糧食重金屬檢測方法研究進展

代悅 馬宏偉

摘 要：糧食是人們日常飲食的重要組成部分，但糧食容易被重金屬污染。重金屬通過被污染的糧食進入人體內，會影響人類健康。目前檢測糧食中重金屬的方法多種多樣，本文對國內外的幾種重金屬檢測方法在糧食中的應用進行了綜述。

關鍵詞：重金屬；糧食；檢測方法

Research Progress on Heavy Metal Detection Methods for Grain

DAI Yue， MA Hongwei

（Anshan Grain and Oil Quality and Health Monitoring Station， Anshan 114000， China）

Abstract： Grain is an important component of peoples daily diet， but it is easily contaminated by heavy metals. Heavy metals enter the human body through contaminated food and can affect human health. At present， there are various methods for detecting heavy metals in grains. This article reviews the application of several heavy metal detection methods in grains both domestically and internationally.

Keywords： heavy metal; grain; detection methods

1 重金屬污染的來源及危害

重金屬是具有高密度、較大的相對原子質量的金屬元素。重金屬穩定性好、半衰期長、不能被生物降解，但具有生物累積性，已成為食品污染的常見問題。水、空氣、土壤中的重金屬可以轉移到植物和生物體中，通過食物鏈威脅人們的身體健康。鎘、鉛、鉻、砷、汞和銅是常見的重金屬污染物。鉛蓄積會影響兒童的記憶力和智力，導致胃腸道疾病、白血病和心血管并發癥；汞中毒可能引發肝炎及尿毒癥；砷長期積累可能引發各種生理疾病，嚴重的會導致死亡；長時間食用含有鎘的食物會導致癌癥、糖尿病、肺部炎癥和高血壓。

重金屬能在可食用部位積累，而谷物具有很高的重金屬積累能力。我國每年被重金屬污染的糧食達1 200萬t。在中國、印度和孟加拉國，超過50%的人食用大米并作為主食。大部分大米可以富集鎘；稻米對甲基汞的平均生物富集因子是無機汞的800倍；除鎘污染外，稻米中鉛、汞、砷含量超標現象也時有發生。小麥是世界范圍內重要的糧食作物，但也是鎘暴露的主要來源。

2 重金屬檢測相關標準規范

已有相關標準對食品中重金屬的限量值進行了規定，同時已發布了多種食品中重金屬元素的檢測方法。例如，《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）規定了食品中重金屬的限量標準。《食品安全國家標準 食品中鉛的測定》（GB 5009.12—

2023）規定了食品中鉛的檢測方法；《食品安全國家標準 食品中總砷及無機砷的測定》（GB 5009.11—2014）規定了食品中總砷及無機砷的檢測方法；《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》（GB 5009.15—2023）規定了食品中鎘的檢測方法；《食品安全國家標準 食品中總汞及有機汞的測定》（GB 5009.17—2021）規定了食品中總汞及有機汞的檢測方法；《糧油檢驗 稻谷中鎘含量快速測定 X射線熒光光譜法》（LS/T 6115—2016）規定了稻谷中鎘含量的快速測定方法。

3 糧食重金屬檢測方法

3.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法依賴于基態原子對光的吸收，從而量化特定元素。該方法檢出限低、應用范圍廣、操作便捷、準確性和精密度高，但一次只能分析一種元素。有研究人員認為該法容易存在人為因素而使檢測結果產生偏差。ADAM等[1]采用原子吸收分光光度計對出售的谷物和豆類中的鎘、鉛、鋅、銅和砷進行了測定，回收率為92%～103%，鎘、鉛、鋅、銅和砷檢出限分別為0.04 mg·L-1、2.0 mg·L-1、

0.02 mg·L-1、0.3 mg·L-1和0.02 mg·L-1。ABUDALLAH

等[2]采用灰化法-原子吸收光譜儀測定了玉米粒中的鎘、鉻、銅、鐵和鉛，檢出限分別為0.03 g·mL-1、

0.04 g·mL-1、0.024 g·mL-1、0.06 g·mL-1和0.05 g·mL-1。

3.1.1 石墨爐原子吸收光譜法

試樣消解處理后，經石墨爐原子化，在特定波長處測定吸光度，在一定的濃度范圍內吸光度值與含量成正比。GE等[3]采用微波消解消化谷物樣品中的鎘、汞和砷，濕法消化樣品中的鉛，采用石墨爐原子吸收光譜法檢測鎘和鉛的含量，液相色譜-原子熒光光譜法檢測甲基汞和砷的含量，砷的檢出限是0.01 mg·kg-1。SAATLOO等[4]采用石墨爐原子吸收法測定小麥粉中的鉛和鎘含量，鉛和鎘檢出限分別為1.38 μg·kg-1和0.1 μg·kg-1。石墨爐原子吸收光譜法在樣品稱量、消解、定容、儀器檢測等步驟容易產生誤差，要防止試劑與消解罐對檢測結果的影響，防止石墨爐中的灰塵影響，定期檢查石墨管并更換。對于基體復雜的樣品存在背景干擾，檢驗過程需要經過原子化、灰化及冷卻，檢測時間較長，成本比火焰原子吸收光譜法高。

3.1.2 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法靈敏度較高，易于操作，重復性好，但火焰燃燒溫度容易影響檢測結果，需要嚴格控制，元素燈電流和乙炔流量也會對檢驗結果產生影響。CUSTODIO等[5]將樣品用濃硝酸消化，通過火焰原子吸收分光光度法檢測玉米和大麥的銅、鐵、鉛、鋅和砷。還有學者使用火焰原子吸收光譜法檢測了紅花籽油中銅的含量，線性關系系數為0.999 49[6]。

3.2 氫化物發生法

氫化物發生法可測定砷、汞等元素，主要基于化學反應產生氫化物氣體，與基體分離，從而減少基體的干擾，提高準確性，有較高的靈敏度[7]。有研究人員依據GB 5009.11—2014，進行前處理方法優化，然后采用氫化物原子熒光光譜法測定玉米樣品及國家標準物質樣品中砷的含量，優化后的檢測結果符合要求，可以提高檢測效率[8]。

3.3 電化學分析法

電化學分析法的原理是重金屬在工作電極表面得到或失去電子而被氧化或還原，將化學信號轉化為電信號，進而得出測定結果。電化學發生裝置包括電化學傳感設備和電化學測試設備等[9]。該方法有靈敏度較高，成本較低，檢測結果準確、快速，可實現現場檢測。TIAN等[10]采用四氧化三鐵、瓊脂糖、亞氨基二乙酸為基礎的電化學檢測可現場同時測定大米、小麥、玉米樣品中的Cd2+、Pb2+，預處理不需要強酸和高溫，回收率在84.1%～109.7%，Pb2+和Cd2+的檢出限分別為0.02 mg·kg-1和0.01 mg·kg-1，檢驗結果與電感耦合等離子體質譜法一致。SELVAN等[11]通過方波陽極溶出伏安法檢測大米中的鎘和鉛含量，回收率在98.7%～100.0%。

3.4 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法的檢測原理為樣品消解后，經氣體推動進入高溫等離子中心區，通過蒸發、分解、激發和電離等過程完成離子化，進入質譜儀，根據質荷比分離，轉化為脈沖信號，得到元素的種類和含量。該方法準確度和靈敏度高，檢測速度快，可測定多種元素[12]。有研究人員等采用電感耦合等離子體質譜法檢測大米中的鉛、汞、鎘、砷和鉻含量，結果發現鉛、鎘、砷和鉻在1～200 μg·L-1、汞在0.05～2.00 μg·L-1線性關系較好，加標回收率為96.2%～99.0%，相對標準偏差為2.8%～3.9%[13]。ADJEI-MENSAH等[14]采用電感耦合等離子體質譜法分析木薯中的砷、鎘、汞和鉛，回收率分別為98.29%±0.71%、89.56%±0.29%、99.84%±0.07%和99.79%±0.14%。

3.5 原子熒光光譜法

采用原子熒光光譜法測定食品中重金屬元素含量時，樣品經消解后會被還原成原子態，被載氣帶入原子化器，基態原子受到空心陰極燈的照射被激發至高能態，回到基態時發出特征波長的熒光，在一定的濃度范圍內熒光強度與含量成正比。LIU等[15]采用硝酸和過氧化氫對小麥和玉米進行消化處理，用原子熒光光度計測定砷和汞，檢出限均為2 μg·kg-1。URANGO-C?RDENAS等[16]采用氫化物發生-原子熒光光譜法檢測大米中三價砷和五價砷的含量，三價砷回收率在99%～101%，五價砷回收率在91%～96%，三價砷和五價砷檢出限分別為2.5 μg·kg-1和3.75 μg·kg-1。

3.6 免疫檢測法

免疫檢測法前處理過程簡單、檢測速度快，主要基于抗原和抗體的特異性結合進行檢測。郭健等[17]制備了膠體金試紙條，并將其用于糧食樣品中鎘含量的測定。結果表明，在0～400 μg·kg-1，試紙條線性較好，檢出限為9.11～10.35 μg·kg-1；用該方法和原子吸收光譜法同時進行測定，回收率在85.7%～114.5%。

3.7 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜法的檢測原理是試樣被X射線激發后獲得元素的特征X射線熒光，基于熒光強度與含量成正比進行樣品分析。該方法前處理簡單、檢測速度快，樣品經過粉碎后即可進行測定，不需要使用化學試劑。有研究人員采用X射線熒光光譜法和石墨爐原子吸收光譜法檢測稻谷中的鎘，發現兩種方法得到的結果沒有明顯差異[18]。IBIAM等[19]采用X射線熒光光譜法測定了白薯塊莖、木薯塊莖、花生中的鉛含量，檢出限為1.13 mg·kg-1，定量限為

4.14 mg·kg-1，將實驗值除以標準物質的標準值，比率在0.97～1.02。

4 結語

隨著人們對糧食安全的日益重視，重金屬檢測也備受關注。原子熒光光譜法、原子吸收光譜法、氫化物發生法和電感耦合等離子體質譜法準確性高，需要特定的實驗條件，更適合實驗室檢測。電化學分析法、免疫檢測法、X射線熒光光譜法檢測速度快、操作簡單，更適合快速檢測。快速、簡單、準確性高的檢測方法將是未來重金屬檢測的研究方向。

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