食品中重金屬含量的檢測方法研究進展

◎張 會，羅紅辰

（1.河南省地質研究院，河南 鄭州 450001；2.河南省有色金屬地質勘查總院，河南 鄭州 450001；3.安陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南 安陽 455000）

1 食品中重金屬的來源及危害

重金屬是指密度高于4.5 g/cm3的金屬，若在人體中累積則會產生顯著生物毒性，如汞、鎘、鉛、鉻、砷等，此外，鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等元素也屬于食品中對人體有危害作用的重金屬[1]。自工業革命和經濟全球化以來，環境污染物種類呈指數級增長，城市化加速、土地過度利用及工業化的快速發展導致重金屬不斷進入土壤及動植物中。人類通過攝食重金屬含量超標的食物，導致有毒物質在體內累積，最終對人類機體造成傷害。比如，日本的水俁病和骨痛病就是由汞和鎘污染造成的；兒童神經系統會受到鉛攝入超標的影響，最終影響智力發育[2-3]。基于重金屬對人體的諸多危害，我國食品藥品監督管理總局、國際食品法典委員會均對食品中的重金屬含量進行了嚴格限定，這些法律法規在保證食品安全、探究高效的檢測技術中顯得尤為重要。

2 食品中重金屬檢測方法

2.1 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法中的樣品首先通過高溫霧化將其中的重金屬離子轉化為氣態原子，與待測元素相同的空心陰極燈發出的能量被氣態原子吸收，被氣態原子吸收后的譜線強度與樣品中待測元素含量呈正比，從而達到對重金屬進行定量分析的目的。

已有大量應用該方法測定各類食品中重金屬的研究，包括玉米、小麥等農產品，魚蝦等水產品，蘋果、車厘子等水果以及藥材等。李吉鋒等人利用該方法測定了黃渭洛三河匯區域蓮藕中的鉛、鎘、鉻、銅、錳和鋅6 種重金屬的含量，研究發現，區域內蓮藕樣品處于重金屬重度污染等級，食用健康風險大[4]。

2.2 原子熒光光譜法（AFS）

原子熒光光譜法中，樣品中的待測元素需首先被轉化為基態原子，之后該基態原子被特定輻射線激發，轉化到高能態，便產生該元素特有的特征發射波長熒光，發出的熒光強度與樣品中元素含量呈正相關，可得到該元素含量。AFS 因具有靈敏度高、線性范圍廣，廣泛用于超痕量金屬元素的檢測中[5]。張艷等人對樣品進行微波消解后，利用原子熒光光譜法檢測云南食用玫瑰中的As、Pb、Hg 等重金屬，檢測結果與食品安全國家標準對照后顯示食用玫瑰中Pb 含量存在超標情況[6]。周萍等人采用原子熒光光譜法對云南不同地區花生殼中重金屬Cd、As、Hg、Pb 的含量檢測，發現不同來源花生殼中的重金屬含量與《藥用植物及制劑進出口綠色行業標準》（2001）中規定相比均較低[7]。

2.3 X 射線熒光光譜法（XRFS）

X 射線熒光光譜法檢測重金屬的過程中，待測元素的原子在受到X 射線輻射后，引起內層電子的躍遷，并發射出特定波長的X 射線，根據發射出的熒光X 射線波長及強度對樣品中的多種重金屬元素同時進行定性和定量分析。該法具有再現性好、便于進行無損檢測、分析效率高、應用范圍廣等優點[8]。許艷霞等人研究了檢測時間、檢測時環境條件如溫度濕度等、樣品粒度形態和水分、稱樣量等因素均會對X 射線熒光光譜法在稻米中鎘含量的測定中產生影響。研究發現，糙米中鎘的質量分數處于0.007～1.74 mg· kg-1時，稻米中的鎘含量越高，利用該方法檢測的精密度越高[9]。

2.4 電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）

電感耦合等離子體原子發射光譜法的激發光源為電感耦合等離子體，可進行多元素的同時測定。其工作原理為通過高頻感應電流形成的高溫加熱反應氣電離處理霧化后，樣品以氣溶膠形式進入激發光源電感耦合等離子體形成的通道，并將之作為激發光源，被原子化的待測元素在通道中被激發轉變為激發態，處于激發態的待測原子不穩定，會立即返回基態，同時發射待測元素特征光譜，根據所發射特征光譜的波長進行定性分析，根據光譜強度進行定量分析。該技術具有線性范圍廣、分析效率高、干擾小以及靈敏度高等優點。李杰等采用該方法，對綠茶中的11 種重金屬元素同時檢測，結果顯示該方法的相關系數為0.999 64～0.999 96，RSD 為 0.17%～0.44%，回收率為94.0%～113.4%[10]，說明該方法可快速、準確的檢測綠茶中的重金屬含量。

2.5 電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）

電感耦合等離子體質譜發通過霧化器使待測樣品霧化并產生氣溶膠，在高頻等離子體的高溫環境下使樣品中待測金屬電離為離子，產生的離子在離子透鏡的聚焦作用下飛入質譜儀，由于不同離子質荷比不同，其運動軌跡也不相同，故可以根據其飛行軌跡進行定性分析，根據信號強度對待測元素進行定量分析[11]。與其它分析方法相比，ICP-MS 具有檢測速度快、線性范圍寬、檢出限低、多元素可同時測定等一系列的優點，常被用于微量、痕量成分的多元素的快速檢測。

王百川等人在海藻的重金屬進側重，通過優化樣品前處理流程，建立了采用ICP-MS 檢測海藻樣品中鉛含量的方法，該方法可徹底消解樣品，使鉛完全被釋放，且檢測靈敏度高、準確度高，可簡單快速地測定海藻中鉛含量[12]。朱有濤等人微波消解大豆素火腿樣品后采用ICP-MS 測定火腿中鉛、鉻、砷、鐵、錳、鎘、鋁7種金屬殘留量，從而建立了微波消解-ICP-MS 檢測大豆素火腿中重金屬的方法[13]。張萍等在ICP-MS 的基礎上開發了ICP-MS/MS 二級質譜技術，用于檢測植物油中重金屬。在MS/MS 模式下，分別用H2、O2、NH3、He 作反應氣，將干擾物與分析物通過反應器分離，最大程度地消除了干擾物對質譜的干擾，降低了檢測過程中基質的干擾，檢測靈敏度得以提高，實現了對不同地區多種食用植物油中的22 種微量元素的同時測定[14]。

2.6 各檢測方法比較

在前文所述基礎上，本文將各類檢測方法加以整理，如表1 所示。

表1 食品中重金屬檢測常用方法的優缺點表

3 未來食品中重金屬檢測技術的發展趨勢

3.1 重金屬價態和形態分析

重金屬在食品科學、生命科學等領域中的可利用性或毒性，不僅取決于相應元素的總量，還取決于元素的存在狀態如離子形態或化學形態。對于食品中的同種重金屬元素，其元素形態決定了該元素的生物可利用率、毒性和遷移[15]。如以砷為例，根據其化合物半數至死量（LD50）評價，砷相關化合物毒性依次為砷烷H3As ＞三價無機砷As（III）＞五價無機砷As（V）＞甲基砷酸MAA ＞二甲基砷酸DMAA ＞三甲基砷氧TMAO ＞砷膽堿As C ＞砷甜菜堿As B[16]。因此，重金屬的形態和價態分析方法的開發，能夠更準確地評價食品中該元素及其化合物對人體危害。

3.2 聯機檢測技術

多學科交叉的極大的推動了檢測技術的不斷發展，一些傳統的單機檢測方法已經不具優勢。為不斷滿足食品檢測的快速發展要求，聯機檢測技術成為檢測領域新的探索方向，如高效液相—原子熒光光譜法聯用、氣相—質譜聯用、高效液相—質譜聯用等。聯機檢測具有準確度高、檢測范圍廣等優點，聯機檢測技術可結合多學科特有優勢，成為未來食品中重金屬檢驗技術發展的重要方向。

4 結語

綜上所述，重金屬離子的檢測方法各有千秋，對于不同樣品，在不同情況下，應按需要選擇合適的檢測方法。此外，研究重金屬的形態和價態，探索多種儀器之間的聯用技術，提升和完善檢測技術體系，也是今后重金屬檢測方法研究的重要方向之一。