食品中重金屬元素檢測方法研究進展

趙意娜+孫飛燕

摘要 食品中重金屬污染日益嚴重，已影響人類健康、經濟和生態的可持續發展。目前用于檢測重金屬的方法很多，包括光譜法、電化學法、色譜法、比色法、免疫法、快速檢測技術等，本文主要總結了常用檢測方法和新型檢測方法，以期為食品重金屬檢測提供參考。

關鍵詞 重金屬；檢測方法；食品污染

中圖分類號 TS207.5+1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）01-0239-02

Review on Detection Methods of Heavy Metal in Food

ZHAO Yi-na SUN Fei-yan

（Yuhang District Food and Drug Monitoring Center of Hangzhou City in Zhejiang Province，Hangzhou Zhejiang 311112）

Abstract As we know，the increasing pollution of heavy metals in food has affected human health，the sustainable development of ecology and economy.Currently，many methods are applied to detect heavy metals，including spectroscopy，electrochemistry，chromatogr-aphy，colorimetry，immunoassay，rapid detections and so on.This paper summarized the common detection methods and new detection methods of heavy metals in food，in order to provide reference for the detection of heavy metals in food.

Key words heavy metal；detection method；food contamination

隨著社會經濟的快速發展，食品中的重金屬污染越來越嚴重，已影響人類健康、經濟和生態的可持續發展。重金屬為密度>5.0 g/cm3的金屬元素，如鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鋁（Al）、銀（Ag）、錫（Sn）等，約有45種[1]。重金屬屬于累積毒物，通過食物鏈在人體累積，可導致人體器官慢性中毒，危害健康[2-3]。例如日本發生的水俁病（汞污染）和骨痛病（鎘污染）等公害病，均由重金屬污染引起的。因此，對食品中的重金屬含量進行測定是十分必要的。

1 常用檢測方法

1.1 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是介于原子發射光譜和原子吸收光譜之間的光譜分析技術。其基本原理是基態原子（一般蒸汽狀態）吸收合適的特定頻率的輻射而被激發至高能態，而后以光輻射的形式發射出特征波長的熒光。其具有靈敏度高、譜線簡單、多元素同時分析、分析速度快、檢測成本低等特點，也是國標GB5009規定的測定農業行業領域中重金屬含量的標準方法之一[4]。周少賢等[5]曾采用硝酸-高氯酸混合酸濕法消解處理樣品，以氫化物發生原子熒光法測定了饒平縣柘林灣中不同養殖場的牡蠣、魚、蝦等海產品中的砷和汞。在最佳測試條件下測得砷和汞的檢出限分別為0.020、0.009 μg/L，相對標準偏差為0.04%～0.11%，回收率分別為99.2%～106.2%、92.4%～108.0%[5]。

1.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是基于氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量的基礎分析方法。該方法分為火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法，為國家標準中很多元素的測定方法中最常用的方法之一，具有很多優點。周 淼等[6]曾利用火焰原子吸收光譜法對滑子菇中重金屬含量進行測定分析，試驗中鎘、鉛、鋅的檢出限為0.006～0.060 mg/L，回收率為90.0%～110.6%，相對標準偏差均<5%，分析結果發現檢出限較低，準確率高。盧春香等[7]用石墨爐法檢測鉛、鎘、鉻，結果表明，樣品的加標回收率分別為97.92%、99.06%、104.6%，標準偏差分別為8.93、0.12、0.70，變異系數分別為1.70%、0.39%、2.92%，說明該方法精確度和檢出率高，重復性好。同時，原子吸收法也存在一定缺陷，如不能多種元素同時測定、標準工作曲線的線性范圍窄、儀器昂貴等。

1.3 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）具有靈敏度高、線性范圍寬、檢出限低、樣品前處理方法簡單等優點，是痕量元素分析領域中最先進的方法，應用十分廣泛[8-9]。其具有比原子吸收法更低的檢測限，可用于除汞以外的絕大多數重金屬的測定。但是傳統四極桿質譜分析過程中所存在的質譜干擾和非譜干擾，影響該方法的檢測，需要進一步改進，目前已有解決方法。如李坦平等[10]建立了用電感耦合等離子體質譜法測定食品級磷酸鹽中Mg、Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb等12種雜質元素的分析方法，主要應用了碰撞/反應池（0RS）技術消除了多原子離子對待測元素的干擾，選用Sc、Y、In、Bi等元素為內標混合液校正基體干擾和漂移，結果表明，該改進方法對12種待測元素的檢出限在0.004～0.362 μg/L之間，滿足檢測需求。

1.4 極譜法

極譜法是通過測定電解過程中所得到的極化電極的電流-電位（或電位-時間）曲線來確定溶液中被測物質濃度的一類電化學分析方法，分為控制電位極譜法和控制電流極譜法兩大類。極譜法靈敏度高、選擇性好且速度快，可以連續測定，但檢出限相對較高[11]。在國標中用極譜法檢測鉛含量時，其檢出限為0.085 mg/kg[12]。有研究顯示用極譜法連續測定Au、Pt、Ir、Rh、Ru等金屬時，在選定的試驗條件下得到較好的分析結果，線性范圍分別為0.1～1 000.0 μg/mL（Au）；8.0×10-5～6.4×10-3 μg/mL（Pt、Ir）；1.60×10-5～1.28×10-3 μg/mL（Rh）；1.14×10-4～3.42×10-3 μg/mL（Ru）。將樣品通過陰離子交換樹脂分離富集后進行分析，回收率在93%～106%之間[13]。endprint

2 新型檢測方法

隨著科學技術的發展，新型技術也被應用到食品中重金屬元素的檢測中，如生物傳感技術、酶聯免疫吸附法、光纖傳感技術等。

2.1 生物傳感技術

生物傳感技術是一種將具有分子識別功能的生物識別元件和信號放大轉換元件緊密結合的分析方法[14]。到目前為止，主要有的生物傳感器有酶傳感器、特異性蛋白生物傳感器、微生物傳感器3種，均能用于檢測食品中重金屬。以酶生物傳感技術為例，Tadeusz等[15]將脲酶包埋在pH敏感銥氧化電極表面的PVC膜上，通過將反應系統電勢下降的初始速率（與酶初始反應速率成正比）轉化為抑制率，來檢測汞和其他重金屬離子。不同形態的汞離子[Hg（NO3）2、HgCl2、PhHgCl、Hg2（NO3）2]抑制效應不同，其中，無機汞的檢測范圍可達0.05～1.00 μmol/L。

2.2 酶聯免疫吸附法

酶聯免疫吸附檢測方法作為近年發展起來的一種免疫學法，具有特異性強、靈敏度高的優點，可用于大批樣品的檢測，且檢出限極低，能檢測重金屬濃度極低的樣品[16]。酶聯免疫吸附檢測方法的主要瓶頸在于金屬離子單克隆抗體的制備，而較容易制備的多克隆抗體又難以滿足金屬離子的特異性要求[17]。目前酶聯免疫吸附法還未普遍運用到重金屬含量檢測中，但是已有一些成功的案例。如楊依錦等[18]已成功應用酶聯免疫吸附方法檢測了胡蘿卜等食物中的鉛含量。通過免疫新西蘭大耳白免成功制備鉛多克隆抗體，建立間接競爭ELISA檢測方法，標準曲線IC50為3.48 ng/mL，IC15為0.32 ng/mL，與ICP-MS法檢測結果的總符合率超過97%。未來，酶聯免疫檢測方法將會廣泛地運用在我國的食品重金屬檢測中。

2.3 光纖傳感技術

光纖傳感器的基本原理為被監測的污染物質與光相互作用，或污染物質與敏感物質相互作用后導致光纖輸出光信號的變化，通過檢測光纖輸出光信號的改變實現傳感參數的監測。光纖傳感器的組成部分為光源、光纖光路、傳感頭和信號調理電路等[19]。光纖傳感器可分為傳光型和傳感型2種類型。光纖傳感器具有便于微型化和集成化、易于實現監測儀器的便攜化、抗電磁干擾、耐高溫高壓、抗腐蝕、便于遙測、可實現多參數、無損監測等特點[20-21]。我國已有利用光纖傳感器檢測食品中重金屬含量的案例，如對基于中性載體PVC 膜的離子選擇性光纖傳感器進行了研究，利用分光光度法采用多媒光纖傳輸信號，對Cu2+ 的現場測試進行了試驗，效果良好[22]。

3 結語

隨著社會發展，人們日益重視食品安全，需監督檢測的樣品越來越多。目前的檢測技術已相對比較成熟，但也存在著各種問題，如樣品前處理較復雜、儀器費用高和檢測時間長等。不同的方法有不同的特點，仍需進一步探索并設計出一種甚至幾種更方便、快速、準確，能同時測定和連續測定的技術來檢測食品中重金屬含量。

4 參考文獻

[1] 許賀.食品中重金屬檢測的方法研究與儀器研制[D].上海：華東師范大學，2009：1-146.

[2] 楊守林，李彤.太原市晉源區土壤中重金屬及微量元素與畸胎發生率的關系[J].職業與健康，2005，21（3）：41-42.

[3] 李青，王月梅，王惠民.微量元素鉛、汞、福對人體健康的危害世界元素醫學論文[J].世界元素醫學，2006，6（2）：32-38.

[4] 張相黔.AFS-820原子熒光光度計應用淺析[J].化學工程與裝備，2012，（3）：127-129.

[5] 周少賢，莊志瑤，李紅，等. 氫化物發生-原子熒光法測定海產品中的砷和汞[J].廣東微量元素科學，2010，18（1）：32-35.

[6] 周淼.原子吸收法測定滑子蘑中銅、鎘、鉛、鋅、砷的方法研究[D].沈陽：東北大學，2006：1-59.

[7] 盧春香，鄧程君，楊寶良.原子吸收-石墨爐法測定食品中重金屬元素的方法研究[J].中國飼料，2008（18）：34-36.

[8] 陳少東，陳福北，陳劍平，等.ICP-MS/ICP-AES法測定中藥益智仁中的元素含量[J].食品工業科技，2011，32（5）：395-398.

[9] 王夢月，李曉波，周兢，等.電感耦合等離子體質譜法檢測羅漢果中6種有害元素的含量[J]，藥物分析雜志，2007（7）：954-957.

[10] 李坦平，謝華林.電感耦合等離子體質譜法測定食品級磷酸鹽中雜質元素[J].光譜學與光譜分析，2012，32（10）：2834-2837.

[11] 劉艷，金華麗，陳華.食品中微量硒的示波極譜法分析條件的研究[J].中國衛生檢驗雜志，2007（4）：635-637.

[12] 中華人民共國衛生部，中國國家標準化管理委員會.食品中鉛的測定：GB/T 5009.12-2003[S].北京：中國標準出版社，2004.

[13] 張輝，唐杰，張凱.離子交換分離富集極譜法連續測定金、鉑、銥、銠、釕[J].黃金，2010，31（6）：57-59.

[14] HYNNINEN A，TONISMANN K，VIRTA M.Improving the sensitivity of Bacterial bioreporters for heavy metals[J].Bioeng Bugs，2010，1（2）：132-138.

[15] TADEUSZ K，MALGORZATA M，TROJANOWICZ M.Inhibitive deter-mination of mercury and other meta lions by potentiometric urea bios-ensor[J].Biosensors & Bioelectrnics，2000（15）：681-691.

[16] 戴花秀.淺談食品中常見的重金屬污染途徑及檢測方法[J].黑龍江科技信息，2012（31）：95.

[17] 呂彩云.重金屬檢測方法研究綜述[J].資源開發場，2008，24（10）：887-890.

[18] 楊依錦，王俊平，王津，等. 重金屬鉛酶聯免疫檢測方法的研究[J].食品與機械，2012，28（3）：80-83.

[19] 吳剛，劉月明，樓俊.光纖水質傳感器的研究現狀和發展趨勢術[J].傳感器與微系統，2012，31（10）：6-8.

[20] 王曉雷，胡建東，江敏，等.附加電阻法快速測定土壤含水率的試驗[J].農業工程學報，2009，25（10）：76-81.

[21] 羅錫文，臧英，周志艷.精細農業中農情信息采集技術的研究進展[J].農業工程學報，2006，22（1）：167-172.

[22] 潘勇，傅慧娟，黃慧萍，等.傳感器技術在金屬檢測中的新發展[J].傳感器與微系統，2006，25（7）：7-10.endprint