食品中重金屬檢測方法的研究

Research on Detection Methods for Heavy Metals in Food

CHUYaofei （Baotou Medical College，Baotou 014040， China）

Abstract： With the rapid development of industrialization and urbanization， the problem of heavy metal polution in food has received increasing atention. Heavy metals have bioaccumulation and toxicity，posing a serious threattopublic health.Therefore，developing efficient，sensitive，and accurateheavy metal detection methods is crucial for food safety and environmental protection.This article summarizes the main methods for detecting heavy metals in food，aiming to improve the effciencyandaccuracyof heavy metal detection and provide stronger technical support for food safety testing by analyzing their principles and detection characteristics.

Keywords： heavy metal detection; heavy metal pollution; testing instruments

隨著工業(yè)化和城市化進程的快速推進，環(huán)境污染問題日益嚴峻，其中重金屬污染尤為引人關(guān)注。鉛、鎘、砷和汞等重金屬元素，因其難以被生物降解且易在食物鏈中累積，對食品安全構(gòu)成了嚴重威脅。一旦這些重金屬元素進人人體，將長期積累并對健康造成不可逆的影響，包括神經(jīng)系統(tǒng)損傷、腎臟疾病、生殖系統(tǒng)問題等。因此，對食品中的重金屬進行快速、高效、準確的檢測，對于保障食品安全、維護人類健康具有重要意義。隨著科學技術(shù)的進步，食品中重金屬檢測技術(shù)也在不斷更新和完善[1]。從傳統(tǒng)的化學分析方法到現(xiàn)代的儀器分析方法，各類技術(shù)為食品中重金屬檢測提供了強有力的支持。深入分析這些檢測方法，有助于明確食品中重金屬的來源、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對人體健康的影響，從而為制訂有效的食品安全管理措施提供科學依據(jù)。

1食品中重金屬來源及危害

食品中的重金屬來源廣泛且復雜，主要包括農(nóng)業(yè)化學物質(zhì)的使用、工業(yè)“三廢”排放引發(fā)的環(huán)境污染、食品加工環(huán)節(jié)中的引入以及植物生長環(huán)境中的重金屬富集等。此外，重金屬還可能通過其他途徑進入食品鏈，如飼料和某些獸用藥中含有的重金屬可能通過動物體內(nèi)積累并最終進入肉類產(chǎn)品；海魚中的重金屬則可能來自食物鏈中逐級富集的重金屬污染物。

食品中的重金屬對人體健康構(gòu)成多方面的潛在威脅[2]。這些重金屬可能通過食物鏈進入人體并在人體內(nèi)積累，對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血液系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)等多個生理系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，同時長期食用高重金屬元素含量的食物或飲用水可能導致腎臟功能損傷，表現(xiàn)為蛋白尿、血尿、水腫等癥狀。此外，重金屬還可能損害呼吸系統(tǒng)和肝臟功能等。

2食品中重金屬檢測主要方法

2.1樣品前處理方法

食品中重金屬檢測前的處理方法主要包括樣品制備和消解兩個步驟。對于不同種類的食品樣品，需采用不同的前處理方法以確保后續(xù)分析的準確性。樣品制備通常包括粉碎、勻漿等操作，以提高樣品的均勻性和代表性。完成樣品制備后，需進行消解處理，這是食品處理過程中的核心環(huán)節(jié)。消解過程應(yīng)確保樣品消解完全，同時避免目標元素的損失或外部污染。為此，建議使用優(yōu)級純或經(jīng)純水處理的試劑，并根據(jù)樣品特性選擇合適的消解方法。在消解過程中，務(wù)必嚴格遵守安全規(guī)范，特別是在使用高氯酸或過氧化氫時，需注意防范爆炸風險。消解完成后，樣品消解液中的殘存硝酸必須除凈，通?？刹捎秒姛岚寮訜崛コ嘤嗨岷蛽]發(fā)性有機物，否則可能會影響檢測結(jié)果的準確性。此外，在消解過程中還需注意控制消解溫度和時間，避免過度消解導致重金屬的損失。針對不同類型和含量的重金屬，可能需要采用不同的消解方法。消解結(jié)束后，需要對消解液進行適當?shù)南♂尯投ㄈ?，以便進行后續(xù)的重金屬檢測。需要注意的是，上述步驟僅為食品中重金屬檢測前處理的一般流程和注意事項，具體操作應(yīng)根據(jù)特定樣品類型和檢測方法的要求進行調(diào)整和優(yōu)化。

2.2食品重金屬檢測方法

2.2.1 分光光度法

分光光度法是一種在食品檢測中廣泛應(yīng)用于定性和定量分析的方法。該方法在重金屬和其他有害物質(zhì)的檢測中發(fā)揮著重要作用。分光光度法的基本原理是基于物質(zhì)對特定波長光的吸收特性進行分析[3]。由于每種物質(zhì)都有其特定的吸收光譜，分光光度法以其高度的特異性和靈敏度成為一種重要的分析方法。在食品質(zhì)量與安全評估中，分光光度法常被用于測定食品中的重金屬含量。例如，對于食品中的鉛、汞等重金屬，可利用其在特定波長下的吸光特性進行精確測定。通過對比樣品與標準品在相同波長下的吸光度，可進一步計算出樣品中重金屬的具體含量。

2.2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種基于待測元素的基態(tài)原子蒸汽對其特征譜線的吸收來進行定性和定量分析的方法[4。該方法在食品檢測中可用于測量嬰幼兒奶粉中的碑、汞含量，從而保障食品的安全性并滿足國家法規(guī)要求。與其他分析方法相比，原子吸收光譜法具有檢測快速簡便、可自動化操作、譜線干擾程度低、靈敏度高以及背景干擾小等優(yōu)勢。因此，原子吸收光譜法在食品重金屬檢測領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，并為食品安全提供了強有力的技術(shù)支持。

2.2.3 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法是一種基于原子吸收光譜原理的分析方法。其原理基于氣態(tài)基態(tài)原子的外層電子對紫外光及可見光范圍內(nèi)特定波長的原子共振輻射線的吸收強度，用于測定化學物質(zhì)中特定元素的含量。在該方法中，樣品被引入高溫火焰中進行原子化處理，然后通過測定特定元素在火焰中的吸收光譜強度來確定待測元素的含量。火焰原子吸收光譜法具有分析條件穩(wěn)定、結(jié)果重現(xiàn)性好、相對標準偏差小、分析速度快以及應(yīng)用元素范圍廣等優(yōu)點，適用于食品中重金屬微量元素的檢測。例如，空氣-乙炔火焰可測定35種元素，氧化亞氮-乙炔火焰可測定70多種元素[5]?；鹧嬖游展庾V法操作簡便，易于掌握，已在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如，在食品和飲用水的安全監(jiān)測中，該方法可用于精確測定其中的元素含量，展現(xiàn)出高靈敏度和高準確性的特點，為食品中重金屬元素含量檢測提供了可靠的技術(shù)支持。

2.2.4石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是一種用于分析重金屬元素含量的重要技術(shù)。其基本原理基于重金屬元素原子在石墨爐中的蒸發(fā)和原子吸收過程。該方法主要包括待測樣品的干燥、灰化、原子化3個步驟。在蒸發(fā)過程中，樣品中的金屬元素被濃縮在石墨爐的表面，并通過石墨爐的空心通道以氣態(tài)形式傳輸至火焰或電磁感應(yīng)線圈中，從而實現(xiàn)原子吸收的測定。該方法具有試樣用量少、原子化效率高、靈敏度高等一系列顯著優(yōu)點，在多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。例如，石墨爐原子吸收光譜法可用于食用農(nóng)產(chǎn)品中的重金屬元素檢測，包括大米中鎘、鉛等元素的定量分析，這對于保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要意義。

2.2.5 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是一種介于原子吸收光譜和原子發(fā)射光譜之間的光譜分析技術(shù)。其基本原理是基態(tài)原子在吸收特定頻率的輻射后躍遷至激發(fā)態(tài)，并返回基態(tài)的過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光[。該方法特別適用于微量砷、汞等元素的測定，具有靈敏度高、干擾小、分析速度快和檢出限低等優(yōu)點。此外，其譜線簡單，干擾較小，校準曲線線性范圍寬廣（通?？蛇_ 3～5 個數(shù)量級），且能實現(xiàn)多元素同時測定。綜上，原子熒光光譜法是一種重要的光譜分析技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2.6電感耦合等離子體法

電感耦合等離子體檢測方法是一種基于高溫等離子體的先進分析技術(shù)。其基本原理是通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生高頻交變磁場，將氣體離子化并加熱，從而形成高溫等離子體。具體而言，當氣體通過感應(yīng)線圈時，高頻交變磁場會使氣體分子產(chǎn)生電離，形成等離子體。同時，等離子體在感應(yīng)線圈的作用下進一步升溫，激發(fā)原子和分子的激發(fā)態(tài)，最終釋放出特征光譜信號。該技術(shù)以其卓越的分析靈敏度、快速響應(yīng)能力和廣泛的適用性而著稱，在多個領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在實際操作中，需根據(jù)具體應(yīng)用場景及實驗條件，合理選擇分析策略和技術(shù)參數(shù)以確保最佳性能。

2.2.7電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體發(fā)射光譜是一種基于電感耦合等離子體的光譜分析技術(shù)。其核心原理是通過高頻電流產(chǎn)生的電磁場，將工作氣體（如氬氣）激發(fā)為高溫、高電離度的等離子體。樣品通過進樣系統(tǒng)被引入等離子體中，在高溫條件下，樣品中的原子在等離子體中被激發(fā)和電離，進而發(fā)射出特征光譜。由于不同元素具有特征譜線，通過檢測這些特征譜線，可以實現(xiàn)對待測樣品的定性和定量分析[7]。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法具有檢測精密度高、靈敏度高、準確度高、檢出限低、測定速度快以及線性范圍寬等優(yōu)點。此外，該技術(shù)的基體效應(yīng)較小，適用于復雜樣品中多元素同時檢測。其不僅可以測定待測組分中的主量元素，還可以有效測定痕量元素。電感耦合等離子體發(fā)射光譜技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種材料和樣品的分析。需要注意的是，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的分析結(jié)果受多種因素的影響，包括樣品制備和前處理、儀器操作參數(shù)設(shè)定等。因此，在實際應(yīng)用中，需要嚴格遵循儀器操作規(guī)程，并對實驗條件進行合理的選擇和優(yōu)化，以確保分析結(jié)果的準確性和可靠性。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法作為一種功能強大的元素分析技術(shù)，在科學研究和工業(yè)應(yīng)用中都具有重要意義。

2.2.8 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀是一種將電感耦合等離子體技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的分析儀器。該技術(shù)利用高頻感應(yīng)加熱原理，使工作氣體（通常是氬氣）電離形成火焰狀的高溫等離子體，并通過蠕動泵將樣品溶液引入等離子體焰炬中心區(qū)域，使樣品完全蒸發(fā)、解離、原子化和電離。隨后，電離產(chǎn)生的離子通過接口裝置進入質(zhì)譜儀，根據(jù)質(zhì)荷比 （m/z ）進行分離，并通過檢測器記錄離子信號強度，從而完成待測元素的定性和定量分析[8]。電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)具有較高的精密度和靈敏度，能夠檢測到極低濃度的元素，通?？蛇_到百萬分之一甚至更低水平，同時其還具備寬廣的線性范圍，可同時檢測從超低到超高濃度范圍的樣品。此外，電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)還可以進行多元素同時分析，能測定幾十種痕量無機元素，以及單元素分析、多元素分析和同位素分析，甚至可用于有機物中金屬元素的形態(tài)分析。電感耦合等離子體質(zhì)譜技術(shù)在多個領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，包括痕量元素的檢測、重金屬污染的評估以及生物樣品中元素含量的測定等。通過這一技術(shù)，研究人員可以深入解析物質(zhì)的組成和性質(zhì)，為科學研究和實際應(yīng)用提供有力的支持。

3食品中重金屬檢測技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

食品中重金屬元素檢測對于保障食品安全、維護公共衛(wèi)生安全、促進經(jīng)濟發(fā)展和人類健康具有重要意義。隨著環(huán)境污染的加劇和食品生產(chǎn)過程中多種因素的影響，重金屬污染問題日益復雜化，因此對食品中重金屬檢測技術(shù)的創(chuàng)新研究顯得尤為重要。未來食品檢測技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)趨向于高效性、智能化、便攜性及綠色環(huán)保性，以滿足快速檢測、精準分析、實時監(jiān)測和可持續(xù)發(fā)展的需求。具體而言，可從以下4個方面展開。 ① 推動多技術(shù)融合，如將電感耦合等離子體質(zhì)譜與液相色譜結(jié)合形成液相色譜－電感耦合等離子體質(zhì)譜，從而實現(xiàn)對復雜基質(zhì)中元素形態(tài)的精確分析，提高檢測效率。 ② 引入人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)，推動人工智能輔助的自動化檢測系統(tǒng)應(yīng)用，優(yōu)化檢測流程并實現(xiàn)自動化分析，如通過自動化前處理設(shè)備（如微波消解儀）和人工智能算法的應(yīng)用，減少人為誤差并提高檢測精度。 ③ 開發(fā)便攜式檢測設(shè)備，如開發(fā)車載電源接口的便攜儀器以及手持式檢測設(shè)備，支持現(xiàn)場快速檢測，簡化操作流程。 ④ 推廣綠色檢測技術(shù)，發(fā)展無汞電極、無溶劑消解技術(shù)，并使用環(huán)保試劑替代有毒試劑，以減少環(huán)境污染。

綜上所述，食品中重金屬檢測技術(shù)正朝著多技術(shù)融合、智能化、便攜化和綠色化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的檢測方法（如原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法）仍是實驗室主流，而新型技術(shù)（如便攜式重金屬檢測儀、液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）為現(xiàn)場檢測和復雜基質(zhì)樣品分析提供了新思路。未來需進一步整合技術(shù)創(chuàng)新與標準化實驗流程。通過深人探究檢測方法和技術(shù)創(chuàng)新對檢測系統(tǒng)的影響，可為食品安全和公共衛(wèi)生提供更加有力的保障，從而實現(xiàn)食品安全和人類健康發(fā)展的目標。

4結(jié)語

隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展和人們對食品安全的日益關(guān)注，食品中重金屬的檢測方法研究取得了顯著進展。本文綜述了多種常用的食品中重金屬檢測方法，包括分光光度法、原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)檢測需求和技術(shù)特點進行合理選擇，以有效提高食品中重金屬檢測的效率和準確性，為保障公眾健康提供堅實的科學依據(jù)。

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