食品中常見重金屬污染的檢測技術(shù)

劉位杰

摘 要：本文闡述了食品中常見重金屬的來源與危害，并重點介紹了現(xiàn)階段常用于食品重金屬檢測的技術(shù)手段，包括原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法、酶聯(lián)免疫吸附檢測法和紫外分光光度法等，為判斷食品是否安全提供事實依據(jù)，為保障食品安全、促進食品行業(yè)健康發(fā)展提供有益幫助。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；原子吸收光譜法；酶聯(lián)免疫吸附檢測技術(shù)

Abstract： This paper describes the sources and hazards of common heavy metals in food， and focuses on the technical means commonly used in the detection of heavy metals in food at present， including atomic absorption spectrometry， X-ray fluorescence spectrometry， enzyme-linked immunosorbent assay and ultraviolet spectrophotometry， so as to provide a factual basis for judging whether food is safe. To ensure food safety and promote the healthy development of the food industry to provide beneficial help.

Keywords： heavy metal pollution; atomic absorption spectroscopy; enzyme linked immunosorbent assay technology

食品安全是社會各界普遍關(guān)注的焦點話題，近年來食品重金屬超標(biāo)事件層出不窮，食品重金屬檢測對保障食品安全、促進食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。經(jīng)過多年的技術(shù)積累以及現(xiàn)代分析儀器的快速發(fā)展，目前在食品檢測領(lǐng)域常用的技術(shù)方法有若干種。常規(guī)檢測技術(shù)有原子吸收光譜法、高效液相色譜法、酶分析法、免疫分析法和納米粒子比色法等。在了解各類檢測技術(shù)的適用范圍、檢測精度、技術(shù)難度、檢測成本的基礎(chǔ)上，選擇合適的檢測技術(shù)進行食品樣品中重金屬含量的測定，才能為食品質(zhì)量監(jiān)管提供科學(xué)依據(jù)，維護食品安全。

1 食品中常見重金屬的來源與危害

1.1 食品中的鉛污染

鉛是一種對人體健康危害嚴(yán)重的重金屬，主要影響人體的造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，長期攝入鉛含量超標(biāo)的食品，可能會導(dǎo)致貧血、神經(jīng)衰弱、食欲不振等癥狀，嚴(yán)重者會出現(xiàn)腎功能衰竭、麻痹性癡呆等。兒童對鉛尤其敏感，鉛中毒會造成兒童發(fā)育遲緩、智力低下。食品中重金屬鉛的來源主要有以下途徑。①外界環(huán)境中鉛的附著或滲透。工廠排放含鉛廢水后，周邊土地上種植的蔬菜、糧食會吸收土壤中的鉛，造成鉛含量超標(biāo)。同樣的，汽車尾氣中也含有大量的鉛，公路兩側(cè)的農(nóng)田中種植的農(nóng)作物也容易出現(xiàn)鉛超標(biāo)情況，這些小麥、水稻等被加工成食品后，出現(xiàn)食品重金屬污染的情況。②盛放食物的餐具或者是食品包裝中含有鉛，長期與食品接觸后導(dǎo)致食品中鉛含量超標(biāo)。例如，色彩艷麗的瓷器或者是由馬口鐵、搪瓷、鉛合金等材料制作的食品容器等，都是導(dǎo)致食品鉛含量超標(biāo)的主要原因。③在制作食品過程中加入的添加劑中含有鉛。

1.2 食品中的鎘污染

鎘是食品重金屬污染中最常見的一類重金屬，根據(jù)臨床表現(xiàn)的不同又可分為急性鎘中毒、慢性鎘中毒等不同類型。急性癥狀多表現(xiàn)為惡心、腹痛、嘔吐、全身乏力和肌肉疼痛，嚴(yán)重者會因為急性腎功能衰竭而面臨生命危險；慢性癥狀多表現(xiàn)為多器官慢性損傷，如腎小管重吸收障礙、肺纖維化和骨質(zhì)疏松等。食品中重金屬鎘的來源主要有以下途徑。①工業(yè)污染和重金屬富集導(dǎo)致食品鎘污染。鎘是一種重要的工業(yè)原料，工廠排放的廢水中含有重金屬鎘。鎘在自然環(huán)境下難以降解，被植物吸收后，通過食物鏈的富集作用，導(dǎo)致食品中鎘含量超標(biāo)。例如，含鎘廢水排放到河流中，河流中水藻體內(nèi)含有鎘，水藻被魚蝦食入后，在魚蝦體內(nèi)富集，進一步增加了鎘濃度，這些魚蝦食品中就會出現(xiàn)嚴(yán)重的鎘超標(biāo)。②使用不合格化肥或者是濫用化肥。正常情況下，磷肥、鉀肥中鎘含量較低。但是，有些劣質(zhì)化肥中鎘含量超過標(biāo)準(zhǔn)，或者是農(nóng)戶過量施入化肥，都會導(dǎo)致農(nóng)作物中鎘含量超標(biāo)，進而引起食品中的鎘污染。

1.3 食品中的砷污染

食品中的砷多以砷化物的形式存在，如三氧化二砷、二硫化砷等。根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）中的相關(guān)規(guī)定，谷物中無機砷限量值為0.2 mg·kg-1，新鮮蔬菜中無機砷的含量限值為0.5 mg·kg-1，長期食用砷含量超過限值的食品有較大概率出現(xiàn)砷中毒。急性砷中毒主要表現(xiàn)為腸胃癥狀和神經(jīng)癥狀，如嘔吐、腹瀉、頭暈、乏力等，嚴(yán)重者可出現(xiàn)肌肉萎縮、呼吸中樞麻痹甚至死亡。慢性砷中毒多表現(xiàn)為皮膚損傷和多發(fā)性神經(jīng)炎，如皮膚干燥、脫退性皮炎，以及毛發(fā)脫落、皰疹等[1]。食品中重金屬砷的來源主要有以下途徑。①濫用殺蟲劑。砷是殺蟲劑中含量較高的化學(xué)元素，在噴施農(nóng)藥時如果濫用農(nóng)藥，會導(dǎo)致瓜果蔬菜中殘留的農(nóng)藥超標(biāo)。如果這類食品未處理干凈直接使用，會導(dǎo)致砷中毒。②工業(yè)污染和重金屬富集導(dǎo)致食品砷污染。生產(chǎn)涂料、陶器、蓄電池等工業(yè)產(chǎn)品的工廠，所用原材料中含有砷，工廠廢水在處理不達標(biāo)的情況下排放會導(dǎo)致地下水污染。若砷元素進入食物鏈，最終會造成食品污染。

1.4 食品中的汞污染

汞污染也是食品重金屬污染中比較常見的類型，不同汞化物的毒性差別明顯。無機汞屬于劇毒物質(zhì)，而有機汞在自然環(huán)境中則相對容易分解。有機汞進入人體后容易被吸收，難以降解，因此對人體健康的危害仍然嚴(yán)重。汞中毒的急性癥狀多表現(xiàn)為呼吸困難、牙齦腫痛、嘔吐腹瀉，嚴(yán)重者可出現(xiàn)精神失常，泛發(fā)性腹膜炎，甚至?xí)驗榇罅渴菘?。慢性癥狀則表現(xiàn)為頭痛失眠、心悸多汗和牙齒松動等。

2 食品中重金屬檢測技術(shù)

2.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜儀是一種高精度、易操作的檢測儀器，可用于對鉛、鎘、汞、砷等多種常見重金屬的精準(zhǔn)檢測。根據(jù)具體操作方法的不同，又可分為火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法和氫化物發(fā)生法等多種類型?；鹧嬖游展庾V法是直接將待測食品的樣品導(dǎo)入光譜儀中，測定并分析樣品中重金屬的具體含量。該方法的優(yōu)勢在于精確性好，支持在線分析，但只能進行單一金屬元素的檢測。例如，火焰原子吸收光譜法可定向測定食品中金屬鉛或金屬鎘的含量。石墨爐原子吸收光譜法是用電熱式石墨爐代替火焰，設(shè)定多個加熱程序?qū)悠啡芤褐械挠袡C分子、無機分子和鹽類溶劑進行蒸發(fā)、干燥、分解，最后形成原子，通過測定原子的含量推測出食品樣品中各類重金屬元素的含量。該方法的優(yōu)勢在于靈敏度高，可支持多種重金屬元素的同時檢測，但在測定過程中容易受到外部干擾。氫化物發(fā)生法是通過化學(xué)還原反應(yīng)，將樣品溶液中的高價重金屬元素還原成低價的氫化物，然后測定重金屬的含量。該方法的優(yōu)勢在于自動化水平高，檢測速度快，缺點是當(dāng)食品樣品中同時存在多種重金屬時，相互干擾會導(dǎo)致最終檢測結(jié)果的精度受到影響。

2.2 電感耦合等離子體法

電感耦合等離子體法是一種以電感耦合等離子炬作為激發(fā)光源，照射待測樣品并展開光譜分析的檢測方法，從應(yīng)用效果來看具有檢出限低、測定速度快、線性范圍廣和可支持多種重金屬同時測定等優(yōu)點，目前已經(jīng)在食品、礦物、巖石等多種樣品的成分分析中得到了廣泛應(yīng)用。有學(xué)者使用電感耦合等離子體法測定核桃中重金屬鉛、鎘的含量。結(jié)果表明，相對系數(shù)大于0.999，相對偏差小于5%，參與測試的核桃樣品中的鉛濃度在0.27 μg·L-1，鎘濃度在1.6 μg·L。該方法測定結(jié)果的誤差小、易操作，可以作為食品重金屬測定的一種方法[2]。

2.3 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的檢測原理是利用食品樣品溶液中不同金屬元素對于X射線的吸收能力不同，定性判斷或定量測定食品樣品中成分的一種方法。從應(yīng)用效果來看，X射線熒光光譜法具有分析速度快、適用對象廣、樣品前處理簡單等優(yōu)勢。另外，由于X射線本質(zhì)上是一種能力較大、波長極短、頻率較高的電磁波，這決定了使用X射線照射時，不容易受到光譜干擾，保證了測定結(jié)果的可靠性。在食品檢測中，該方法除了檢測重金屬外，也可用于微量元素的測定。有學(xué)者使用X射線熒光光譜法測定干制黑木耳樣品中重金屬的含量，結(jié)果表明回收率為99.8%～100.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤2.3%，汞的檢出限為0.028 mg·kg-1，表明干制黑木耳樣品中汞含量屬于安全范圍[3]。

2.4 酶聯(lián)免疫吸附檢測法

隨著免疫學(xué)分析法的逐漸成熟，酶聯(lián)免疫吸附法以其特異性強、靈敏度高、分析速度快等特點，在食品重金屬檢測中得到了廣泛應(yīng)用[4]。其檢測步驟是選擇待測食品樣品，通過破碎、研磨、加水等物理方法將其制作成溶液。將溶液分成完全相同的2份。將酶復(fù)合物用稀釋液稀釋到一定濃度后，加入其中一份溶液中，另一份作為對照。將兩份混合液置于保溫箱中，設(shè)定相同條件進行2 h的處理。處理完畢后，取出混合液，加上終止液，再經(jīng)過30 min的充分反應(yīng)后，測定最終的吸附值。根據(jù)數(shù)值判斷檢測結(jié)果是陽性還是陰性。如果為陽性，說明食品樣品中殘留重金屬，反之則說明食品成分安全。在實際檢測中，根據(jù)操作方法的不同，又可將酶聯(lián)免疫吸附法分成雙抗體夾心法、酶循環(huán)法和競爭法等多種方法。

2.5 紫外分光光度法

紫外分光光度法是現(xiàn)階段食品中重金屬含量檢測應(yīng)用最為廣泛的測定方法，其檢測原理是選擇待測食品，通過研磨、破碎等物理方法使其變成溶液，然后向溶液中加入顯色劑，將樣品置于紫外線和可見光照射下，在溶液完全吸收顯色劑后進行光度測定，通過分析光譜可以得到重金屬的回收率，進而判斷重金屬的含量。相比于上文介紹的幾種檢測方法，紫外分光光度法在重金屬檢測領(lǐng)域的優(yōu)勢在于操作相對簡便、結(jié)果精確性高。例如，有學(xué)者使用紫外分光光度法對人參等多種珍貴藥材進行了重金屬鉛的測定。設(shè)定光譜儀的波長為220 nm，將待測樣品的溶液置于該波長的紫外光下照射。結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)鉛在0～2.00 μg呈良好的線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)鉛的平均回收率為100.6%，RSD為1.83%，結(jié)果表明紫外分光光度法在中藥材重金屬鉛含量測定中具有靈敏、可靠的特點[5]。

3 食品中重金屬檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

在國家重視食品安全問題以及檢測儀器不斷更新?lián)Q代的雙重影響下，我國重金屬檢測技術(shù)迎來了快速發(fā)展期。特別是生物傳感技術(shù)、納米粒子比色技術(shù)等前沿的重金屬檢測技術(shù)，在國際上也處于領(lǐng)先地位。從整體上來看，食品領(lǐng)域重金屬檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢主要有兩個。①向聯(lián)機檢測方向發(fā)展。如上文所述，現(xiàn)階段的一些檢測技術(shù)往往只能對食品樣品中某一特定重金屬進行檢測，通過聯(lián)機檢測可以同時檢測出一份樣品中的多種重金屬，這樣就能簡化檢測操作。例如，將離子交換色譜法與原子熒光法聯(lián)用，能夠一次性檢測出10余種常見重金屬。②向重金屬價態(tài)和形態(tài)分析方向發(fā)展。重金屬在食品中除了以單質(zhì)形式存在外，更多時候是以化合物（如三氧化二砷、硝酸汞等）的形式存在。而化合物中重金屬有多種價態(tài)，如汞有+1價和+2價，不同價態(tài)下重金屬元素的穩(wěn)定性和毒性也表現(xiàn)出差異。下一步的檢測技術(shù)應(yīng)準(zhǔn)確測定不同價態(tài)重金屬的含量，從而進一步提高測定結(jié)果的可信度。

4 結(jié)語

在消費升級背景下，消費者對于食品安全的關(guān)注度越來越高。重金屬污染是導(dǎo)致食品安全問題的主要因素，如果長期攝入鉛、鎘、砷等重金屬超標(biāo)的食品，輕則引起嘔吐、腹瀉、頭暈等不適癥狀，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致昏迷、休克，甚至是死亡。在警惕食品重金屬污染的同時，必須要選擇相應(yīng)的檢測技術(shù)精準(zhǔn)測定食品中含有哪種重金屬，以及重金屬的具體含量是否超出國家標(biāo)準(zhǔn)。從實際應(yīng)用效果來看，原子吸收光譜法、X射線熒光光譜法、酶聯(lián)免疫吸附檢測法和紫外分光光度法等檢測技術(shù)，對食品中重金屬的檢出精度較高，同時具有操作簡便、檢測迅速等優(yōu)勢，可以作為食品重金屬檢測的常用方法。

參考文獻

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