食品中重金屬檢測研究

王喜云，曹琳霞

（1西安市生態環境局蓮湖分局環境監測站，陜西西安 710000；2咸陽市食品藥品檢驗檢測中心，陜西咸陽 713300）

作為一種環境污染物，重金屬因具備長期性、隱蔽性和累積性而受到了格外關注，重金屬不僅可以在環境中長期存在，而且可以由食物鏈進入生物體不斷累積，最終對人體健康產生嚴重影響，甚至部分毒害效應很難被察覺。由此可以看出，對于環境介質中的各類重金屬元素進行快速檢測和識別非常重要。

1 重金屬特征

1.1 自然性

在大自然中始終都會存在重金屬，而且人們對于大自然中長期存在的重金屬也具備了一定的適應能力，但是人們對于部分人工造成的重金屬污染的適應難度相對較大。例如，在工業生產過程中產生的重金屬物質導致的大氣污染會對人體健康產生嚴重威脅。

1.2 有毒性

自然界中的重金屬元素與食品中的重金屬有害物質存在較大區別，重金屬通過食物鏈攝入人體內后會對人體機能產生較大危害，部分重金屬也具備較強毒性，可能會對人體健康產生威脅[1]。

1.3 空間分布特性

人類生存環境中的空氣、食物和水中所含有的重金屬都可能會最終進入到人體中，重金屬污染危害范圍會隨其濃度的增加而不斷升高。

1.4 活性和可持久性

重金屬會在自然環境中持久存在，也就表示重金屬污染物本身屬于一種在環境中具備反應活性的物質，其可能是一種具備較強毒性的危害物質，也可能在自然環境中發生化學反應后導致環境污染。而由重金屬導致的污染由于具有持續性，所以會對人類的生存環境產生嚴重威脅。

2 重金屬檢測樣品前處理

重金屬通常情況下是以化合態存在于食品樣品中，因此在進行食品重金屬檢測之前需要通過前處理使重金屬處于離子狀態，才能進一步提升分析結果的客觀性和準確性。而且通過樣品前處理能夠將檢測結果的相關干擾因素進行有效去除，將被檢測組分完整保留下來，或者是針對被檢測組分進行濃縮后提升檢測結果的客觀性。傳統的重金屬檢測方法主要有干法灰化和濕法消化。干法灰化主要是使有機物在高溫灼燒條件下氧化分解，并最終測定剩余無機物[2]。而濕法消化主要是將高氯酸、硝酸等具有強氧化性的酸性物質添加到食品樣品中，并通過加熱破壞有機物。上述兩種方法在食品樣品重金屬檢測中都能夠發揮出一定作用，但是也都存在各自的缺陷。

在當前的食品樣品分析過程中，微波消解屬于一種新前處理技術，其在實際應用過程中具有檢測速度快、化學試劑消耗少、金屬元素不易揮發等眾多優勢，針對樣品進行一次處理后可以同時對幾種元素進行測定。而且只需采取少量樣品就能夠達到較高的分析靈敏度，在各個行業的檢測過程中得到了廣泛應用。

3 食品重金屬檢測方法

3.1 新檢測技術

3.1.1 酶抑制法

在測定重金屬的過程中該方法主要是利用酶活性中心的巰基或甲巰基與重金屬進行結合后從而改變酶活性中心的結構和性質，在此情況下酶的活性將會下降，底物-酶系統中顯色劑的顏色、吸光度、pH值和電導率等都會相應發生改變，可以通過光信號、電信號或者是直接利用肉眼就可以觀察到上述變化。相較于傳統的檢測方法，酶抑制法不僅操作簡便，而且在檢測過程中所需樣品數量非常少，也能夠實現快速檢測，目前在重金屬檢測領域中受到廣泛關注。葡萄糖氧化酶、脲酶、黃嘌呤氧化酶等在痕量重金屬的測定過程中應用非常廣泛，其中脲酶由于使用成本較低而得到普及推廣。

3.1.2 免疫分析法

免疫分析法在實際應用過程中具備較高的靈敏度和特異性，在檢測重金屬離子的過程中可以按照抗體種類的不同將免疫檢測方法進一步劃分為多克隆抗體免疫檢測以及單克隆抗體免疫檢測，在檢測重金屬離子的過程中利用免疫分析方法需要遵循以下兩個步驟：①要結合重金屬離子和化合物的具體特征來選擇合理絡合物進行結合，才能夠讓其體現出一定的空間結構并產生相應的反應原性[3]；②需要在載體蛋白上連接結合后的金屬離子化合物，并產生免疫原性，在整個過程中是否能夠制備出具備特異性的抗體關鍵在于與金屬離子結合化合物選擇的正確性。由于免疫分析方法在實際應用過程中體現出了極強的選擇性和極高的靈敏度，因此在重金屬檢測領域中得到了廣泛應用。而且隨著重組單克隆抗體構建技術的不斷發展，免疫分析方法也將具備更加廣闊的應用前景。

3.2 生物化學傳感器

生物傳感器在檢測物質的過程中利用生物識別物質與待測物質進行結合后，通過信號轉換器最終輸出光和電信號。檢測過程中利用的傳感器主要有酶傳感器、特異性蛋白微生物傳感器以及微生物傳感器等。

3.2.1 酶傳感器

酶傳感器在重金屬檢測中有許多應用。TADEUSZ等[4]在研究過程中通過在pH值敏感-氧化電極表面PVC膜上包埋脲酶之后，利用整個反應系統的電勢初始下降速率進行轉化后形成的抑制率數值來實現汞和其他金屬離子的檢測。而且通過研究發現汞離子形態不同的情況下，實際體現出的抑制效應也會存在一定的差異，對無機汞的實際檢測范圍能夠達到0.05～1.0 μmol/L。

3.2.2 微生物傳感器

研究人員針對污染區進行研究的過程中發現了一種細菌，這種細菌由于本身含有熒光基因而發出熒光，而且該細菌的熒光蛋白可以通過污染源的刺激作用而產生熒光[5]。將弧菌屬細菌體內的一個操縱子在一個銅誘導啟動子的控制下導入產堿桿菌屬細菌中，利用銅離子誘導可以使細菌發光，且離子濃度與發光程度呈現正比關系。

3.2.3 特異性蛋白生物傳感器

固定在電極材料上的特異性蛋白與金屬離子結合后會進一步改變蛋白構象，在這一過程中產生的變化可以利用具有較高靈敏度的電容信號傳感器進行定量檢測，這就是特異性蛋白生物傳感器在重金屬檢測過程中的基本原理。例如，利用特異性的汞離子與汞離子進行結合后可以對MerR蛋白進行調控。首先將通過自組織形式進行化學修飾后的硫醇金電極進行固定，隨后對其實施純化處理，最后作為工作電極，此時可以針對食品樣品中的重金屬離子通過流動分析系統實施分析。

3.3 試紙法

化學顯色反應在重金屬的檢測過程中運用也比較廣泛，該方法主要是利用顯色劑與重金屬離子的顯色反應對其含量進行檢測[6]。該檢測方法與檢測管、試劑盒和試紙等進行結合后能夠針對樣品中的重金屬實施快速檢測。利用纖維類濾紙作為反應載體，對試紙與重金屬發生化學反應過程中產生的顏色變化進行觀察后就可以對重金屬含量進行分析，目前該方法主要是針對食品中的鎘含量進行檢測。

4 結語

重金屬檢測技術近年來取得了快速發展，而且也推動了重金屬檢測和篩查的不斷進步和完善。但是當前的重金屬檢測中仍然存在一定不足之處，尤其是對有益微量元素的測定比較忽略，因此，應該快速建立起食品重金屬的安全監測和管理機制，同時加大重金屬檢測技術的研發，才能對食品重金屬污染進行嚴格控制。