食品重金屬檢驗(yàn)樣品處理和檢驗(yàn)方法淺談

方 萍

(合肥海關(guān)技術(shù)中心 安徽 合肥 230000)

日常生活中常見的有害重金屬元素包括汞、鉛、鎘、砷等，食品的重金屬污染可以發(fā)生在生產(chǎn)加工、儲(chǔ)存運(yùn)輸、市場(chǎng)銷售等各個(gè)階段，一旦發(fā)生重金屬中毒，對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。由于重金屬元素在人體內(nèi)很難代謝，所以當(dāng)人體長期累積攝入時(shí)會(huì)出現(xiàn)富集現(xiàn)象，造成慢性中毒。因此，食品重金屬含量檢驗(yàn)成為了防止人體發(fā)生重金屬中毒的關(guān)鍵一環(huán)，本文將對(duì)此展開詳細(xì)論述。

一、重金屬元素人體的影響

(一)鉛中毒。金屬鉛化學(xué)式為Pb，在毒性分級(jí)中屬于中等至高等，其主要來源于工業(yè)廢水、工業(yè)廢料、氣體排放等方面，是一種會(huì)嚴(yán)重影響生物體生長發(fā)育的有毒金屬。Pb很容易在土壤中累積，并且會(huì)和其他有機(jī)物結(jié)合成為難溶于水的化合物。研究表明當(dāng)人體對(duì)Pb的攝入量超過0.025mg/kg時(shí)，會(huì)造成神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)等器官的不可逆損傷。目前我國對(duì)于個(gè)各食品中Pb的含量標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定，指出谷物制品不得超過0.5mg/kg，蔬菜不得超過0.3mg/kg，肉制品不得超過0.5mg/kg。當(dāng)前，中國食品鉛超標(biāo)問題主要發(fā)生在浙江省、四川省、福建省等地。

(二)鎘中毒。鎘化學(xué)式Cd，屬于活性較強(qiáng)的一種重金屬元素在毒性分級(jí)中屬于中等。鎘在植物中會(huì)大量富集，但是它并不影響植物的生長。Cd通過植物進(jìn)入人體后可以在人體積累很長時(shí)間，當(dāng)超過一定量時(shí)，會(huì)引發(fā)肝臟、腎臟損傷，甚至發(fā)生癌變，骨質(zhì)疏松等癥狀。日本一些地區(qū)曾經(jīng)流行的“痛痛病”就是由鎘中毒引起的。中國規(guī)定稻米、糙米、大米等食品中鎘含量不能超過0.2mg/kg，谷物食品中不能超過0.1mg/kg，蔬菜中不能超過0.2mg/kg，肉制品不能超過0.1mg/kg；

(三)汞中毒。汞(Hg)是一種液態(tài)且易揮發(fā)的金屬，是一種極高毒性的物質(zhì)，無機(jī)汞和金屬汞遇水發(fā)生物化反應(yīng)生成易于被生物體吸收的甲基汞，因此，在水產(chǎn)品中Hg的含量非常高。人體發(fā)生汞中毒會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的腦部損傷，對(duì)生殖系統(tǒng)、內(nèi)臟器官破壞性極強(qiáng)，人體所能承受的極限為0.005mg/kg體重。中國規(guī)定各類食品的總Hg不得超過0.05mg/kg，甲基汞不得超過1.0mg/kg。需要強(qiáng)調(diào)的是，中國是產(chǎn)汞大國，因此汞污染的防治工作面臨很大挑戰(zhàn)[1]。

(四)砷中毒。砷(As)的化合物具有很強(qiáng)的毒性，在古時(shí)被俗稱為砒霜。As通常可以通過呼吸道、消化道甚至皮膚接觸進(jìn)入人體，在生物體內(nèi)很強(qiáng)的富集性，是一種高致癌物。人體發(fā)生As中毒時(shí)會(huì)造成全身系統(tǒng)損傷，嚴(yán)重的直接造成細(xì)胞癌變。我國規(guī)定不同食品的無機(jī)As含量不能超過1.5mg/kg，總As不能超過0.5mg/kg。研究表明海藻、一些魚類以及水稻等食品中總砷和無機(jī)砷含量較高。

二、檢驗(yàn)樣品處理方法

(一)樣品揮發(fā)成分去除。水分和易揮發(fā)成分的去除：首先，將標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的樣品防止在瓷坩堝中，用小火加熱干燥，然后高溫爐將樣品灼燒直至成白色灰燼，將其溶解在鹽酸溶液中，最后過濾雜質(zhì)。這種方法不存在污染試劑的問題，具有低空白的優(yōu)勢(shì)，且操作較為簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)，而缺點(diǎn)在于該方法不適用與沸點(diǎn)低的金屬元素檢測(cè)，成分隨揮發(fā)損失會(huì)影響到檢驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)誤差與灰化溫度相關(guān)。

(二)樣品有機(jī)物分解。在要求的溫度下，用硫酸、硝酸、雙氧水、高錳酸鉀、高氯酸等氧化劑配合一些催化劑分解樣品中的有機(jī)物。這種處理手段具有速率快，操作簡(jiǎn)單、揮發(fā)損失小、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但也存在實(shí)驗(yàn)試劑需求量大、分解過程會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體等問題，并且具有較高的空白值。

(三)微波溶解法處理樣品。在微波電磁場(chǎng)環(huán)境下可以使食品樣本與酸的混合物快速溶解，這是因?yàn)樵谖⒉ㄗ饔孟拢铀倩旌系慕橘|(zhì)分子之間的摩擦運(yùn)動(dòng)，使內(nèi)部溫度快速升高。同時(shí)在磁場(chǎng)環(huán)境下，各介質(zhì)分子會(huì)排列成極化分子，使分子產(chǎn)生更強(qiáng)的張力從而加速了樣品整體的破裂效應(yīng)，酸在這一過程中扮演了吸收輻射的角色[2]。

三、樣品重金屬元素檢驗(yàn)方法

(一)原子吸收分光光度法。原子吸收分光光度法具有較廣的適應(yīng)范圍，是目前我國食品重金屬元素檢驗(yàn)中使用最多的技術(shù)之一。這種方法基本原理是樣品蒸汽對(duì)輻射光源的光譜具有減弱作用，不同的金屬元素分子對(duì)特定光波具有不同的吸收能力，并且含量與吸光度成正比關(guān)系如圖1，因此可以借助這種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬元素的定性定量分析。該方法具有靈敏度高、精密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

圖1

(二)紫外可見分光光度法。紫外可見分光光度法的原理是重金屬原子可以與有機(jī)顯色劑發(fā)生反應(yīng)生成絡(luò)合物，不同的金屬元素生成的絡(luò)合物對(duì)特定波長的光具有不同的顯色性，且同一種元素含量越高顯色反應(yīng)越明顯，通過比對(duì)顯色性，就可以大致估計(jì)出金屬原色的含量，這種方法的缺點(diǎn)是精確性較差。

(三)X射線熒光光譜法。樣品溶液中重金屬含量不同會(huì)引起溶液對(duì)X射線的吸收率差異，根據(jù)這種特性，可以通過分析樣品的光譜特性來定量元素的含量，該方法對(duì)樣品前處理步驟要求不高因此具有操作快速的優(yōu)點(diǎn)，適用于戶外流動(dòng)檢驗(yàn)。

(四)溶出伏安法。溶出伏安法對(duì)金屬元素測(cè)定時(shí)具有簡(jiǎn)便快速、精確度高等優(yōu)勢(shì)，在糧油制品的鋅、鐵等元素檢測(cè)上應(yīng)用較為廣泛。其原理主要是：首先利用電解法控制電勢(shì)強(qiáng)度使重金屬元素在微電極周圍富集，然后將電極置于溶解液中，通過觀察伏安特性曲線的變化情況就可以計(jì)算出金屬元素的含量。

(五)電感耦合等離子體質(zhì)譜法。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀功能強(qiáng)大，可以同時(shí)測(cè)算出多種金屬元素的含量，其基本原理為：樣品在初期處理并配置成溶液以后，成離子態(tài)的金屬元素在ICP高溫環(huán)境下被電感耦合等離子體質(zhì)譜法接口提取到高真空的質(zhì)譜儀中，經(jīng)過質(zhì)量篩選器篩選，從而傳輸和檢測(cè)出具有特定質(zhì)荷比的多種不同金屬離子的含量。

結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)了原子吸收分光光度法、紫外可見分光光度法、X射線熒光光譜法、溶出伏安法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法的基礎(chǔ)原理、優(yōu)點(diǎn)與適用范圍，希望對(duì)食品安全監(jiān)督工作有所幫助，對(duì)于進(jìn)一步開發(fā)先進(jìn)的檢驗(yàn)方法還需要廣大學(xué)者投入更多的研究精力。