探究食品中重金属检测技术及其发展

夏绪红 陶小庆 崔龙

摘 要：近几年频繁出现的食品重金属污染事件引起了人们的重视，与此同时，对于食品中重金属含量的检测，也直接成为食品安全领域的热点。现有的食品中重金属检测方法耗费时间较长，因此开发简单、快捷的检测技术是提高食品重金属检测效率的关键。本文主要总结了近几年食品中重金属检测技术的应用现状，并对未来食品中重金属检测技术的发展趋势进行展望，旨在为建立简便、快速的检测方法和提高检测效率提供参考。

关键词：食品安全;重金属检测;处理技术

Research on Pretreatment Technology for the Detection of Heavy Metals in Food

XIA Xuhong， TAO Xiaoqing， CUI Long

（Tongren Inspection and Testing Institute， Tongren 554300， China）

Abstract： In recent years， the frequent food heavy metal pollution events have attracted people’s attention. At the same time， how to detect the content of heavy metals in food has directly become a hot issue in the field of food safety. The existing methods that can detect heavy metals in food take a long time. Therefore， the continuous development of simple and fast pretreatment technology is the top priority to improve the detection efficiency of heavy metals in food. In this paper， the application status of heavy metal detection pretreatment technology in food were mainly summarized in recent years， and the trend of heavy metal detection pretreatment technology in food was prospected in the future， in order to provide reference for establishing simple and rapid pretreatment methods and improving detection efficiency.

Keywords： food safety; heavy metal detection; treatment technology

重金屬是指密度超过4.5 g/cm3的一些金属元素，共有45种，部分重金属元素在人体内蓄积到一定程度后可能会危害人体健康，因此称这些元素为有毒重金属。食物中也含有重金属元素，这些元素主要是在食物链的各个环节中累积，人们食用后会对人体的各个器官造成伤害。因此，必须要加强对食品安全的检测，以避免食品中重金属含量过多而危害人体健康[1]。目前，食品安全问题已成为全世界关注的主要方向，食品检测的要求越来越严格。鉴于这一现状，建立一种更有效的检测方式已成为研究人员的主要课题，加快便捷、有效检测方法的研发是提高检测效率的关键。

1 重金属污染的主要原因及其不利影响

1.1 不同地区的环境特点不同

土壤中重金属含量高低，与自然环境的独特性及各种农作物生长条件的特殊性有关。工业生产所排放的各种污染物都含有金属物质，且含量极高，这不仅会对产业环境造成影响，还会对生产生活的各个方面都造成一定程度的不利影响，尤其是对食品的生产加工。当食品在生产加工环节受到了重金属污染，人们食用这些食品后便会对人体造成严重损害[2]。

1.2 有害重金属元素

1.2.1 汞

自然界中的重金属元素种类众多，汞就是其中一类。汞又称水银，用于温度计生产等。汞是生活中很重要的一种金属元素，但掺杂到食物中，被人体摄入，就会对人体造成极大的危害。汞中毒的主要表现为五官麻木、四肢没有知觉，严重的甚至会导致死亡。而食物汞超标的主要原因是工业污染。如果食用了汞元素含量超标的食物，会导致神经系统紊乱、肾脏功能紊乱、造血系统功能紊乱等[3]。

1.2.2 镉

重金属在生活中的分布较广，但镉元素在各种食物中含量较低，一旦镉被人体吸收，人体内的各个器官都会被损害，严重危及人体健康。在工厂排出的废物中有大量镉。镉并非人体所需的元素，经口摄入过量的镉，则会使人体肝肾等器官功能严重降低，并且影响消化系统的正常运作[4]。据有关调查研究的结果显示，镉和含镉类化合物都属于是致癌物质，对人体免疫系统有不可估算的伤害。

1.2.3 铅

铅在生活中比较常见。汽车排放的尾气中普遍含有铅，而用陶瓷制作的餐具中如果铅含量过高，也会对人的身体健康产生影响。铅与食物混合或通过其他途径进入人体，会影响人体造血功能，从而导致贫血等血液病变，甚至对神经系统也会造成伤害。特别是对于还未发育完全的儿童，铅中毒会对其身体发育产生巨大的危害，甚至影响其智力发育。对成人的主要危害是造成情绪低落、腹痛、肾虚、心衰等症状。

2 食品中重金属检测的主要方法

2.1 比色法

在重金属现场检测中比色法属于较为常见的一种检测方法，在未来市场发展中也有很大的前景，是实验室检测与工业废水检测重金属使用最多的一种方法。双硫-分光光度法也是目前使用较多的方法，但其检测精准度不高。近几年来，许多研究者通过综合利用指示器或一种带有量热法、电容式和质敏换能器的智能芯片组成的阵列颜色传感器来进行检测[5]。但是，由于这些新的研究需要复杂的合成、制造过程、各种仪器来获得色度信号，因此仅限于潜在的应用。为构建更加简便及成本可控的检测工序，有些研究者使用肉眼可见的有色配位化合物，结合纸基微流体与金属配位化合物，形成纸基微流控分析仪。作为比色传感器，纸基微流体分析仪具有成本低廉、响应速度快、灵敏度高、选择性高、发展迅速和应用广泛等优点。国内外已经成功地将这种装置应用于多种重金属检测工作。

2.2 紫外-可见分光光度法

采用紫外-可见分光光度法检测食品中重金属含量的原理是在紫外辐射环境下，重金属元素与试剂会发生吸收反应，通过这一原理来检测食品中的重金属含量。该检测方法操作简单，是最常用的食品检测方法。但同时存在以下缺点：①有些特殊的显色剂难以及时获取;②成本较高;③检出限高。

2.3 电感耦合等离子体质谱联用仪

质谱联用仪的使用原理是基于电感耦合等离子体将分析物中的待测离子激发为带电离子，再通过质谱仪进行分析，从而达到检测目的。电感耦合等离子体质谱联用仪主要应用于多种金属元素同时检测，相较于原子吸收光谱仪与原子荧光光谱仪，其更多地适用于超痕量分析与同位素的分析，且能与色谱仪联用对不同价态的金属元素进行分析。电感耦合等离子体质谱联用仪不仅具有高灵敏度、高准确性的特点，还具有应用广泛的特点。

2.4 电化学分析法

电化学分析法的原理是基于分析物在电极表面产生的电化学信号来测定其浓度的方法。电化学传感器价格较为低廉，且具有操作简单、反应时间快、设备较小、方便携带及实时监测等优点。然而，这种检测方法也同样具有一定的缺点[6]。传统的电化学工作站还需要专业打磨电极，不能满足人们更加快速、简便地检测。基于各位学者的不断创新，丝网印刷电极的微流控电化学传感器应运而生，这种检测方法只需要将丝网印刷电极与微流控结合的传感器插入平板电脑即可实时监测水质中重金属的含量，该法具有成本较低、不需要打磨电极、即用即抛、操作简单和可批量生产等优点。

2.5 原子光谱法

2.5.1 原子吸收光谱法

利用原子吸收光谱法测定食品中的重金属含量是一种较为成熟的重金属检测方法，具有操作方便、检测时间短、效率较高及检测结果较为可靠等优点。该方法适用于对重金属含量过多的食品进行检测，但并不适用于对一些耐高温重金属的检测，如果对耐高温的重金属元素进行检测，可能会使检测结果有一定的偏差。

2.5.2 原子发射光谱法

原子发射光谱法具有反应灵敏、便于选择、检测范围广及能够同一时间对不同种类的重金属元素进行检测等优点，且该方法也可以检测同一个试样中的众多元素。试样都有自己独特的共振线，利用这些特征谱线可以同时检测或分别检测多种不同元素。该法还可直接检测分析液态或固态样品的元素含量，不用进行预处理。如果使用光电直读光谱仪，则可以在短时间内对数10种元素进行检测，其检测方法非常便捷高效，且检测准确率较高。

2.6 试剂和试纸检测

2.6.1 试剂检测

由于原子光谱法等在重金属元素检测过程中，需要准备的时间较长，若是正处于人体食品重金属中毒时，此种检测技术会延误中毒者接受治疗的最佳时间，从而造成严重的不良后果。而采用试剂检测技术，则能够有效减少准备的时间，提高效率。其主要是因为显色剂和重金属二者经过化学反应会形成带颜色的分子，从而使试剂的颜色也发生改变，其颜色越深则表示重金属含量越多高。试剂检测具有操作便捷、成本较低的优点，且已逐渐在长时间的探索与实践过程中形成了完善的、成熟的操作系统。

2.6.2 试纸检测

将显色剂直接滴在试纸的表面，通过与重金属元素发生反应，可明显地观察到试纸颜色发生变化。试纸检测在操作上也十分简捷、且对于重金属的选择较多，但在样品处理方面还欠缺快捷的手段，因此，试纸检测在食品重金属检测环节中的应用相对来讲仍存在一定的限制。

3 未来食品重金属检测技术的发展

当前，国内在食品重金属预处理技术上取得的成绩具体表现为以下几方面：①产品检测管理方法不断改进和持续优化;②用于食品检测分析的电子设备的功能越来越先进;③重金属检测预处理技术的发展越来越好，取得了一定的进步。未来我国食品重金属检測的发展目标是设计研发更加精准、灵敏、快捷的检测设备，并且应该加强食品检测方面的人才引进，加强对食品检测人员专业技能的培养，以及对更加先进的食品检测仪器的创新、推广与

应用。

4 结语

食物中的重金属元素在食物链的各个环节中累积，人们食用后会对人体的各个器官造成伤害。目前食品中的重金属含量越来越多，对人体健康以及环境造成的不良影响日益严重。因此，必须要加强对食品安全的检测，加快检测技术向食品中重金属的消解、使用更加方便、技术逐渐优化等目标，以避免食品中重金属含量过多，从而保障人体健康。为实现这一目标，设计研发新的、更加高效的食品检测技术是关键所在，同时将高效便携仪器、车载仪器、溶剂提取及微波等样品快速前处理技术与食品快速检测技术结合起来，以降低食品中重金属的含量，减少其对人体、对环境等的不利影响。

参考文献

[1]吕建菁，张扬.食品中重金属检测前处理技术研究进展[J].中国食品添加剂，2020，31（8）：129-132.

[2]袁嫣昊，胡曙光，苏祖俭，等.食品中重金属检测快速前处理技术研究进展[J].食品安全质量检测学报，2019，10（14）：4483-4491.

[3]沈滨.不同前处理方法检测食品中的重金属含量[J].商业故事，2019（7）：17-18.

[4]刘楠平，吴慧，严永红，等.粮油与食品中重金属检测前处理方法进展[J].粮食与食品工业，2019，26（6）：69-71.

[5]范佳媛.粮食中重金属检测前处理方法的问题分析[J].农家科技，2019（12）：228.

[6]邹敏，段建坤，周毅，等.食品中重金属检测及样品前处理方法综述[J].现代食品，2019（6）：167-171.