食品中重金屬檢測方法的研究

Research on Detection Methods for Heavy Metals in Food

CHUYaofei （Baotou Medical College，Baotou 014040， China）

Abstract： With the rapid development of industrialization and urbanization， the problem of heavy metal polution in food has received increasing atention. Heavy metals have bioaccumulation and toxicity，posing a serious threattopublic health.Therefore，developing efficient，sensitive，and accurateheavy metal detection methods is crucial for food safety and environmental protection.This article summarizes the main methods for detecting heavy metals in food，aiming to improve the effciencyandaccuracyof heavy metal detection and provide stronger technical support for food safety testing by analyzing their principles and detection characteristics.

Keywords： heavy metal detection; heavy metal pollution; testing instruments

隨著工業化和城市化進程的快速推進，環境污染問題日益嚴峻，其中重金屬污染尤為引人關注。鉛、鎘、砷和汞等重金屬元素，因其難以被生物降解且易在食物鏈中累積，對食品安全構成了嚴重威脅。一旦這些重金屬元素進人人體，將長期積累并對健康造成不可逆的影響，包括神經系統損傷、腎臟疾病、生殖系統問題等。因此，對食品中的重金屬進行快速、高效、準確的檢測，對于保障食品安全、維護人類健康具有重要意義。隨著科學技術的進步，食品中重金屬檢測技術也在不斷更新和完善[1]。從傳統的化學分析方法到現代的儀器分析方法，各類技術為食品中重金屬檢測提供了強有力的支持。深入分析這些檢測方法，有助于明確食品中重金屬的來源、遷移轉化規律及其對人體健康的影響，從而為制訂有效的食品安全管理措施提供科學依據。

1食品中重金屬來源及危害

食品中的重金屬來源廣泛且復雜，主要包括農業化學物質的使用、工業“三廢”排放引發的環境污染、食品加工環節中的引入以及植物生長環境中的重金屬富集等。此外，重金屬還可能通過其他途徑進入食品鏈，如飼料和某些獸用藥中含有的重金屬可能通過動物體內積累并最終進入肉類產品；海魚中的重金屬則可能來自食物鏈中逐級富集的重金屬污染物。

食品中的重金屬對人體健康構成多方面的潛在威脅[2]。這些重金屬可能通過食物鏈進入人體并在人體內積累，對神經系統、消化系統、血液系統及免疫系統等多個生理系統產生不良影響，同時長期食用高重金屬元素含量的食物或飲用水可能導致腎臟功能損傷，表現為蛋白尿、血尿、水腫等癥狀。此外，重金屬還可能損害呼吸系統和肝臟功能等。

2食品中重金屬檢測主要方法

2.1樣品前處理方法

食品中重金屬檢測前的處理方法主要包括樣品制備和消解兩個步驟。對于不同種類的食品樣品，需采用不同的前處理方法以確保后續分析的準確性。樣品制備通常包括粉碎、勻漿等操作，以提高樣品的均勻性和代表性。完成樣品制備后，需進行消解處理，這是食品處理過程中的核心環節。消解過程應確保樣品消解完全，同時避免目標元素的損失或外部污染。為此，建議使用優級純或經純水處理的試劑，并根據樣品特性選擇合適的消解方法。在消解過程中，務必嚴格遵守安全規范，特別是在使用高氯酸或過氧化氫時，需注意防范爆炸風險。消解完成后，樣品消解液中的殘存硝酸必須除凈，通常可采用電熱板加熱去除多余酸和揮發性有機物，否則可能會影響檢測結果的準確性。此外，在消解過程中還需注意控制消解溫度和時間，避免過度消解導致重金屬的損失。針對不同類型和含量的重金屬，可能需要采用不同的消解方法。消解結束后，需要對消解液進行適當的稀釋和定容，以便進行后續的重金屬檢測。需要注意的是，上述步驟僅為食品中重金屬檢測前處理的一般流程和注意事項，具體操作應根據特定樣品類型和檢測方法的要求進行調整和優化。

2.2食品重金屬檢測方法

2.2.1 分光光度法

分光光度法是一種在食品檢測中廣泛應用于定性和定量分析的方法。該方法在重金屬和其他有害物質的檢測中發揮著重要作用。分光光度法的基本原理是基于物質對特定波長光的吸收特性進行分析[3]。由于每種物質都有其特定的吸收光譜，分光光度法以其高度的特異性和靈敏度成為一種重要的分析方法。在食品質量與安全評估中，分光光度法常被用于測定食品中的重金屬含量。例如，對于食品中的鉛、汞等重金屬，可利用其在特定波長下的吸光特性進行精確測定。通過對比樣品與標準品在相同波長下的吸光度，可進一步計算出樣品中重金屬的具體含量。

2.2.2 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種基于待測元素的基態原子蒸汽對其特征譜線的吸收來進行定性和定量分析的方法[4。該方法在食品檢測中可用于測量嬰幼兒奶粉中的碑、汞含量，從而保障食品的安全性并滿足國家法規要求。與其他分析方法相比，原子吸收光譜法具有檢測快速簡便、可自動化操作、譜線干擾程度低、靈敏度高以及背景干擾小等優勢。因此，原子吸收光譜法在食品重金屬檢測領域發揮著重要作用，并為食品安全提供了強有力的技術支持。

2.2.3 火焰原子吸收光譜法

火焰原子吸收光譜法是一種基于原子吸收光譜原理的分析方法。其原理基于氣態基態原子的外層電子對紫外光及可見光范圍內特定波長的原子共振輻射線的吸收強度，用于測定化學物質中特定元素的含量。在該方法中，樣品被引入高溫火焰中進行原子化處理，然后通過測定特定元素在火焰中的吸收光譜強度來確定待測元素的含量。火焰原子吸收光譜法具有分析條件穩定、結果重現性好、相對標準偏差小、分析速度快以及應用元素范圍廣等優點，適用于食品中重金屬微量元素的檢測。例如，空氣-乙炔火焰可測定35種元素，氧化亞氮-乙炔火焰可測定70多種元素[5]。火焰原子吸收光譜法操作簡便，易于掌握，已在多個領域得到廣泛應用。例如，在食品和飲用水的安全監測中，該方法可用于精確測定其中的元素含量，展現出高靈敏度和高準確性的特點，為食品中重金屬元素含量檢測提供了可靠的技術支持。

2.2.4石墨爐原子吸收光譜法

石墨爐原子吸收光譜法是一種用于分析重金屬元素含量的重要技術。其基本原理基于重金屬元素原子在石墨爐中的蒸發和原子吸收過程。該方法主要包括待測樣品的干燥、灰化、原子化3個步驟。在蒸發過程中，樣品中的金屬元素被濃縮在石墨爐的表面，并通過石墨爐的空心通道以氣態形式傳輸至火焰或電磁感應線圈中，從而實現原子吸收的測定。該方法具有試樣用量少、原子化效率高、靈敏度高等一系列顯著優點，在多個領域都有廣泛應用。例如，石墨爐原子吸收光譜法可用于食用農產品中的重金屬元素檢測，包括大米中鎘、鉛等元素的定量分析，這對于保障農產品質量安全具有重要意義。

2.2.5 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是一種介于原子吸收光譜和原子發射光譜之間的光譜分析技術。其基本原理是基態原子在吸收特定頻率的輻射后躍遷至激發態，并返回基態的過程中以光輻射的形式發射出特征波長的熒光[。該方法特別適用于微量砷、汞等元素的測定，具有靈敏度高、干擾小、分析速度快和檢出限低等優點。此外，其譜線簡單，干擾較小，校準曲線線性范圍寬廣（通常可達 3～5 個數量級），且能實現多元素同時測定。綜上，原子熒光光譜法是一種重要的光譜分析技術，具有廣闊的應用前景。

2.2.6電感耦合等離子體法

電感耦合等離子體檢測方法是一種基于高溫等離子體的先進分析技術。其基本原理是通過感應線圈產生高頻交變磁場，將氣體離子化并加熱，從而形成高溫等離子體。具體而言，當氣體通過感應線圈時，高頻交變磁場會使氣體分子產生電離，形成等離子體。同時，等離子體在感應線圈的作用下進一步升溫，激發原子和分子的激發態，最終釋放出特征光譜信號。該技術以其卓越的分析靈敏度、快速響應能力和廣泛的適用性而著稱，在多個領域都有廣泛應用。在實際操作中，需根據具體應用場景及實驗條件，合理選擇分析策略和技術參數以確保最佳性能。

2.2.7電感耦合等離子體發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜是一種基于電感耦合等離子體的光譜分析技術。其核心原理是通過高頻電流產生的電磁場，將工作氣體（如氬氣）激發為高溫、高電離度的等離子體。樣品通過進樣系統被引入等離子體中，在高溫條件下，樣品中的原子在等離子體中被激發和電離，進而發射出特征光譜。由于不同元素具有特征譜線，通過檢測這些特征譜線，可以實現對待測樣品的定性和定量分析[7]。電感耦合等離子體發射光譜法具有檢測精密度高、靈敏度高、準確度高、檢出限低、測定速度快以及線性范圍寬等優點。此外，該技術的基體效應較小，適用于復雜樣品中多元素同時檢測。其不僅可以測定待測組分中的主量元素，還可以有效測定痕量元素。電感耦合等離子體發射光譜技術被廣泛應用于各種材料和樣品的分析。需要注意的是，電感耦合等離子體發射光譜法的分析結果受多種因素的影響，包括樣品制備和前處理、儀器操作參數設定等。因此，在實際應用中，需要嚴格遵循儀器操作規程，并對實驗條件進行合理的選擇和優化，以確保分析結果的準確性和可靠性。電感耦合等離子體發射光譜法作為一種功能強大的元素分析技術，在科學研究和工業應用中都具有重要意義。

2.2.8 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜儀是一種將電感耦合等離子體技術和質譜技術相結合的分析儀器。該技術利用高頻感應加熱原理，使工作氣體（通常是氬氣）電離形成火焰狀的高溫等離子體，并通過蠕動泵將樣品溶液引入等離子體焰炬中心區域，使樣品完全蒸發、解離、原子化和電離。隨后，電離產生的離子通過接口裝置進入質譜儀，根據質荷比 （m/z ）進行分離，并通過檢測器記錄離子信號強度，從而完成待測元素的定性和定量分析[8]。電感耦合等離子體質譜技術具有較高的精密度和靈敏度，能夠檢測到極低濃度的元素，通常可達到百萬分之一甚至更低水平，同時其還具備寬廣的線性范圍，可同時檢測從超低到超高濃度范圍的樣品。此外，電感耦合等離子體質譜技術還可以進行多元素同時分析，能測定幾十種痕量無機元素，以及單元素分析、多元素分析和同位素分析，甚至可用于有機物中金屬元素的形態分析。電感耦合等離子體質譜技術在多個領域具有廣泛應用，包括痕量元素的檢測、重金屬污染的評估以及生物樣品中元素含量的測定等。通過這一技術，研究人員可以深入解析物質的組成和性質，為科學研究和實際應用提供有力的支持。

3食品中重金屬檢測技術的創新與發展

食品中重金屬元素檢測對于保障食品安全、維護公共衛生安全、促進經濟發展和人類健康具有重要意義。隨著環境污染的加劇和食品生產過程中多種因素的影響，重金屬污染問題日益復雜化，因此對食品中重金屬檢測技術的創新研究顯得尤為重要。未來食品檢測技術的發展方向應趨向于高效性、智能化、便攜性及綠色環保性，以滿足快速檢測、精準分析、實時監測和可持續發展的需求。具體而言，可從以下4個方面展開。 ① 推動多技術融合，如將電感耦合等離子體質譜與液相色譜結合形成液相色譜－電感耦合等離子體質譜，從而實現對復雜基質中元素形態的精確分析，提高檢測效率。 ② 引入人工智能與大數據技術，推動人工智能輔助的自動化檢測系統應用，優化檢測流程并實現自動化分析，如通過自動化前處理設備（如微波消解儀）和人工智能算法的應用，減少人為誤差并提高檢測精度。 ③ 開發便攜式檢測設備，如開發車載電源接口的便攜儀器以及手持式檢測設備，支持現場快速檢測，簡化操作流程。 ④ 推廣綠色檢測技術，發展無汞電極、無溶劑消解技術，并使用環保試劑替代有毒試劑，以減少環境污染。

綜上所述，食品中重金屬檢測技術正朝著多技術融合、智能化、便攜化和綠色化方向發展。傳統的檢測方法（如原子吸收法、電感耦合等離子體質譜法）仍是實驗室主流，而新型技術（如便攜式重金屬檢測儀、液相色譜-電感耦合等離子體質譜儀）為現場檢測和復雜基質樣品分析提供了新思路。未來需進一步整合技術創新與標準化實驗流程。通過深人探究檢測方法和技術創新對檢測系統的影響，可為食品安全和公共衛生提供更加有力的保障，從而實現食品安全和人類健康發展的目標。

4結語

隨著食品工業的快速發展和人們對食品安全的日益關注，食品中重金屬的檢測方法研究取得了顯著進展。本文綜述了多種常用的食品中重金屬檢測方法，包括分光光度法、原子吸收光譜法、火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法等。在實際應用中，可根據檢測需求和技術特點進行合理選擇，以有效提高食品中重金屬檢測的效率和準確性，為保障公眾健康提供堅實的科學依據。

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