食品中常见重金属污染的检测技术.pdf

168 食品安全导刊 2023年8月（下）食品科技食品中常见重金属污染的检测技术刘位杰（郑州澍青医学高等专科学校，河南郑州 450000）摘要：本文阐述了食品中常见重金属的来源与危害，并重点介绍了现阶段常用于食品重金属检测的技术手段，包括原子吸收光谱法、X 射线荧光光谱法、酶联免疫吸附检测法和紫外分光光度法等，为判断食品是否安全提供事实依据，为保障食品安全、促进食品行业健康发展提供有益帮助。关键词：重金属污染；原子吸收光谱法；酶联免疫吸附检测技术Detection Techniques for Common Heavy Metal Pollution in FoodLIU Weijie(Zhengzhou Shuqing Medical College,Zhengzhou 450000,China)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食品安全是社会各界普遍关注的焦点话题，近年来食品重金属超标事件层出不穷，食品重金属检测对保障食品安全、促进食品产业发展具有重要意义。经过多年的技术积累以及现代分析仪器的快速发展，目前在食品检测领域常用的技术方法有若干种。常规检测技术有原子吸收光谱法、高效液相色谱法、酶分析法、免疫分析法和纳米粒子比色法等。在了解各类检测技术的适用范围、检测精度、技术难度、检测成本的基础上，选择合适的检测技术进行食品样品中重金属含量的测定，才能为食品质量监管提供科学依据，维护食品安全。1食品中常见重金属的来源与危害1.1食品中的铅污染铅是一种对人体健康危害严重的重金属，主要影响人体的造血系统、神经系统，长期摄入铅含量超标的食品，可能会导致贫血、神经衰弱、食欲不振等症状，严重者会出现肾功能衰竭、麻痹性痴呆等。儿童对铅尤其敏感，铅中毒会造成儿童发育迟缓、智力低下。食品中重金属铅的来源主要有以下途径。外界环境中铅的附着或渗透。工厂排放含铅废水后，周边土地上种植的蔬菜、粮食会吸收土壤中的铅，造成铅含量超标。同样的，汽车尾气中也含有大量的铅，公路两侧的农田中种植的农作物也容易出现铅超标情况，这些小麦、水稻等被加工成食品后，出现食品重金属污染的情况。盛放食物的餐具或者是食品包装中含有铅，长期与食品接触后导致食品中铅含量超标。例如，色彩艳丽的瓷器或者是由马口铁、搪瓷、铅合金等材料制作的食品容器等，都是导致食品铅含量超标的主要原因。在制作食品过程中加入的添加剂中含有铅。1.2食品中的镉污染镉是食品重金属污染中最常见的一类重金属，根据临床表现的不同又可分为急性镉中毒、慢性镉中毒等不同类型。急性症状多表现为恶心、腹痛、呕吐、全身乏力和肌肉疼痛，严重者会因为急性肾功能衰竭而面临生命危险；慢性症状多表现为多器官慢性损伤，如肾小管重吸收障碍、肺纤维化和骨质疏松等。食品中重金属镉的来源主要有以下途径。工业污染和重金属富集导致食品镉污染。镉是一种重要的Aug.2023 CHINA FOOD SAFETY 169食品科技工业原料，工厂排放的废水中含有重金属镉。镉在自然环境下难以降解，被植物吸收后，通过食物链的富集作用，导致食品中镉含量超标。例如，含镉废水排放到河流中，河流中水藻体内含有镉，水藻被鱼虾食入后，在鱼虾体内富集，进一步增加了镉浓度，这些鱼虾食品中就会出现严重的镉超标。使用不合格化肥或者是滥用化肥。正常情况下，磷肥、钾肥中镉含量较低。但是，有些劣质化肥中镉含量超过标准，或者是农户过量施入化肥，都会导致农作物中镉含量超标，进而引起食品中的镉污染。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。根据食品安全国家标准 食品中污染物限量（GB 27622022）中的相关规定，谷物中无机砷限量值为 0.2 mgkg-1，新鲜蔬菜中无机砷的含量限值为 0.5 mgkg-1，长期食用砷含量超过限值的食品有较大概率出现砷中毒。急性砷中毒主要表现为肠胃症状和神经症状，如呕吐、腹泻、头晕、乏力等，严重者可出现肌肉萎缩、呼吸中枢麻痹甚至死亡。慢性砷中毒多表现为皮肤损伤和多发性神经炎，如皮肤干燥、脱退性皮炎，以及毛发脱落、疱疹等1。食品中重金属砷的来源主要有以下途径。滥用杀虫剂。砷是杀虫剂中含量较高的化学元素，在喷施农药时如果滥用农药，会导致瓜果蔬菜中残留的农药超标。如果这类食品未处理干净直接使用，会导致砷中毒。工业污染和重金属富集导致食品砷污染。生产涂料、陶器、蓄电池等工业产品的工厂，所用原材料中含有砷，工厂废水在处理不达标的情况下排放会导致地下水污染。若砷元素进入食物链，最终会造成食品污染。1.4食品中的汞污染汞污染也是食品重金属污染中比较常见的类型，不同汞化物的毒性差别明显。无机汞属于剧毒物质，而有机汞在自然环境中则相对容易分解。有机汞进入人体后容易被吸收，难以降解，因此对人体健康的危害仍然严重。汞中毒的急性症状多表现为呼吸困难、牙龈肿痛、呕吐腹泻，严重者可出现精神失常，泛发性腹膜炎，甚至会因为大量失水而休克。慢性症状则表现为头痛失眠、心悸多汗和牙齿松动等。2食品中重金属检测技术2.1原子吸收光谱法原子吸收光谱仪是一种高精度、易操作的检测仪器，可用于对铅、镉、汞、砷等多种常见重金属的精准检测。根据具体操作方法的不同，又可分为火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和氢化物发生法等多种类型。火焰原子吸收光谱法是直接将待测食品的样品导入光谱仪中，测定并分析样品中重金属的具体含量。该方法的优势在于精确性好，支持在线分析，但只能进行单一金属元素的检测。例如，火焰原子吸收光谱法可定向测定食品中金属铅或金属镉的含量。石墨炉原子吸收光谱法是用电热式石墨炉代替火焰，设定多个加热程序对样品溶液中的有机分子、无机分子和盐类溶剂进行蒸发、干燥、分解，最后形成原子，通过测定原子的含量推测出食品样品中各类重金属元素的含量。该方法的优势在于灵敏度高，可支持多种重金属元素的同时检测，但在测定过程中容易受到外部干扰。氢化物发生法是通过化学还原反应，将样品溶液中的高价重金属元素还原成低价的氢化物，然后测定重金属的含量。该方法的优势在于自动化水平高，检测速度快，缺点是当食品样品中同时存在多种重金属时，相互干扰会导致最终检测结果的精度受到影响。2.2电感耦合等离子体法电感耦合等离子体法是一种以电感耦合等离子炬作为激发光源，照射待测样品并展开光谱分析的检测方法，从应用效果来看具有检出限低、测定速度快、线性范围广和可支持多种重金属同时测定等优点，目前已经在食品、矿物、岩石等多种样品的成分分析中得到了广泛应用。有学者使用电感耦合等离子体法测定核桃中重金属铅、镉的含量。结果表明，相对系数大于 0.999，相对偏差小于 5%，参与测试的核桃样品中的铅浓度在 0.27 gL-1，镉浓度在 1.6 gL。该方法测定结果的误差小、易操作，可以作为食品重金属测定的一种方法2。2.3X 射线荧光光谱法X 射线荧光光谱法的检测原理是利用食品样品溶液中不同金属元素对于 X 射线的吸收能力不同，定性判断或定量测定食品样品中成分的一种方法。从应用效果来看，X射线荧光光谱法具有分析速度快、适用对象广、样品前处理简单等优势。另外，由于X 射线本质上是一种能力较大、波长极短、频率较高的电磁波，这决定了使用 X 射线照射时，不容易受到光谱干扰，保证了测定结果的可靠性。在食品检测中，该方法除了检测重金属外，也可用于微量元素的测定。有学者使用 X 射线荧光光谱法测定干170 食品安全导刊 2023年8月（下）食品科技制黑木耳样品中重金属的含量，结果表明回收率为99.8%100.1%，相对标准偏差 2.3%，汞的检出限为 0.028 mgkg-1，表明干制黑木耳样品中汞含量属于安全范围3。2.4酶联免疫吸附检测法随着免疫学分析法的逐渐成熟，酶联免疫吸附法以其特异性强、灵敏度高、分析速度快等特点，在食品重金属检测中得到了广泛应用4。其检测步骤是选择待测食品样品，通过破碎、研磨、加水等物理方法将其制作成溶液。将溶液分成完全相同的 2 份。将酶复合物用稀释液稀释到一定浓度后，加入其中一份溶液中，另一份作为对照。将两份混合液置于保温箱中，设定相同条件进行 2 h 的处理。处理完毕后，取出混合液，加上终止液，再经过 30 min 的充分反应后，测定最终的吸附值。根据数值判断检测结果是阳性还是阴性。如果为阳性，说明食品样品中残留重金属，反之则说明食品成分安全。在实际检测中，根据操作方法的不同，又可将酶联免疫吸附法分成双抗体夹心法、酶循环法和竞争法等多种方法。2.5紫外分光光度法紫外分光光度法是现阶段食品中重金属含量检测应用最为广泛的测定方法，其检测原理是选择待测食品，通过研磨、破碎等物理方法使其变成溶液，然后向溶液中加入显色剂，将样品置于紫外线和可见光照射下，在溶液完全吸收显色剂后进行光度测定，通过分析光谱可以得到重金属的回收率，进而判断重金属的含量。相比于上文介绍的几种检测方法，紫外分光光度法在重金属检测领域的优势在于操作相对简便、结果精确性高。例如，有学者使用紫外分光光度法对人参等多种珍贵药材进行了重金属铅的测定。设定光谱仪的波长为 220 nm，将待测样品的溶液置于该波长的紫外光下照射。结果表明，标准铅在 0 2.00 g 呈良好的线性关系，标准铅的平均回收率为 100.6%，RSD 为 1.83%，结果表明紫外分光光度法在中药材重金属铅含量测定中具有灵敏、可靠的特点5。3食品中重金属检测技术的发展趋势在国家重视食品安全问题以及检测仪器不断更新换代的双重影响下，我国重金属检测技术迎来了快速发展期。特别是生物传感技术、纳米粒子比色技术等前沿的重金属检测技术，在国际上也处于领先地位。从整体上来看，食品领域重金属检测技术的发展趋势主要有两个。向联机检测方向发展。如上文所述，现阶段的一些检测技术往往只能对食品样品中某一特定重金属进行检测，通过联机检测可以同时检测出一份样品中的多种重金属，这样就能简化检测操作。例如，将离子交换色谱法与原子荧光法联用，能够一次性检测出 10 余种常见重金属。向重金属价态和形态分析方向发展。重金属在食品中除了以单质形式存在外，更多时候是以化合物（如三氧化二砷、硝酸汞等）的形式存在。而化合物中重金属有多种价态，如汞有+1 价和+2 价，不同价态下重金属元素的稳定性和毒性也表现出差异。下一步的检测技术应准确测定不同价态重金属的含量，从而进一步提高测定结果的可信度。4结语在消费升级背景下，消费者对于食品安全的关注度越来越高。重金属污染是导致食品安全问题的主要因素，如果长期摄入铅、镉、砷等重金属超标的食品，轻则引起呕吐、腹泻、头晕等不适症状，严重时还会导致昏迷、休克，甚至是死亡。在警惕食品重金属污染的同时，必须要选择相应的检测技术精准测定食品中含有哪种重金属，以及重金属的具体含量是否超出国家标准。从实际应用效果来看，原子吸收光谱法、X 射线荧光光谱法、酶联免疫吸附检测法和紫外分光光度法等检测技术，对食品中重金属的检出精度较高，同时具有操作简便、检测迅速等优势，可以作为食品重金属检测的常用方法。参考文献1 吴艾琳,罗书,赵怡楠,等.基于污染指数法对重庆市市售食品中重金属污染调查及评价 J.中国食品卫生杂志,2021(2):60-63.2 高晋东.利用电感耦合等离子体法检测核桃 4 种重金属含量 J.山西林业科技,2022(1):38-40.3 王一凡,于铭心,裴龙英,等.高清 X 射线荧光光谱法快速测定干制黑木耳中镉和砷的含量 J.食品工业科技,2023(9):70-72.4 胡子聪,刘香云,董华,等.酶联免疫吸附反应在食品安全检测中的应用研究进展 J.江西饲料,2022(3):100-102.5 沈晓君,蔡广知,齐晋楠,等.人参等 7 种吉林省道地药材中重金属检测方法研究 J.长春中医药大学学报,2010,26(4):585-586.