食品中重金屬砷的危害及其檢測方法

侯雙迪，王鑫，邵娟娟，苑寧，魏月，賈麗娜

食品中重金屬砷的危害及其檢測方法

侯雙迪，*王鑫，邵娟娟，苑寧，魏月，賈麗娜

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州061100）

近年來，我國食品中砷污染事件頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響人們的生命健康。因此，以食品安全的角度看食品中砷含量的檢測是非常重要的任務(wù)。就食品中重金屬砷的來源、危害及其檢測方法進(jìn)行闡述。

食品安全；砷；危害性；檢測方法

0 引言

“民以食為天，食以安為先”，關(guān)注食品安全就是關(guān)注我們的生命安全。危害食品安全的因素有許多方面，其中重金屬砷對食品安全的威脅非常嚴(yán)重，砷的污染來源也十分廣泛。

1 砷的來源及其污染現(xiàn)狀

1.1 食品中砷污染的主要來源

（1）自然環(huán)境。重金屬砷在環(huán)境中自然存在，且在不同的自然背景土壤、巖石、沉積物、水和生物都有不同程度的存在，可引發(fā)食品砷污染。自然環(huán)境中砷的存在導(dǎo)致地方性砷中毒，飲水型砷中毒分布在山西、內(nèi)蒙古、新疆、寧夏、吉林、四川、安徽、青海、黑龍江、河南、山東等省（區(qū)），其中以山西、內(nèi)蒙古病情為重；燃煤型砷中毒部分在貴州、陜西，其中以貴州分布最為嚴(yán)重。

（2）工業(yè)污染。未經(jīng)處理或處理不合格的廢水、廢氣、廢渣帶有重金屬砷，被排放到環(huán)境中。動(dòng)植物會(huì)從水體、土壤、大氣中吸收砷，導(dǎo)致食品砷污染[1]。另外，使用砷的化學(xué)試劑或者生產(chǎn)工廠，工人接觸有毒砷化物，也會(huì)有中毒的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）農(nóng)業(yè)污染。農(nóng)作物被噴灑含有砷的農(nóng)藥，使用含砷的化肥、殺蟲劑等會(huì)直接造成農(nóng)作物的砷殘留，最終污染食品。

（4）食品加工污染。動(dòng)物飼料中加入對氨基苯砷酸等作為促生長劑，對動(dòng)物性食品產(chǎn)生安全威脅；食品加工工具的使用過程中，食品企業(yè)未按規(guī)定使用含砷殺蟲劑、殺鼠劑以及食品添加劑等造成食品的砷污染。

1.2 食品中砷的污染現(xiàn)狀

近年來，隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，有毒砷化物造成環(huán)境污染尤為嚴(yán)重，特別是水體污染。多項(xiàng)報(bào)告表明食品砷污染的狀況。2014年林黎等人[2]在四川省食品抽檢中得出食品中總砷平均含量0.03mg/kg，總體超標(biāo)率為0.24%，其中動(dòng)物內(nèi)臟總砷超標(biāo)率最高達(dá)2.10%。安潔等人[3]對我國玉米秸稈顆粒飼料產(chǎn)品中砷含量檢測，結(jié)果顯示其平均值為1.49 mg/kg，接近相關(guān)限量標(biāo)準(zhǔn)，污染情況較嚴(yán)重。2013年解魁等人[4]對河南省食品中重金屬砷的測定得出，總砷總體超標(biāo)率為0.12%。因此，希望相關(guān)部門能夠提出相應(yīng)的措施，加強(qiáng)各方面的管理，減少食品中砷污染。

2 砷的危害

2.1 砷對食物原料的危害

植物的根部對砷的毒性很敏感[5]。比如農(nóng)作物水稻，其根部在被砷污染的土壤中生長很容易吸收砷。砷含量高時(shí)會(huì)抑制根部細(xì)胞酶的活性，阻礙其吸收其他營養(yǎng)成分，導(dǎo)致水稻不能正常生長或間接導(dǎo)致食物原料水稻含高濃度砷，對人體健康造成危害。

2.2 砷的毒性及對人體的危害

砷是廣泛存在于自然界的類金屬元素，常見的砷化合物有三價(jià)砷、五價(jià)砷和砷化氫。砷化氫和三氧化二砷是毒性較強(qiáng)的化合物，前者與紅細(xì)胞結(jié)合使細(xì)胞膜遭到嚴(yán)重破壞，濃度低時(shí)造成溶血現(xiàn)象，濃度高時(shí)則引起組織器官病變；后者容易和人體細(xì)胞中的巰基結(jié)合，生成絡(luò)合物，降低組織細(xì)胞中酶的活性，從而影響人體正常的新陳代謝，被砷污染的食物和水經(jīng)口進(jìn)入人體內(nèi)，隨著血液分布于全身各處。隨砷含量在體內(nèi)的蓄積，會(huì)引起不同程度的砷中毒現(xiàn)象（急性中毒和慢性中毒）。最容易引起的就是對皮膚的損害，表明為逐漸變得干燥、角質(zhì)化嚴(yán)重、色素沉著異常；食用水中砷含量一旦達(dá)到50mg/L時(shí)就會(huì)引發(fā)癌癥；砷含量過多時(shí)人體的肺臟，以及腎臟、肝臟、神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)和消化系統(tǒng)均會(huì)受到不同程度的危害[6]。嚴(yán)重者導(dǎo)致消化道受損，出現(xiàn)惡心嘔吐、腹部疼痛、神經(jīng)異常，甚至食道出血、心臟衰竭等病癥。

3 砷的檢測方法

食品中重金屬檢測技術(shù)有傳統(tǒng)檢測技術(shù)和快速檢測技術(shù)。雖然傳統(tǒng)檢測技術(shù)存在較多缺點(diǎn)，但新技術(shù)的發(fā)展離不開其應(yīng)用與原理。目前，食品中重金屬檢測用到的方法有原子光譜法、紫外分光光度法、高效液相色譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、試劑比色檢驗(yàn)技術(shù)、重金屬檢測試紙法、電極檢測技術(shù)、酶抑制法、免疫分析法和生物傳感器技術(shù)（包括大腸桿菌、DNA、蛋白質(zhì)和核酸適配體生物傳感器）[7]等。

3.1 核酸適配體檢測技術(shù)

核酸適配體是生物傳感器技術(shù)近年來對食品安全檢測的最新方法[8]，可用于糧食、瓜果蔬菜、新鮮奶乳和酒類中金屬砷的檢測，具有靶分子廣、親和力高、特異性強(qiáng)、篩選周期短、分子質(zhì)量體積小、方便標(biāo)記、無免疫原性、組織滲透性好、比抗體作用更強(qiáng)更有優(yōu)勢等諸多特點(diǎn)，能與目標(biāo)物質(zhì)高選擇性特異結(jié)合[9]。比如，Wu Y G等人[10]利用砷核酸適配體在其基板上能夠短暫抑制濃度較高的氯化血紅素的催化活性，3,5,3'，5'-四甲基聯(lián)苯胺出現(xiàn)藍(lán)色的陽離子自由基。當(dāng)有As3+時(shí)，砷核酸適配體與As3+結(jié)合成配合物，3,5,3'，5'-四甲基聯(lián)苯胺分子充分地被氧化成黃色二胺產(chǎn)物，吸光度在442 nm處顯著增加，從而實(shí)現(xiàn)利用比色法檢測As3+。食品中還可用DNA核酸適配體、抗體和功能化核酸適配體等檢測有害物質(zhì)，且該方法檢出限低。

3.2 微波消解前處理-原子熒光光度法

該方法具有方便快捷用時(shí)少、干擾少、精密度高、所用試劑污染性小、成本低、回收率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于測定食品原料（如初級農(nóng)產(chǎn)品）和水樣中砷的含量。其工作原理是：用硝酸和過氧化氫，先將食品原料或水樣中的砷在全封閉壓力罐下進(jìn)行微波消解，再利用硼氫化鉀的還原性，將砷還原成砷化氫。然后用氬氣載體將砷化氫帶到石英原子化器中，激發(fā)光源為空心陰極燈，受光輻射的影響，砷原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，最終回到基態(tài)各振動(dòng)能級時(shí)，會(huì)產(chǎn)生熒光。在一定范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度越大，砷含量越高且存在正比關(guān)系。所以可利用標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析。

3.3 二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法

二乙基二硫代氨基甲酸銀是一種化學(xué)物質(zhì)，在一定條件下與砷化氫反應(yīng)形成紅色產(chǎn)物。作為分光光度法測定食品中砷含量的指示劑。檢測時(shí)先氧化分解樣品中的砷，使其進(jìn)入溶液之前變成可溶態(tài)砷離子。在硫化鉀和氯化亞錫存在的狀態(tài)下，五價(jià)砷變成三價(jià)砷，三價(jià)砷和鋅酸反應(yīng)生成的新生態(tài)氫結(jié)合還原成砷化氫。然后使砷化氫溶于二乙基二硫代氨基甲酸銀溶液，生成紅色膠體銀，再用分光光度法測定吸光度。

3.4 國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法

國標(biāo)主要針對各類食品中總砷、無機(jī)砷的樣品測定，包括農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、食品添加劑等[12-13]。

GB/T標(biāo)準(zhǔn)檢測食品中砷的方法見表1。

表1 GB/T標(biāo)準(zhǔn)檢測食品中砷的方法

4 總結(jié)與展望

食品安全與人們的健康息息相關(guān)，解決食品安全問題是保障人們的日常生活和健康的當(dāng)務(wù)之急。減少食品中砷污染事件的發(fā)生勢在必行，通過對食品中重金屬砷的來源、污染現(xiàn)狀、危害及其典型的檢測方法做了總結(jié)。希望相關(guān)部門對于市場上食品的檢測監(jiān)督會(huì)更加嚴(yán)格，有更高的要求。食品中重金屬砷的檢測技術(shù)也能向更加高效快捷、精密度高的方向發(fā)展。

[1]王明強(qiáng).食品中砷污染的危害及其防治[J].中國釀造，2008（20）：87-88.

[2]林黎，馬夢婷，張譽(yù)，等.2014年四川省抽檢食品中重金屬污染狀況分析[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)情報(bào)，2017，33（1）：38-41.

[3]安潔，韓址楠，吳菁，等.玉米秸稈顆粒飼料產(chǎn)品中重金屬和真菌毒素含量及限量標(biāo)準(zhǔn)的研究[J].飼料工業(yè)，2017，38（3）：33-36.

[4]解魁，李杉，楊麗，等.2013年河南省食品中重金屬污染檢測分析.[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)，2015，42（4）：4 262-4 264.

[5]田雨，王友海，王學(xué)安，等.水稻重金屬污染研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2016（2）：10-12.

[6]黃秋嬋，韋友歡，吳穎珍.砷污染對人體健康的危害效應(yīng)研究[J].微量元素與健康研究，2009，26（4）：65-66.

[7]隋佳辰，代佳宇，王向輝，等.食品中重金屬砷檢測的研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42（5）：290-292.

[8]隋佳辰，于寒松，代佳宇，等.生物傳感器檢測食品中重金屬砷的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2017，37（7）：233-238.

[9]隋佳辰.食品中重金屬砷核酸適配體篩選、鑒定及應(yīng)用[D].長春：吉林大學(xué)，2016.

[10]Wu YG，WangA FZ，Zhan SS，etal.Regulation of hem in peraxidasc catalytic activity by arsenic-bingdingaptamers for the colorimetric detection of arsenic（Ⅲ）[J].RSC Adavances，2013（3）：256-260.

[11]張君嶺.初級農(nóng)產(chǎn)品中砷的測定技術(shù)與污染防治[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（3）：22-26.

[12]阿地里江.重金屬檢測方法與探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016（11）：26-27.

[13]四川省食品衛(wèi)生監(jiān)督檢驗(yàn)所.GB/T 5009.11—2003食品中總砷及無機(jī)砷的測定[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.◇

Heavy Metal Arsenic Harmfulness in Food and Detection Methods

HOU Shuangdi，*WANG Xin，SHAO Juanjuan，YUAN Ning，WEIYue，JIA Li'na
（College of Science&Technology，Agricultural University of Hebei，Cangzhou，Hebei061100，China）

In the recent years，arsenic contamination in food in our country has occurred frequently，which seriously affects people's life and health.Therefore，detection of arsenic in food is a very important task.In this paaper，the source，harm and detectionmethods of heavymetal arsenic in food are described.

food safety；arsenic；harm fulness；detectionmethods

TS207

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.013

1671-9646（2017）04a-0039-02

2017-04-12

侯雙迪（1994—），女，在讀本科，研究方向?yàn)槭称钒踩珯z測。

*通訊作者：王鑫（1989—），女，碩士，助教，研究方向?yàn)槭称芳庸づc安全檢測。