粮油食品中重金属元素分析技术发展研究

粮油食品中重金属元素分析技术发展研究

王松莹,云麒

内蒙古自治区产品质量检验研究院 内蒙呼和浩特010010

摘要：农作物种植、食品加工以及运输等全过程，都有可能会造成汞、铬等有毒重金属污染。重金属元素通过食物链进行生物浓缩，浓度得以增加，毒性会提高千万倍，进入人体后，会给人体造成极大危害，经过长时间的积累才能够显现，具有潜在危害性，因此做好食品重金属元素检测分析有着必要性。目前, 食品中重金属元素分析消解方法正向着快速、高效、低耗、低污染、微型化、自动化的方向发展。食品消解目的是消除基体干扰, 浓缩待测组分, 使样品能满足分析方法要求, 对消解过程的要求是高效, 简单, 降低外来污染及被测物损失, 避免空白值增大或不稳定, 影响测定结果的准确性和精密度。

关键词：重金属；食品检测；消解技术  

粮食作为人类的必需品，粮食的安全问题一直受到人们的重视。进入21 世纪，我国的工业进入快速发展期，工业废水、废气和垃圾的随意排放和丢弃，造成了严重的环境污染。农业的快速发展，使用含有重金属的农药、化肥，使农作物的重金属严重超标，随后这种重金属在人的体内富集。近年来随着水土环境污染问题的加剧，重金属含量超标情况日益突出。医学研究表明人体长期摄入过量的重金属元素会严重危害生命健康，导致各种疾病的出现，同时粮油食品的品种日渐增多，其加工技术也不断更新，给重金属元素检验工作带来了许多新的挑战。

一、食品中常见的重金属及其危害

1、铅的来源与危害。铅可以积蓄在人体和动物组织中。人们装修用的油漆、涂料，常用的蓄电池，女士喜爱的化妆品、染发的药剂等常常含有重金属元素铅。铅元素可以通过皮肤组织、消化系统或呼吸系统进入人体，儿童、老人和免疫能力低下的人容易出现铅中毒，造成贫血、肾功能损伤甚至是神经失调。

2、镉的来源与危害。镉的毒性很强，其不是人体必需元素，镉元素会积累在人体的肾脏等泌尿器官，引起相关器官病变。工业上镀铬金属、矿石中含有镉元素；有些燃料中也含有该元素，如电池的电解液中。可能含有镉金属的食品有水果、蔬菜、奶制品和谷物。它能够在人体某些器官中取代钙元素，进而使人体骨骼发生严重的软化，易碎；还可引起胃肠调节功能紊乱，与人体中的调节酶相结合，破坏酶活性，使酶失活，从而引起高血压症。免疫力低下和矿业工作者容易镉中毒。

3、汞的来源与危害。汞也叫水银，生活中，镜子、体温计都含有汞，汞及其化合物都属于剧毒物质，能够聚集在人体内通过血液运输积累到脑部组织，达到一定量后会对脑组织造成损害。生活中汞主要常见于照明灯、某些化妆品成分以及牙科治疗材料等。女性尤其是孕妇、喜欢吃海鲜的人最容易汞中毒，急性汞中毒可能会诱发肝炎和血尿。

4、铬的来源与危害。劣质的化妆品中可能还会含有超标的铬元素，另外皮革制剂、镀铬金属，鞣制皮革以及工业颜料、橡胶和陶土等也都含有铬元素。如果人类误食或误饮含有铬的食品，会引起腹泻症状等症状，比如使用了含铬元素的护肤品，皮肤敏感者会得过敏性皮炎或急性湿疹。如果铬元素挥发到空气中，以气态状态被吸入人体，呼吸道会被腐蚀，最后引起一系列呼吸系统疾病，比如气管炎、肺结核。

二、粮油中元素检测方法

1、原子荧光光谱法。原子荧光光谱法AFS是根据测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。其优点是灵敏度高、检出限低，由于原子荧光的辐射强度与激发光源成比例，一般采用新的高强度高质量光源可进一步降低其检出限，同时原子荧光谱线简单、干扰少，通常型号的原子荧光仪设有双信号通道，可同时检测双元素。但因为原理的局限性，氢化法原子荧光光谱仪只能检测可以和还原剂发生氢化反应，在粮油食品中一般用来检测汞、硒和砷这几种元素。液相色谱 - 原子荧光检测法是在原子荧光光度计的基础上串联液相色谱仪进行元素形态分析的检测方法。砷在生物中有无机砷和有机砷之分，无机砷一般为三价砷和五价砷，粮油产品中的大米中无机砷的比例通常高于有机砷，而无机砷的毒性远远大于有机砷，传统的氢化物原子荧光无法检测出无机砷的具体含量，液相色谱串联原子荧光法可以高效地对样品中的砷进行分离并检测 [1]，这种方法集成了原子荧光的高灵敏度、低检出限等优点以及液相色谱的高效分离的特点，是目前粮油食品中砷元素分析的主要方法之一，之后这种方法扩展到了汞元素的检测，尤其是海产品中涉及多价态无机汞和有机汞的分离检测。

2、原子吸收分光光度法。原子吸收分光光度法AA简称原子吸收法，是利用被测元素基态原子蒸气对其共振辐射线的吸收特性进行元素定量分析的方法，目前是国内粮油食品元素污染物分析的主力方法。原子吸收分光光度计一般是石墨炉原子吸收和火焰原子吸收装置的组合。石墨炉原子吸收法主要测定纳克级的痕量元素，其灵敏度高、精密度高、单灯单元素干扰少、进样量少，自动化进样，操作快速简便，可以用来分析粮油中的镉、铅、铬等元素。火焰原子吸收法一般用来分析一些常量元素，如钠、镁、铁、铜、钙等元素，有污染少、精确度高、检测时间短等优势。由于市场上主流的原子吸收分光光度仪进样装置只能液体进样，快速检验能力受限，未来应在快速提取方法和基体适应性方面进行改进。

3、电感耦合等离子体质谱法。电感耦合等离子质谱法ICP-MS是 20 世纪 80 年代发展起来的无机元素和同位素分析测试技术，到如今已经成为常用的元素分析方法，具有较高的灵敏度和精确度，测定精密度（RSD）可达 0.1%；分析速度快，可在几分钟内完成几十个元素的定量测定；谱线简单，干扰相对于光谱技术要少；检出限低，线性范围广；样品需要量少，样品的制备和引入相对于其他质谱技术简单，在痕量重金属分析中占有非常重要地位。一般食品测定十几种微含量元素尤其是进行纳克级别及以下浓度的检测时，电感耦合等离子质谱法能够产生比其他方法更快更准的效果。随着元素检测技术的不断发展，电感耦合等离子体质谱法作为一种可以和多种进样技术（如液相色谱、激光烧蚀、离子色谱等）联用的方法，被广泛应用于食品检测领域。其中，高效液相色谱 - 电感耦合等离子体质谱法可以高效分离并检测出粮油食品中砷、汞、铬、硒 [2]等元素的形态分布。

4、电感耦合等离子体发射光谱法。电感耦合等离子体发射光谱仪以电感耦合高频等离子体为激发光源，利用每种元素的原子或离子发射特征光谱来判断物质的组成，进行元素的定性与定量分析。在分析测定食品中的常量元素尤其是碱金属元素上，电感耦合等离子质谱法对于高浓度、高盐的基质耐受性不强，而火焰原子吸收法主要进行单元素分析，同时容易因火焰燃烧造成环境污染和安全问题，电感耦合等离子体发射光谱仪表现出很大的优势，基质适应广并且具备多元素同时快速检出能力，目前是食品中主要的常量元素分析方法。

随着技术的不断发展，微波消解和湿式消解法都得到了有效的发展，技术水平不断提升，在实际应用中能够获得不错的成效。重金属元素痕量分析技术仍在不断发展中，各种粮油样品前处理设备多样化，各种先进的检测技术也层出不穷。随着人们对粮油食品质量安全重视程度的不断提高以及市场监管的日常化要求日渐严格，粮油食品检测逐步向一站式多元素分析、可携带小型化仪器检测以及环境友好型检测等方面发展。

参考文献：

[1] 刘思春 , 吕家珑 , 梁圈社. 微波消解技术在土壤重金属元素分析中的应用 [J]. 生物技术世界 ,2019(1):23.

[2] 胡曙光 , 苏祖俭 , 黄伟雄. 食品中重金属元素分析消解技术的进展与应用 [J]. 食品安全质量检测学报 ,2018(5): 18.

[3] 王 琴. 当前食品重金属元素分析消解技术发展现状分析[J]. 食品安全导刊 ,2019(6):107-108.

[4] 冯 婧. 重金属元素分析消解技术在镉、砷检测中的应用比较 [J].食品研究与开发 ,2018(16):143-148.

[5] 陈利平 , 张宏雨 , 王福乐. 草莓中重金属元素的快速定量测定方法研究 [J]. 农产品质量与安全 ,2018(3):55-58.