食品中重金屬污染及檢測方法研究進展*

范浩強，李東梅，張思維，李擁軍，孫建云

0 引言

當前，隨著我國特色社會主義法治市場經濟不斷健康發展，食品安全逐漸發展成為一個備受社會關注的爭論焦點，同時，食品的優質種類越來越豐富，各類新的食品安全突出問題不斷涌現，嚴重危害廣大群眾的身體健康。因此，保障食品安全工作尤為重要?！懊褚允碁樘欤骋园矠橄取?，食品安全突出問題始終關系廣大人民群眾的切身利益。1978年改革開放以來，我國特色食品行業快速健康發展，食品總量穩步快速提升，食品種類日益豐富。但各類食品安全重大事件頻頻發生，讓許多人膽戰心驚，由于食品污染導致的食品安全問題所引發的社會危害問題被頻繁報道［1］。

食品中的重金屬毒物污染主要是指由于環境嚴重污染而直接造成的各類食品中重金屬毒物含量嚴重超標，給我們人體健康和生活帶來很大的不良影響，其可能引發的各類食品安全隱患問題日益嚴重，成為社會公眾密切關注的問題焦點。重金屬會通過各種生物毒素富集作用在生物體內蓄積，再通過食物鏈在人體內達到很高的毒物濃度，如肉類、魚蝦等生鮮水產品中所含汞和鎘的重金屬鹽類的平均含量，就有可能高達其自身生存環境重金屬鹽濃度的數百甚至數千倍。重金屬物質具有較強的化學蓄積性和毒性，在人體內排泄緩慢，生物化學半衰期較長。常以慢性化學中毒和遠期化學效應，如中毒致癌、致畸致藥物突變及其他副作用等等為主。常見的比如Pb、Cd、Ni、Ag、Hg等四十多種，這些重金屬都會不同程度的對人體健康造成危害，尤其是近年來，我國現代工業機械產業的快速穩步發展，導致生態環境和工業環境資源污染的相關問題日益嚴重，同時也直接導致食品加工過程中的大量重金屬污染問題越來越嚴重，人們日常生活所需的各類食品，包括各種蔬菜水果、水產品以及肉類等，如果被污染以后，單純通過簡單清洗和用水浸泡等方式無法徹底除去其中的一些重金屬［2］，隨著這些重金屬在人體內的不斷蓄積，當達到一定劑量時就可能會對人體健康造成危害?！懊褚允碁樘欤骋园矠橄取保ＷC人類食品安全，也就是切實保障了全人類整體生命健康。因此，對食品中一些常見重金屬進行準確而快速的檢測意義重大。

1 食品重金屬污染概述

1.1 重金屬污染物的來源

1.1.1 來自原材料的污染

生活中的工業三廢（廢氣、廢水、廢渣）的排放會污染河流，造成水質和耕地土質污染，農業生產中用到的塑料薄膜、施用農藥化肥等，除此之外，部分礦區、火山活動較為頻繁的地區，重金屬污染也比較嚴重，在這些被污染地區進行種植，很容易出現重金屬植物污染的安全問題，難以有效提高這些植物的綜合生長利用率，無法充分滿足其實際經濟發展中的需求，甚至可能會因此出現一些難以解決的安全問題［3］。例如：鎘金屬元素釋放濃度為3 mg/kg時，可能導致土壤受到嚴重的鎘污染，在此處種植的植物也可能會出現因重金屬釋放成為污染物的現象，影響著食用的安全性［4］。

1.1.2 來自加工過程中的污染

食品在加工、儲存和運輸、銷售的過程中可能會不同程度的接觸到重金屬，這種重金屬的污染途徑在平常也較為普遍。為了讓食物保持更良好的性狀，有些商家會在食品在生產中，添加含有重金屬的食品添加劑。正常情況下，只要符合國家規定的劑量使用就是安全的。但不排除有不法商家胡亂加量，超量使用的現象，存在健康隱患。

1.1.3 來自食品包裝材料的污染

食品包裝裝飾材料中常常會含有一些包裝重金屬，比如常見的氧化鐵和硫酸鋁這兩種存在于食品包裝材料中的物質，含這兩種物質的包裝材料中由于其他雜質含量較高，可能會出現因為雜質控制不當而導致某些重金屬雜質污染。如果食品包裝材料中的某些重金屬雜質含量明顯超標，平時又過量使用這類包裝的食物，會導致此類重金屬攝入增加，那就免不了會在體內蓄積，久而久之便會危害健康。例如過量鋁的攝入則會影響生殖系統、抑制骨形成、干擾大腦記憶功能、降低免疫力。如果食品生產企業無法對食品包裝材料進行嚴格的控制，將會對食用者的生命安全造成嚴重威脅［5］。

1.2 常見重金屬污染的種類及危害

當我們人體內大量攝入某些重金屬時，這些重金屬就可能會和一些構成蛋白質的物質，比如糖和酶等受體發生一系列化學反應，從而直接降低這些蛋白質的活性，甚至使酶喪失活性，同時，如果這些重金屬在人體的各個器官內大量存在蓄積，就會直接導致整個人體的代謝系統受到嚴重破壞，進而可能引起嚴重人體內臟損傷。常見的各類重金屬化學污染物通常包括鎘、鉛、砷、汞等，而這些常見重金屬污染物質也有可能在我國食品工業生產、加工以及運輸和銷售等過程進入食品，繼而導致食品重金屬污染［6］。

1.2.1 汞

為一種銀白色的液體堿性金屬，具有易受熱蒸發的化學性質，常溫下的汞可以汞蒸汽。無機汞在環境中被多種微生物作用后可轉化成甲基汞等有機汞，汞及其化合物被廣泛應用于建筑、工農業生產和醫藥衛生等行業，可通過“三廢”排放等污染環境，進而污染食物。食品中的金屬汞幾乎不被人體吸收，無機汞吸收率亦較低，而生成的有機汞的吸收率很高，甲基汞可達95%；被吸收的甲基汞大量分布到人體全身的各組織和器官，以腎和肝、腦等器官的含量最多。長期大量攝入被甲基汞污染的食品可以導致急性甲基汞中毒，甲基汞食物中毒的主要臨床表現之一是中毒引起神經系統的嚴重損傷［7］。

1.2.2 鎘

鎘廣泛應用于建筑油漆、塑料等工業生產中，故工業含鎘“三廢”的排放對土壤環境和食物的整體污染較為嚴重。許多土壤中的鎘被植物吸收、富集后，通過食物鏈再進入人體。進入我們人體的鎘對體內巰基化合酶氧化有較強的免疫抑制氧化作用。鎘食物中毒主要是會損害人的腎臟、骨骼和消化系統。此外，鎘直接干擾人體膳食纖維中鐵的正常吸收和消化，加速鐵血紅細胞的破壞，可能會引起缺鐵性貧血；兒童作為鎘易吸收人群，鎘大量暴露對其健康生長危害較大，近年來科學研究發現重金屬鎘污染，對我國兒童健康生長發育的重大危害更是需要探討的一個重點［8］。鎘會對胎兒生長發育產生影響，研究結果表明鎘及汞的鎘化物對哺乳動物和鳥類有一定的可能致畸、致癌和導致突變抑制作用。國際癌癥研究機構將汞及鎘定為國家I類一級主要致癌物。

1.2.3 鉛

鉛是一種毒性很大的重金屬。含鉛工業廢水及其廢渣的大量排放可直接污染水體和土壤，然后向食物鏈富集，污染食品。另外，農作物加工生產中長期使用大量含鉛高的農藥也可直接造成農作物的嚴重污染。在食品生產加工中長期使用大量含鉛的各類食品加工添加劑或食品加工后的助劑，也有能可直接造成此類食品受到汞和鉛的污染。此外，食品生產加工中的機械、管道和食用聚氯乙烯以及塑料制品中的大量含鉛穩定添加劑等均可直接導致此類食品受到汞和鉛的污染。大量進入人體的汞和鉛主要儲存在人體骨骼、肝、腎和肺及腦等人體組織中，經過長期的體內氧化蓄積，將來還會對其產生多種毒性光合作用［9］，主要是會損害人體造血循環系統、神經系統和腦及肝臟，兒童對高的鉛較同齡成人更為敏感，過量飲食攝入高的鉛會嚴重影響兒童生長發育，導致兒童智力低下。

1.2.4 砷

砷污染的工業廢水，對農田水體的直接污染以及農業灌溉進入農田后對耕地土壤的直接污染，均可直接造成對水生物、微生物和其他農作物的多種砷污染。另外，食品加工過程中所使用的加工原料、化學物和食品添加劑被砷污染和被人誤用，以及被砷直接污染的各類食品中所接觸的原材料及加工制品也都有可能會造成此類食品的砷污染。通常砷可以直接通過皮膚異物接觸、呼吸道異物吸入和控制飲食等多種方式進入人體，對人的消化系統、免疫代謝功能、皮膚、神經系統等各器官系統造成不同程度的損傷，已實驗證實多種活性砷化物同樣具有可導致突變性，可直接導致細胞基因突變、染色體基因畸變并直接抑制DNA細胞損傷的正常修復。

2 食品中重金屬污染物的檢測方法

2.1 快速檢測方法

快速定量檢測方法主要是為了充分適應相關產品的現場定量抽查、生產加工企業現場自查及相關產品質量進出口快速檢驗通關等技術要求應運而生的。各種重金屬快速定量檢測方法［10-14］主要類型包括有溶酶化學分析法、免疫化學分析法、生物化學傳感器法、試紙分析法等，傳統的各種重金屬檢測方法主要包括有超高原子光譜分析激光法和光度法、溶劑析出伏安法、色譜法和各種樣品聯用檢測方法等。這些檢測方法雖然一般能以相對較高的靈敏度，對各種不同環境條件樣品中的各種重金屬化學離子含量進行有效定量分析，但大多數都需要大型檢測儀器，分析方法成本高，樣品分析需要經過加熱消解，分析持續時間長，難以廣泛用于各種重金屬的現場快速定量檢測。與其他傳統的檢測方法相比，大部分快速檢測方法雖然只能對各種食品中的重金屬化學污染物進行定性（或半定量）檢測，靈敏度和檢測準確性也明顯低于其他傳統檢測方法，但其仍然具有定量檢測快速、操作簡便、成本低廉的優點，非常適合現場快速定量檢測和篩查。

2.2 常見檢測方法

2.2.1 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法主要是檢測食品中重金屬含量常用的質譜檢測分析技術。電感耦合等離子體質譜儀器的工作控制原理主要是根據被檢測的元素通過一定的形式直接進入電感耦合等離子體中，在高溫下快速電離并生成高頻離子，產生的高頻離子再經過離子光學透鏡方式聚焦后進入無人四極桿質譜分析器按照固定荷質比進行分離，不僅可以按照固定荷質比比例進行半定量分析，也同時可以按照特定質量荷質所占比的固定離子質量數目比例進行定量分析。樓逸揚［15］等對北京地區常見植物車前草、苦菜、苜蓿、蒲公英和大葉薺菜等常見野菜植物中的多種重金屬元素含量進行了研究，利用電子微波束的消解與離子電感器的耦合采用等離子半導體質量光譜法成功進行了鉻、鎘、鉛、砷等多種重金屬元素含量的線性測定，按照新實驗法則的測定結果繪制出了標準線性曲線，得到了不同種類重金屬含量元素的標準線性測量范圍、線性回歸方程、檢出限。而馬玲［16］等則利用高濃硝酸溶液采用微波消解方法進行前處理，經電感耦合等離子質譜法分析進行實驗樣品中6種主要重金屬元素測定，結果表明，各金屬元素在0.0～1.0 mg/L呈現良好的線性變化關系，相關系數均在0.999以上。檢驗方法檢出限中鎘為0.3μg/kg，鉛為2.5μg/kg，鎳為13.0μg/kg，鉻為10.0μg/kg。相對我國標準檢出偏差最大為4.5%，最小為2.1%，回收率最大為101.0%，最小為92.4%，滿足了大型海魚中6種重金屬和鉻元素的高度靈敏、準確度、精密度和測定度的要求。

2.2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（atomic absorption spectroscopy，AAS），即基態原子吸收光譜法，是基于待測元素的基態原子蒸汽對其特征譜線的吸收，由特征譜線的特征性和譜線被減弱的程度對待測元素定性定量分析的一種檢測方法?；鶓B原子氣體吸收輻射光譜法主要類型包括采用氫化物基態原子吸收光譜法、冷化物原子吸收光譜法、火焰化物原子吸收光譜法以及新型石墨爐基態原子吸收光譜法幾種檢測類型，可根據采用重金屬含量檢測方法種類的不同，選擇不同的檢測方法。在我國糧食中進行重金屬含量檢測時期也可選擇新型石墨爐基態原子吸收光譜法。雒芳［17］等采用新型石墨爐原子吸收光譜法對我國稻谷中的重金屬鎘含量進行了光譜測定。但是，由于該檢測方法所用儀器設備成本過高，并且只會對Ca、Zn、Cu、Pb與Cr和Cd等化學元素都具有一定的化學靈敏度，所以在實際化學應用中可能存在一定的技術局限性［18］。

2.2.3 分光光度法及其他方法

目前，除了以上幾種主要檢測方法之外，還有原子射線吸收反射光譜法、原子熒光反射光譜法、分光光度法、示波器電極譜檢測法等，檢測重金屬的等離子生物免疫檢測也是一種新型的生物檢測技術方法，與其他傳統生物檢測技術方法相比，具有省時、省力、費用低廉、便于隨身攜帶、易于重復操作等諸多優點。

3 食品重金屬污染防治對策

3.1 減少和降低使用有毒重金屬的食品

為了有效減少和合理降低生產使用含有苯等毒素和重金屬的各類食品，首先我們要從思想上高度認識，要切實加強對食品污染源頭的風險控制和監督管理，嚴格監管食品工業生產中”三廢”的廢物排放；農田灌溉用水和其他漁業魚類養殖生產用水質應嚴格符合國家農業相關標準規定；合理生產使用有機農藥，禁止生產使用含有毒性重金屬的農藥，嚴格控制有毒重金屬和其他有毒有機化合物的生產使用。另外，加強食品質量管理監督體系的建設，進一步改革和完善食品檢測制度。最后，通過宣傳和引導等方式，使得食品相關企業強化主體責任意識，并且對食品管理的各個環節進行嚴格的監管和把控，同時，引導人們正確合理的使用食品，強化養成衛生健康的生活習慣。

3.2 開展全市重金屬污染累積調查，進行蔬菜水產品種安全篩選

許多科學研究結果表明，不同地區蔬菜種植品種對土壤重金屬的直接吸收程度存在明顯程度差異，通過選擇種植合適的蔬菜品種，即使已經是受到重金屬輕度污染的土壤也有可能生產出優質安全的蔬菜產品，這對于正確指導我國蔬菜產品種植產業區劃合理布局建設具有重要指導意義。

3.3 建立快速、高效、高靈敏度的檢測系統方法

目前，我國對食品中重金屬的檢測方法主要有快速檢測方法［19］，包括試紙法、電極法、酶聯免疫吸附法以及試劑比色法。另外，還有用于定量定性的光譜檢測檢驗方法，包括電感耦合法和等離子半導體質量光譜法、原子射線吸收衍射光譜法、原子熒光衍射光譜法、示波器電極譜檢測法等，但這些檢測方法往往存在檢測樣品前處理復雜、儀器檢測費用昂貴和送檢需要大量專業技術人員才能進行技術操作等諸多缺陷。因此，為有效確保各類食品免于遭受各種重金屬的直接污染，保障全體人們的健康安全，建立快速、高效、高靈敏度的檢測檢驗方法顯得極為重要。

4 結論

食品安全質量問題一直是和廣大人民的生命健康息息相關的，因此我們需要不斷學習提高和完善各類食品中重金屬檢測的水平和質量，根據需要結合不同的食品重金屬元素性質確定合適的檢測檢驗辦法，提高各類食品重金屬檢測的精確度、靈敏度和準確度，提升各類食品安全的檢測檢驗質量，維護廣大人民的生命安全。另外，需要針對不同食品檢測檢驗方法的優缺點，借助高效科學的檢測技術得出高質量、高效率的食品檢測檢驗結果。需要提高對各類食品中含有重金屬固體殘留物質的高度關注，并及時采取高效的治理措施及時予以污染防治，以污染預防為主、治理措施為輔，重點展開食品重金屬污染防治治理工作，有效地避免食品重金屬固體蓄積物的殘留，切實有效保障廣大人民的生命安全。