重金屬含量低的樣品更加準確。隨著人們生活水平的提高，相關部門要加強進口以及對本土水產(chǎn)動物安全風險的監(jiān)測，只有檢驗合格的綠色水產(chǎn)品，才可以進入市場流通，繼而保證消費者的健康安全[6]。

3.4 糧食當中重金屬的檢測

糧食中存在鎘、汞、砷和鉻等重金屬污染，其中又以鎘污染為首。在農(nóng)作物的生長發(fā)育過程中，許多工業(yè)廢氣由于自然沉降將重金屬蓄積于土壤中；工業(yè)廢水排入地表水或者滲入地下水，污染了水源和土壤，再通過灌溉、種植等途徑，使農(nóng)作物在生長過程中對重金屬進行富集。這些重金屬元素的存在不僅會影響農(nóng)作物的生長和發(fā)育，還會對人體造成較為嚴重的損害?！妒称钒踩珖覙藴?食品中污染物限量》（GB 2762—2017）規(guī)定，稻谷、糙米、大米中鎘的限量值不能超過0.2 mg·kg-1。食品重金屬檢測人員在應用原子吸收光譜法進行檢測時，還可以依托其他的輔助方法進行重金屬元素的檢測，如電感耦合等離子體質譜法、等離子體發(fā)射光譜法等。采取不同的檢測方法對食品中不同的重金屬元素進行檢測，所得結果的精準度也存在著一定的差別。例如，與其他檢測方法相比，石墨爐原子吸收光譜法檢測的金屬鎘元素含量精準度較高；而在對食品中的金屬鋁元素進行檢測的時，應用石墨爐原子吸收光譜法的精準度相對較低。因此要強化糧食產(chǎn)品的質量安全監(jiān)督和國家糧食儲備專項抽檢檢測，切實守護好廣大消費者的“米袋子”。

4 結語

在科學技術不斷進步與發(fā)展的當下，人們在對食品當中的重金屬元素進行檢測時，要嚴格按照國家相關標準認真處理樣品，了解掌握好原子吸收光譜儀的原理以及實際檢測過程中的正確使用儀器操作。通過借助原子吸收光譜法，既提高了重金屬元素檢測的效率，同時提高了重金屬檢測的精準度，所以原子吸收光譜法值得在食品重金屬檢測方面進行推廣和應用。