檢測食品中的重金屬幾種方法介紹

　　由于重金屬在人體內的累積效應會產生潛在的健康危害，使得食品中的重金屬脫除與檢測技術越來越受到國內外學者的重視。對食品中重金屬檢測方法的原理及特點進行綜述。

　　傳統檢測法

　　國內外學者近幾年針對食品中重金屬的檢測技術進行了大量的研究。其中，比較傳統而成熟的分析技術有紫外—可見光分光光度法、原子光譜法、電感耦合等離子體質譜法、高效液相色譜法、X射線熒光光譜法等。這些傳統檢測技術均有各自的優缺點，根據待測樣品的檢測需求可選擇最合適的檢測方法。

　　紫外—可見光分光光度法

　　紫外—可見分光光度法( ultraviolet and visible spectrophotometry，UV)是利用重金屬元素與顯色試劑(一般為有機試劑)發生絡合反應，會生成穩定的有色分子團，重金屬離子濃度和溶液顏色的深淺程度成正比關系，然后在特定的波長下進行比色檢測，從而測得重金屬的含量。該方法具有設備簡單、檢測成本較低、檢測方法可靠、應用范圍廣( Cd、Hg、Pb、As、Ni等元素都以此為國標測定方法)等優點。對樣品進行不同的消化前處理后，采用UV法對酵母中錳的含量進行測定，試驗結果較穩定，并且具有較好的回收率。但該方法檢出限高，靈敏度和選擇性不夠好，檢測過程需要使用大量的有機溶劑，并且有些顯色劑不易得到，需要實驗室合成后才能使用，操作較為繁瑣。

　　原子光譜法

　　原子光譜法包括原子發射光譜法( atomic emission spectrometry，AES)、原子吸收光譜法( atomic absorption spectrometry，AAS)、原子熒光光譜法( atomic fluorescence spectrometry，AFS)等方法。AAS操作簡單、檢測限低、靈敏度高，但不能同時測定多種元素，設備價格較高，基體干擾較嚴重，且只對Pb、Cd等元素具有較高的靈敏度。它可以采用火焰原子化、電熱原子化(石墨爐)或氫化物發生這3種(主要)方式。AES靈敏度高、檢測范圍廣，能同時對多種元素進行檢測，但它的檢測靈敏度比電感耦合等離子體質譜法略差，可用于除Hg、Cd外的絕大部分金屬元素的定量測定。AFS靈敏度高(高于AAS)、選擇性強、方法簡單、可同時測定多種元素，還可用于測定Hg、Cd、As、Pb、Sb、Bi、Se、Te、Sn、Ge、Zn 11種元素(其中As和Hg元素都以此為國標測定方法)。但AFS應用面窄，設備較昂貴，分析周期較長，測定時受散射光影響較嚴重。利用石墨爐原子吸收光譜法( graphite furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS)測定西紅柿、胡椒和洋蔥中Cd、Cr、Cu、Mn和Pb的含量，結果表明以上5種元素的測定具有良好的靈敏性和準確性，檢測限( limit of detection，LOD)和定量限( limit of quantity，LOQ)分別為0.05～2.20μg /kg和0.15～7.34μg /kg。采用ICP—AES法測定紅薯和山藥中Cd、Fe、Gr等9種微量元素，試驗結果表明回收率較好，且相對標準偏差較小。以海產品為原料，利用AFS法檢測其中的汞元素，汞的檢出限為0.25 mg /L。

　　電感耦合等離子體質譜法

　　利用電感耦合等離子體作為電離源，將樣品汽化并離子化，使樣品中的重金屬離子分離出來，再進入質譜儀根據元素的質量特征進行測定。ICP-MS具有高的靈敏度(高于AAS)、低的檢出限( ng /kg)、寬的線性動態范圍，還可同時對多種元素進行分析，適合批量樣品、多元素同時快速分析;但樣品的預處理繁瑣，易受污染，儀器價格較貴，且個別元素測定結果的準確度不高，測定元素較少時試驗的運行成本相對較高，限制了其普及應用。采用ICP—MS技術測定59種國內外大米制品中的重金屬Pb和Cd的含量，結果表明90%的產品符合中國的標準，但米酒中Cd污染比較嚴重。比較不同的消解方法對魚類組織消解之后重金屬殘留的影響，并采用ICP—MS法測定其中40種金屬元素，但是沒有一種消解方法能夠同時準確測定所有元素。

　　其它方法

　　常見的傳統方法還有高效液相色譜法( high performance liquid chromatography，HPLC)和X射線熒光光譜法( X-ray fluorescence spectrometry，XRF)。HPLC操作簡便、靈敏度高、重復性好、可實現多元素同時測定。但該方法檢測費用高、流動相消耗大且多數有毒，并且可供使用的絡合劑有限，給該方法帶來了局限性。XRF是利用待測樣品中重金屬元素對X射線的吸收情況獲得對應元素的含量。XRF檢測速度快、操作簡單、可測定的元素范圍廣，最大的特點是可對固體樣品進行直接測定。

　　快速檢測法

　　經過多年的發展，原有的傳統分析方法已日趨成熟，但它們仍存在一些難以解決的問題:如儀器設備昂貴、樣品前處理復雜、專業技術要求高、難以應用于現場檢測等方面。相比于傳統的檢測方法，方便、快速、低成本的快速檢測法更能適應和滿足當今快速發展的經濟需求和高質量的生活需求。這些快速檢測方法主要有免疫分析法、電化學法、微生物檢測法、酶抑制分析法、化學顯色法、光纖傳感測試法、拉曼光譜法等。

　　電化學法

　　電化學法是依據電池的某些電學參數(如電流、電導、電位、電流-電壓曲線等)與待測物質的濃度之間存在著一定的關系，從而進行分析測定的。該方法靈敏度、準確度高(低于AAS)，分析速度快，檢出限低(μg /kg)，有機物干擾少，線性范圍寬(10～225μg /L，r = 0.998 6)，儀器設備簡單、成本低(較AAS而言)，容易實現自動化，是一種較好的微量和痕量檢測方法。但它的檢測條件苛刻，測定結果重現性差。采用便攜式重金屬分析儀(原理基于陽極溶出伏安法)測定大米和圓白菜樣品中Cd的含量，結果表明用此方法檢測食品中Cd的含量是可靠的，并且方便快速、耗材少、成本低，但需要針對不同重金屬元素建立相應的消解方法，才能確保食品中重金屬檢測的準確度。

　　酶抑制法

　　酶抑制法是利用重金屬能與特定酶的活性部位結合并使酶活力下降，從而使得底物—酶反應系統中的電導率、pH和顏色等理化參數發生變化，并且這些變化可以借助光電信號或直接通過肉眼等加以區分，從而建立酶系統變化與重金屬濃度的定量關系。酶抑制法具有快速、簡便、特異性強、能實現在線檢測等特點，但該方法可測的重金屬種類較少，且對單一重金屬檢測準確度和靈敏度較低。將作為敏感單元的脲酶、膽堿脂酶和葡萄糖氧化酶同時固定在電極表面，組成一種同時具有電解液、絕緣體和半導體3種不同通道的EIS( electrolyte-insulator-semiconductor)傳感器陣列，然后用它來識別待測混合液中的重金屬離子，并成功用此方法測定了樣品中重金屬的含量。利用固定化脲酶膜反應器在帶有電位檢測器的流動注射分析( flow injection analysis，FIA)系統中測定痕量Hg。這種技術在被用于測定德國兩個地區飲用水中的Hg2 +時，發現其測定結果與商用系統FIMS的測定值相近，且誤差小于4μg /L。

　　免疫分析法

　　免疫分析法是一種特異性和靈敏度都較高的分析檢測方法。它的原理是將特定的絡合物與待測重金屬離子結合，形成特定的空間結構，再將其連接到抗體或抗原中，與特定的抗原或抗體進行特異性反應，從而達到定量檢測的目的。重金屬特異性單克隆抗體的制備是重金屬免疫檢測的關鍵步驟，但重金屬特異性單克隆抗體的制備很困難，而比較容易制備的多克隆抗體卻不能滿足重金屬離子的特異性要求，使得重金屬的免疫分析方法的研究與發展在很大程度上受到了限制。