粮食的重金属检测技术研究进展.pdf

粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工23年第48卷第4期粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮食是人类赖以生存的根本，可为人体提供蛋白质、碳水化合物、维生素等营养成分。随着我国工业化进程的推进，环境污染加剧，人们越来越关注粮食的质量安全问题。在我国，粮食主要受真菌毒素、重金属和农药残留等污染。由于工业的迅速发展，水、大气、土壤等污染状况日益严重，造成粮食的重金属污染问题日趋严重。据统计，我国每年有1 200万t粮食受土壤重金属污染，经济损失达200亿元人民币。当重金属被摄入人体时，轻则造成头晕、乏力、腹胀、贫血等症状，重则导致神经性疾病、脏器受损，甚至丧失劳动能力。为防止人们食用受重金属污染严重的粮食，我国特出台国家标准GB 27622022食品安全国家标准 食品中污染物限量，其中分别规定了铅、镉、汞、砷、锡、镍及铬7种重金属污染物的限量标准1。为了粮食的安全，我们必须对粮食重金属含量进行严格把关，因此粮食的重金属检测技术尤其重要。对现有的传统重金属检测技术与快速检测技术分别进行分析总结，以期为我国粮食重金属检测技术提供有价值的参考。1传统重金属检测技术1.1原子吸收光谱法原子光谱是原子在吸收能量后会向激发态跃迁，在这个过程中会产生光谱。原子吸收光谱法主要是根据被测元素对于光谱中不同波长光的吸收能力来测定，不同重金属元素会吸收不同特征波长光，人们通常会将样品中重金属元素与吸光度建立线性关系，来对样品中重金属进行定量分析2。针对重金属元素的测试需求，原子吸收光谱法包含冷原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和氢化物原子吸收光谱法。冷原子吸收光谱法主要利用盐酸羟胺与二氧化锡发生反应，使汞离子还收稿日期：2023-01-30作者简介：习春红（1965-），男，工程师，研究方向：粮油储藏检验、食品质量分析等。粮食的重金属检测技术研究进展习春红（新余市综合检验检测中心，江西 新余338000）摘要：随着我国工业化进程加快，环境污染日趋严重，极大影响粮食安全，因此粮食的重金属检测已成为必不可少的环节之一。分析传统的重金属检测技术和快速检测技术的优缺点，为粮食的重金属检测技术研发提供参考。关键词：粮食；重金属；检测技术中图分类号:TS 210.7文献标识码:A文章编号：1007-6395(2023)04-0165-02原为金属汞，再将气态汞导入原子吸收光谱仪的分析单元测定汞含量3。火焰原子吸收光谱法主要是通过光的辐射确定原子吸收的特征光谱来测定样品中的重金属元素，是原子吸收光谱中使用较多的一种4。该方法检测准确率较高，操作方便，但需要样品量较大。石墨炉原子吸收光谱法是通过电流对原子加热进行吸收光谱，来提高结果的准确性5。总体来说，原子吸收光谱是国标中检测重金属元素的传统方法，具有检测限低、稳定性好、数值精确、操作方便、不受外界环境影响等特点，但无法同时检测所有重金属元素，只能单一测定。另外，原子吸收光谱法需要非常复杂的样品预处理程序，且设备占地面积大，不易经常移动6。1.2原子荧光光谱法原子荧光光谱在原子吸收光谱基础上，进行了改进，是利用每种重金属中原子从激发态回到基态会反射荧光，形成各自独特荧光光谱，且重金属元素含量越高，原子荧光强度就越强，呈正线性关系7。原子荧光光谱法具有谱线简单、灵敏度高、检出限低、检测范围广等优点，但其对重金属元素纯度要求较高，检测成本也随之上升8。1.3电感耦合等离子体原子发射光谱法电感耦合等离子体原子发射光谱法是通过加热至高温使重金属元素释放气体，利用粒子的质量不同对其进行分离，检测出重金属元素的含量和比例。该方法应用范围较广，在食品中应用效果均较好，且技术经验和操作流程较丰富完善，能够检测微量元素，精确度和灵敏度较高，可以检测几乎所有类型的重金属元素9。但电感耦合等离子体原子发射光谱法也有类似问题，在测定时对样品纯度要求较高，这需要通过对样品进行预处理，或者通过反应池和提高装备分辨率来减少检测过程中各方面的干扰10。1.4紫外分光光度法紫外分光光度法是通过粮食中重金属元素对紫165粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工23年第48卷第4期粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工外线和可见光的吸收能力进行测定11。该方法使用流程简单，设备较小，操作较为便捷，且我国对该技术的运用较为成熟，检测结果精确度较高，主要用于检测米粉中重金属含量。另外，紫外分光光度法在对粮食检测时，对粮食损伤程度较小，检测速率较快，且数据稳定，但此方法不能用于检测较为微量重金属元素含量10，在检测时需要通过化学试剂合成产生一些物质来进行检测紫外光或可见光吸收能力。2重金属快速检测技术2.1X射线荧光光谱法在重金属快速检测技术中，X射线荧光光谱法较为常用，它主要是通过样品中重金属元素对于X射线的吸收能力来测定重金属含量。该方法无需传统重金属检测技术中样品预处理程序，可以直接对粉末状样品进行测定12，且具有检测范围广、无损检测、检测速率快等优点。陈淑13采用X射线荧光光谱法测定稻谷中镉元素含量时发现，该方法测定样品所需时间低于20 min。李梅14采用射线荧光光谱法测定镉含量发现，最低可检测出镉含量为3 g/kg的样品，与标样相比标准偏差为1.610-2。2.2酶抑制分析法酶抑制分析法是指重金属离子通过对酶的亲和力，与酶活性中心的巯基或甲巯基结合，使酶活性下降，而显色剂颜色、pH、电导率和吸光度等会随之发生变化的方法。酶抑制分析法测试速率快、操作简便、样品用量少，且可以用于环境样品的测定，但对于粮食等组分较为复杂的样品，目前测定结果不够准确，稳定性较差，还需进一步优化15。2.3免疫分析法免疫分析法主要是利用抗体与抗原会发生特异性免疫反应的检测技术，主要包括酶联免疫吸附法、胶体金免疫层析法、荧光免疫分析法、生物化学传感器法等，其中酶联免疫吸附法、胶体金免疫层析法的研究和应用最多7。免疫分析法特异性较强，测试灵敏度较高，操作简便快捷，成本低，对操作人员专业要求较低。朱旭东等16采用胶体金免疫层析法检测大米中镉的含量，发现检测范围是50400 g/kg，且检测结果与国标的原子吸收光谱法测定结果基本一致。然而目前抗体的制备是免疫分析法的难点12。2.4电化学法电化学法主要是通过电场作用下，反应器内阴极会发生还原反应，金属离子被还原，再通过反向电压使金属在阳极氧化溶出，成为离子状态回到待测液中，通过溶出过程所得的伏安曲线测定重金属元素含量17。电化学法包括阳极溶出伏安法、阴极溶出伏安法以及吸附溶出伏安法等，该方法特异性较强，检测成本低，检测速率快，操作便捷，灵敏度较高，是目前常用的重金属快速检测技术之一。3总结在粮食检测中，由于检测量通常较大，可以根据实际需要选择最合适的重金属检测技术。如在收购现场，尝试选择重金属快速检测技术，不仅检测迅速，也可保证检测结果的准确性，提高检测效率，还可减少相关检测人员的工作量，同时可保证粮食的质量安全。参考文献：1 GB 27622022，食品安全国家标准食品中污染物限量S.2付葆春,窦圆圆.原子吸收光谱法在土壤环境监测中的应用分析J.山西化工,2022,42（6）:191-192.3李欣芝.原子吸收光谱法在食品重金属检测中的应用J.食品安全导刊,2022，336（7）:170-172.4高木娣.原子吸收光谱法在食品重金属检测中的实践探讨J.食品安全导刊,2022,355（26）:152-154.5刘曼茹.粮食检测中重金属检测技术研究进展J.黑龙江粮食,2021,221（10）:92-93.6蓝嘉炜.粮食重金属污染现状及检测技术分析J.中国食品工业,2021,322（8）:60-61.7甄俊杰,曾令文.粮食重金属快速检测方法研究进展J.中国食品工业,2022,349（11）:105-107，111.8何磊.原子荧光法测定食品中重金属的研究D.黑龙江大庆：东北石油大学,2014.9冮爽.粮食中重金属检测技术的具体分析J.农业开发与装备,2022,247（7）:130-132.10李武.粮食中重金属检测的要点和方法J.食品安全导刊,2021,308（15）:8-9.11陈旭煜.粮食中重金属检测技术解析J.食品安全导刊,2020,264（3）:162.12王文珺,叶金,孙双艳,等.粮食污染物的快速检测技术研究进展J.食品安全质量检测学报,2018,9(21):5552-5558.13陈淑.浅析X射线荧光光谱法快速测定稻谷中的镉J.食品安全导刊,2019,243（18）:117.14李梅.X射线荧光光谱法快速测定稻谷中的镉J.粮食储藏,2016,45（1）:46-48.15杨婷婷,严艺琳,石文婷,等.粮食中重金属污染的快速检测研究进展J.粮食与食品工业,2019,26（2）:56-60.16朱旭东,赵小旭.粮食中重金属镉定量快速检测方法的建立J.粮食科技与经济,2017,42（3）:39-42，61.17方程,王旭彤,杨涛,等.电化学法脱除污泥中重金属研究进展J.环境生态学,2022,4（6）:80-84，90.166