食品中重金屬檢測快速前處理技術(shù)分析

翟乃山

（沂源縣強(qiáng)制檢測中心，山東沂源 256100）

近些年，食品重金屬超標(biāo)事件屢見不鮮，引發(fā)了社會公眾的普遍不滿和擔(dān)憂。如鎘大米、鉛超標(biāo)海藻類食品、鉛超標(biāo)皮蛋、鉛超標(biāo)爆米花等。重金屬超標(biāo)的食品使用后不僅會誘發(fā)頭痛、肝炎、腎炎等中毒癥狀，還會影響人的腦神經(jīng)功能。兒童使用重金屬超標(biāo)的食物或?qū)е掳l(fā)育遲緩、精神治理障礙、腦部病變、行為神智異常等。為推動我國食品安全，為大眾提供更加安全的食品，國務(wù)院在印發(fā)的《國家食品安全監(jiān)管體系“十二五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）中明確提出了重金屬監(jiān)管要求和目標(biāo)，要通過監(jiān)測抽檢來提高對食品安全的檢驗(yàn)?zāi)芰?，加?qiáng)對食品安全風(fēng)險(xiǎn)的管控。在食品安全監(jiān)測方面，重點(diǎn)支持檢驗(yàn)儀器設(shè)備自主化項(xiàng)目，主推中高端建安儀器設(shè)備在食品安全監(jiān)督管理中的應(yīng)用，積極引進(jìn)自主創(chuàng)新技術(shù)，提高食品抽檢水平。研究食品重金屬檢測快速前處理技術(shù)對于提升我國食品監(jiān)測監(jiān)督管理中抽檢樣品的處理水平、處理效率和處理質(zhì)量有著重要的意義。

1 快速前處理技術(shù)概述

1.1 定義

快速前處理技術(shù)是一種高效的重金屬樣品前處理方法，即對食品樣品中的有機(jī)物采取前處理的新技術(shù)直接進(jìn)行樣品處理。

1.2 傳統(tǒng)前處理方法與快速前處理方法的區(qū)別

樣品前處理方法有干法灰化、高壓罐消解、微波消解、濕法消解等多種方法。這些方法的特點(diǎn)不同，有著一定的應(yīng)用缺陷。如干法灰化的耗時長，會影響樣品檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性；高壓罐消解法的工序繁雜，操作成本高；微波消解能力弱；濕法消解易受環(huán)境干擾導(dǎo)致樣品污染等。快速前處理方法樣品檢測的流程簡單，可直接進(jìn)行抽檢，操作省時省力、污染小，且應(yīng)用范圍廣，適合食品樣品現(xiàn)場快速抽檢[1]。

2 前處理技術(shù)分析

2.1 器材與試劑

重金屬測定使用的器材應(yīng)均為玻璃材質(zhì)或有機(jī)材質(zhì)。試驗(yàn)用的所有器材，如刻度吸管、容量瓶、比色管、攪拌棒、燒杯、量筒等，建議選擇同一廠家的產(chǎn)品。器材洗滌應(yīng)配合洗滌劑和清水清洗，除去油污灰塵后先清水沖洗，再用20%硝酸浸泡24 h，最后瀝干用蒸餾水充分沖洗3次。選用的試劑應(yīng)符合優(yōu)級純，常用酸類和堿類試劑應(yīng)選擇知名品牌，或采用酸純化儀純化后使用。

2.2 分析方法

食品重金屬元素檢測的樣品前處理包括樣品粉碎、樣品消化和儀器測定3部分。其中消化處理為前處理技術(shù)的核心部分。常用的消化處理方法有干法灰化、高壓罐消解、微波消解、濕法分解、酸溶法等，涉及的快速前處理技術(shù)主要有溶劑提取技術(shù)、微波輔助前處理技術(shù)、無需前處理的直接進(jìn)樣技術(shù)等[2]。

2.3 快速前處理技術(shù)

2.3.1 溶劑提取技術(shù)

溶劑提取法分為有機(jī)溶劑提取、堿提取和酸提取3種。它的應(yīng)用優(yōu)勢是操作簡單實(shí)用、污染小,適用于食品重金屬快速檢測和元素形態(tài)分析領(lǐng)域。

（1）有機(jī)溶劑提取。有機(jī)溶劑提取具有操作簡單、穩(wěn)定性好、效率高的應(yīng)用優(yōu)勢。食品中重金屬檢測多用分散體系液-液微萃取等方法，以甲醇為分散劑，以CCl4為提取物。也可以借助重金屬與有機(jī)溶劑的螯合生產(chǎn)可溶于酸的沉淀物的作用提取食品中重金屬。

（2）堿溶液提取。堿溶液提取多應(yīng)用于鉻（Cr）的元素形態(tài)分離。受重金屬離子在堿性溶液中不穩(wěn)定的影響可直接生成沉淀物，來提取食品中的鉻、汞、砷等重金屬。

（3）酸提取。酸提取利用稀酸在溫和條件下不發(fā)生破壞的原理提取食品中的重金屬元素，主要用來提取汞、砷、鉛、鎘等金屬元素。它的應(yīng)用優(yōu)勢是檢測耗材少、樣品污染低、提取效果好。該方法采用的鹽酸、硝酸等溶劑溶解作用強(qiáng)，能促使樣品中的金屬元素分解為鹽的形式，再利用萊伯泰科酸純化/清洗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對食品金屬元素的直接而又精準(zhǔn)、高效的測定。該方法的缺點(diǎn)是提取效率受鹽酸、硝酸溶劑酸度的影響較大。

2.3.2 微波輔助前處理技術(shù)

微波輔助前處理技術(shù)利用微波輻射原理來加速溶劑提取與目標(biāo)分析。它常與ICP-MS法聯(lián)合應(yīng)用，用于處理山茶花粉中的重金屬元素，其應(yīng)用優(yōu)勢為操作簡單、分析物損失少、對環(huán)境條件要求低、準(zhǔn)確性好、穩(wěn)定性好。該技術(shù)在前處理復(fù)雜樣品基質(zhì)中的重金屬測定時，受微波消解法限制存在消解效果差的問題，如糧油、畜禽肉類食品。聯(lián)合微波氧燃燒法制備肉類樣品，再用ICP-MS法就可以更加精準(zhǔn)地測出樣品中所含的鎘、砷、銅、錳、鎳、鈷等金屬元素指標(biāo)。它的加標(biāo)回收率大于94%。在采用該技術(shù)檢測牛奶乳清蛋白中溴和碘元素時，采用微波氧燃燒法處理樣品有利于加速有機(jī)物氧化，減少背景對金屬元素含量測定有效率的干擾，從而提升樣品消解效率。此外，萊伯泰科的微波消解/萃取系統(tǒng)也可以快速測定食品中的重金屬[3]。

2.3.3 無需前處理的直接進(jìn)樣技術(shù)

直接進(jìn)樣技術(shù)是前處理技術(shù)的最前沿的技術(shù)之一。它分為固體直接進(jìn)樣、懸浮液進(jìn)樣。固體直接進(jìn)樣采用樣品直接插入、激光燒蝕、直接原子化技術(shù)等，借助進(jìn)樣器把經(jīng)過均質(zhì)的樣品直接導(dǎo)入電離源或原子化器進(jìn)行處理。它的應(yīng)用優(yōu)勢是樣品無污染、無需稀釋，操作簡單、檢出準(zhǔn)確性好、成本低。直接進(jìn)樣技術(shù)適用于痕量目標(biāo)物的分析，目前已廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品、糧油、果蔬、茶葉、肉制品及包裝材料中各種重金屬檢測，能夠精準(zhǔn)的測出鉛、汞、錫、鎘、銅、鐵、鎳、鉻、鋅等金屬元素的指標(biāo)[4]。

2.3.4 土壤汞快速檢測技術(shù)

采用DTPA、EDTA、HCl等作為提取劑，應(yīng)用原子吸收法、原子熒光法、電化學(xué)分析法等，可以快速提取出土壤中的有效態(tài)汞，從而實(shí)現(xiàn)對植物中有害汞的測定。取 20目過篩土壤樣品1 g置于50 mL塑料離心管內(nèi)，添加提取劑25 ℃下振蕩3 h，離心15 min后過濾濾液定容 100 mL，分別加入25 mL DTPA、EDTA、HCl提取劑測定土壤中的有效態(tài)汞。

2.4 設(shè)備使用及維護(hù)

設(shè)備使用及維護(hù)管理不當(dāng)可能會造成分析數(shù)據(jù)失去參考價值。對于重金屬元素檢測的設(shè)備應(yīng)做好定期維護(hù)保養(yǎng)及校準(zhǔn)，來控制和預(yù)防誤差的發(fā)生。小型設(shè)備重視保養(yǎng)，大型設(shè)備使用時則應(yīng)重視環(huán)境條件是否符合條件。使用電子秤時應(yīng)保證稱量臺穩(wěn)固，合理選擇符合條件要求的玻璃材質(zhì)。天平室只能設(shè)置一個出入口，溫度要求為10～30 ℃，相對濕度控制在20%～80%。使用天平前應(yīng)先檢查水平儀，將其調(diào)節(jié)至水平狀態(tài)。稱量前天平需預(yù)熱30 min，稱量物體或樣品時應(yīng)避免直接用手接觸。天平不能直接稱重過冷、過熱及腐蝕性物品。電子天平需要原理磁場，發(fā)生位置挪動后或故障處理修復(fù)后重新歸位，都需要重新進(jìn)行校準(zhǔn)。稱樣室不允許有風(fēng)進(jìn)入，使用電子秤時禁止超載稱量[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，在食品安全檢測中應(yīng)用快速前處理技術(shù)分析和處理樣品時，根據(jù)樣品的種類合理選擇溶劑提取技術(shù)、微波消解技術(shù)及直接進(jìn)樣技術(shù)等，這些簡化樣品檢測操作的流程，可以提升食品安全檢測的精準(zhǔn)性，還可以提升食品樣品檢測的效率，降低檢測成本。鑒于食品樣品快速前處理技術(shù)在食品現(xiàn)場抽檢中的應(yīng)用優(yōu)勢，建議在食品重金屬檢測中推廣快速前處理技術(shù)。