稻米重金屬檢測方法的研究進展綜述

羅丹　黃鐘標

摘 要：糧食質量安全關系到國計民生。近年來，隨著稻米的不斷增產、人們生活水平的提高，以及鎘稻米事件的不斷出現，稻米的安全問題越來越受到人們的重視。本文主要對稻米檢測的前處理方法和檢測方法進行綜述，希望對稻米的質量安全檢測有一定的幫助。

關鍵詞：稻米；重金屬；前處理方法；檢測方法

稻米是我國的主食糧食，全國有60%的人口以稻米作為主食[1]。而我國在稻米加工處理方面還比較落后，為使人們吃上安全無污染的大米，我們仍然需要不斷的努力。我國對稻米中金屬的檢測是依據國家標準進行的，其中介紹了石墨爐原子吸收光譜法[2]、火焰原子吸收光譜法、ICP-MS等。為了加強食品公共安全，近年來，許多學者針對傳統分析技術進行了改進和發展，并提出了一些適于現場快速檢測的方法，如免疫學方法、試紙法等。目前對于稻米中重金屬的檢測方法，針對傳統檢測方法的樣品前處理的研究較多，而快速檢測技術較少。本文綜述了傳統的樣品前處理方法和檢測方法，以及免疫學快速檢測方法，并分析了各種前處理方法和檢測方法的特點，為稻米重金屬的檢測提供一定參考依據。

1 前處理方法

1.1 濕法消解

濕消化法是在適量的食品樣品中，加入氧化性強酸，加熱破壞有機物，使待測的無機成分釋放出來，形成不揮發的無機化合物，以便進行分析測定。濕法消化是目前應用比較廣泛的一種食品樣品前處理方法，該方法實用性強，幾乎所有的食品都可以用該方法消化。

1.2 微波消解[3]

微波消解原理：通常，介質材料由極性分子和非極性分子組成。在電磁場的作用下，極性分子從原來的隨機分布狀態轉向按照電場的極性排列取向。在高頻電磁的作用下，這些取向按交變電磁場的變化而變化，極性分子在微波電磁場中快速旋轉和離子在微波場中的快速遷移、相互摩擦，迅速提高反應物的溫度，激發分子高速度旋轉和振動，使之處于反應的準備狀態或亞穩態，促使物質與酸等試劑發生反應被消解。

1.3 干灰化法

干灰化法是指通過升高溫度使樣品中有機物質全部揮發掉，達到除去有機物質的目的。干法灰化具有操作簡單，并且可以一次處理大批量樣品的優點。但是，由于灰化溫度比較高，一般都在500℃左右，可能會有部分元素因為蒸發而損失掉（部分由于坩堝或器皿的吸附，還有些樣品可以與坩堝和器皿反應生成難以用酸溶解的物質，如玻璃或耐熔物質等），從而導致元素的部分損失。實驗過程比較長，樣品炭化時間需要1個小時左右，灰化時間在4～6小時之間，中途如果灰化效果不好還需要加入助灰化劑。

2 檢測方法

2.1 石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收法是目前農產品痕量鎘最常用的分析方法。該法用石墨管在高溫下使樣品完全蒸發，電熱原子化后吸收228.8nm共振線，在一定濃度范圍，其吸收值與鎘含量成正比，與標準系列比較定量。石墨爐原子吸收光譜法中原子在吸收區停留時間較長，樣品原子化效率大大提高，檢出限為0.1μg/kg，具有靈敏度高、選擇性好的優點，但石墨管耗價昂貴，背景干擾大，需采用標準添加法，費時費力。采用石墨爐原子吸收光譜法時，選擇合適的樣品前處理方法，可以減少鎘離子的損失，提高分析結果的準確性。樣品的一般前處理方法是普通高壓消解、干法灰化和濕法消解。

2.2 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法將含待測元素的樣品溶液噴射成霧狀進入火焰，使樣品氣化為基態原子，用空心陰極燈作光源，輻射出特征譜線的光，然后根據被測元素對特定頻率輻射線的吸收進行分析。FAAS操作簡單、分析速度快、穩定性好、精確度高，但是霧化效率低，加之火焰氣體對待測原子有稀釋作用，使其無法用于含量為μg/kg數量級鎘的測定。FAAS的樣品前處理方法包括常壓消解、微波消化、活性炭分離富集、微波萃取、液液萃取、超臨界萃取等。上述前處理方法或消解時間長，方法繁瑣；或試劑用量多，毒性大；或儀器成本高。侯晉采用高壓溶樣彈，將樣品用硝酸-過氧化氫溶解后，用FAAS法對大米中鎘測定，回收率為96%～103%，RSD為3.9%。該法安全、快速、易操作、空白低、方法精密度高、數據準確，適用于大米中痕量金屬的測定。

2.3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是基于被測物質對紫外-可見光輻射具選擇性吸收來進行分析測定的方法，通常要加入顯色劑，使被測物質與顯色劑形成穩定的顯色絡合物，根據顯色程度的不同與標準系列比較定量。本法操作簡單，不需要昂貴的儀器和試劑，容易普及，但干擾因素較多，選擇性較差。UV研究的熱點是顯色劑的選用，主要有三氮烯試劑、偶氮試劑和卟啉試劑等。三氮烯顯色劑具有靈敏度高和選擇性較好的優點，其摩爾系數ε常在105 L /（mol·cm）～2×105 L /（mol·cm），是一類優良的測鎘試劑；偶氮試劑最早和最廣應用于鎘光度測定，其靈敏度較高，選擇性較差；卟啉試劑是一類較晚才用于測鎘的新試劑，這類試劑具有巨大的共軛雙鍵結構，與鎘生成絡合物的顯色反應，其靈敏度高，穩定性好，其摩爾系數ε大都在4×105 L /（mol·cm）以上，可測定ppb（μg/kg）級鎘。

2.4 ICP-MS

電感耦合等離子體質譜技術是20世紀80 年代發展起來的新的分析測試技術，它以獨特的接口將電感耦合等離子體的高溫電離特性與四極質譜儀的靈敏快速掃描特性相結合，近年來已成為一種強大的元素分析技術。該技術具有檢測限低、線性范圍寬、干擾少、精密度高的特點，可進行多元素的同時快速分析，能適應復雜體系的痕量或超痕量元素分析，已在食品、尿樣、人發、土壤、陶瓷、藥物及生物和環境樣品中得到了廣泛的應用。

3 快速檢測方法

免疫學檢測方法是將抗原抗體反應與靈敏的檢測系統結合而成的分析方法。鎘離子分子量小，不足以形成抗原表位，沒有抗原性，但可作為半抗原。如果利用離子可與鰲合劑絡合的特性，可將其制備成具有免疫原性的活性物質。首先設計并合成半抗原分子，隨后將半抗原分子連接到載體蛋白上，再用合成抗原免疫小鼠制備抗體，最終建立鎘離子的免疫檢測方法，其中制備鎘的完全抗原是最為關鍵的問題。由于鎘離子自身不能被免疫系統識別，因此選擇螯合劑與鎘離子配位，提供一個能被免疫系統識別的有機物外殼，生成具備免疫反應性的鎘-螯合物。鎘-螯合物的分子量小、結構簡單，不具備免疫原性，只有和大分子載體蛋白（KLH或BSA）共價結合后，才能形成完全抗原，誘發免疫應答。

4 結論

稻米作為我國人民的重要主食之一，其質量安全性不容忽視，加之現代農業污染嚴重，更要加強稻米的質量檢測。重金屬對水稻的產量和品質都有一定的影響，對人體的毒性巨大。農產品中重金屬的檢測方法多種多樣，但每種都有自己的特點和適用條件，針對稻米的特點及檢測的精度和時間等要求，應該選擇適宜的方法。隨著科學技術的發展，稻米的檢測方法應該與科學技術共同發展，借助技術改善檢測方法和提高稻米的品質。

參考文獻：

[1]肖美秀，梁義元，梁康逕，等.水稻重金屬污染及其控制技術的研究[J].亞熱帶農業研究，2005，1（3）：40-43.

[2]李秀婷.石墨爐原子吸收法測定高鹽食品中的微量鉛[J].糧油食品科技，2003，11（4）：35-36.

[3]李芳.微波消解技術對植物、土壤和沉積物的應用研究[J].密閉微波制樣系統在分析化學領域的應用，2004（5）：12-15.