有关食品中重金属的检验检测研究

　　摘要 ：随着社会的发展，污染日益严重。重金属污染是其中主要的一种，对于环境和人体产生了较大的影响，重金属对于人体的主要危害是通过饮用水和食品进入人体，因此对于食品中重金属的检测技术十分重要。本论文探讨了几种现今常用的几种检测方法，以期为建立灵敏度更高、更准确、更快速的检测方法提供参考。 
　　1、引言 
　　重金属中毒由来已久，1956年日本水俣湾的居民出现了奇怪的症状：口齿不清、手足麻痹，严重的导致死亡。 “水俣病”实际上是汞中毒，也就是重金属中毒的一种。此后重金属中毒事件频发，重金属成为一种主要的污染物。重金属污染具有隐蔽性，最初不容易被察觉，同时可以通过食物链累计。以‘水俣病’为例，重金属最初被排放到水中，浮游生物中最先产生了重金属，之后重金属存在以浮游生物的鱼虾体内，此时重金属的量已经成倍增长，而人畜又以这些鱼虾为食，重金属毒物以几何倍数增长，从而严重影响人畜健康，且毒害效应难以察觉。 
　　目前，在食品检测领域，铅、汞、镉、铬、砷等重金属毒是重点检查对象。 
　　2、重金属检测方法 
　　2.1 传统的检测方法 
　　2.1.1 原子荧光光度法（AFS） 
　　原子荧光光度法是通过测量待测元素的原子蒸汽在辐射能激发下所产生荧光的发射强度来测定待测元素的一种分析方法。最初翟毓秀等人应用这种方法来检测食品中的含铅量。这种检测方法的优点是，荧光光谱简单，而且干扰较少，缺点是应用原素有限，仅适用于汞、锡、硒、磅等十一种重金属的分析 
　　2.1.2电感藕合等离子体质谱（ICP-MS）分析技术 
　　电感藕合等离子体质谱（ICP-MS）分析技术是将电感藕合等离子体与质谱联用，利用电感藕合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进人质谱进行测定的方法。 
　　这种检测方法的有点是具有比原子吸收法更低的检测限，可以用于检测除了汞元素之外绝大多数的重金属元素，是一种较为先进的检测方法，不足之处在于检测成本高。 
　　2.1.3电感藕合等离体原子发射光谱（ICP-AES） 
　　电感藕合等离体原子发射光谱的检测时一种利用高频感应电流产生的高温将反应气加热、电离，检测原理是元素发出的特征谱线的谱线强度与重金属量成正比。ICP-AES的优点有灵敏度高，干扰小，线性宽，并且可以同时测定多种金属元素，能够大大缩减检测时间。劣势是检测灵敏度略差。 
　　2.1.4高效液相色谱法 
　　痕量金属离子与有机试剂形成稳定的有色络合物，然后用HPLC分离，紫外―可见检测器检测，可实现多元素同时测定。卟啉类试剂具有灵敏度高，能和多种金属元素生成稳定的络合物，目前已广泛用作HPLC测定金属离子的衍生试剂。但络合试剂的选择有限，给HPLC的广泛应用带来了局限性。 
　　2.2 新型检测技术 
　　2.2.1酶抑制法 
　　重金属离子与形成酶活性中心的巯基或甲巯基结合后，会改变酶活性中心的结构与性质，导致酶活力下降，进而引发系统中的性能发生变化，例如显色剂颜色、pH、电导率和吸光度等。这些性能的变化可直接通过肉眼或借助于电信号、光信号等加以区别。这就是酶抑制法检测的基本原理。 
　　酶抑制法与以上所介绍的几种检测方法相比，具有快速、简便、对所分析的样品需要量少等优点。目前用于痕量重金属测定的常用酶有脲酶、过氧化物酶、黄嘌呤氧化酶、葡萄糖氧化酶、丁肽胆碱脂酶和异柠檬酸脱氢酶等。由于脲酶廉价易得，故使用最广泛。 
　　2.2.2免疫分析法 
　　重金属离子的免疫检测按照抗体的种类，可分为多克隆抗体免疫检测和单克隆抗体免疫检测，单克隆抗体免疫检测又可分为间接竞争性ELIS和一步法免疫检测两种。 
　　免疫分析法对重金属离子进行分析的程序是：首先选用适合的络合物或其它化合物与金属离子结合，使其获得一定空间结构，进而产生反应原性;其次，将结合了金属离子的化合物连接到载体蛋白上，产生免疫原性，。这一步骤的关键与金属离子结合的化合物的选择是能否制备出特异性抗体。 
　　免疫分析法的优点是检测速度快、高度特异性、灵敏度高，可作为重金属快速检测的方法。免疫分析法的缺点是金属离子单克隆抗体的制备非常困难，而较容易制备的多克隆抗体又难以满足对金属离子的特异性要求，这在很大程度上限制了汞等重金属离子的免疫分析方法的研究与发展。 
　　可见，免疫分析法的技术难点是单克隆抗体建构技术，多年来众多的科学家尝试各种克隆抗体，以期在此方面做出突破 
　　2.2.3生物化学传感器 
　　生物传感器利用生物识别物质与待测物质结合，通过信号转换器转变为可输出的光、电等信号来检测重金属的含量。以下主要介绍酶传感器、微生物传感器、特异性蛋白生物传感器。 
　　（1）酶传感器。Tadeusz等将脲酶包埋在pH敏感铱氧化电极表面的PVC膜上，通过将反应系统电势下降的初始速率（与酶初始反应速率成正比）转化为抑制率来检测汞和其它重金属离子。不同形态的汞离子如Hg（NO3）2、HgCl2、PhHgCI、Hg2（NO3）2等抑制效应不同，其中无机汞的检测范围可达0.05-1.0umol/L。 
　　（2 ）微生物传感器。 
　　生物学研究者们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，利用此种细菌的特性，可以用来检测重金属。 
　　目前已研发出成熟的鉴定和分析系统，将将弧菌属细菌体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌中，将其放入一个槽罐，在槽罐中放置光线接收传感器，发光的光强和重金属离子浓度成正比。值得一提的是，所有待检测重金属的食品都需要进行预处理，因为只有重金属呈现离子态才能被检测。 
　　（3 ）特异性蛋白生物传感器。 　　金属离子与固定在电极材料上的特异性蛋白结合后，蛋白结构发生变化，通过灵敏的电容信号传感器可以定量检测这种变化。这就是特异性蛋白生物传感器的基本工作原理。 
　　现如今对于蛋白生物传感器的研究已经较充分，如汞离子可与特异性的汞离子结合调控蛋白MerR。此外，汞、铜、镉、锌、铅等重金属离子可与金属硫因SmtA结合。Bontidean I等利用蛋白质工程技术在大肠杆菌中过量表达了MerR和GST-SmtA蛋白。纯化后的蛋白固定在以自组织形式化学修饰了硫醇的金电极表面，作为工作电极。通过一个流动分析系统，对样品中的金属离子进行了检测。 
　　2.3 试纸法 
　　试纸法的原理是通过重金属离子与显色剂发生显色反应进行重金属含量。 
　　这些方法与试纸、检测管、试剂盒等结合后，可对重金属进行快速检测。 
　　利用重金属与试剂发生化学反应的原理，以纤维类滤纸作为反应载体，通过肉眼观察滤纸的颜色变化来定性和定量来检测重金属的含量。目前，应运于食品中的试纸主要有镉试剂试纸法，可以用来检测食品中镉的含量。在众多的重金属检测的方法中，化学显色反应应用较为广泛。 
　　3 、小结 
　　近年来，随着环境污染的加剧以及人们生活水平的提高，人们对食物中的重金属污染日益重视。在这种驱动下，重金属快速检测的方法发展迅速，在重金属快速检测与筛查方面发挥了很大的作用，上文通过列举说明不同类型的检测方法，并分析优缺点，得出以下结论： 
　　重金属检测仍然存在以下不足：①目前食品中重金属的检测集中在有害的重金属的测定，有益重金属的检测存在缺失问题。②对同种重金属元素一概而论，没有进行不同价态分别进行测定。如三价砷虽有毒，但一定剂量的三氧化二砷可以用于治疗急性早幼粒细胞白血病，对慢性白血病、恶性淋巴瘤、多发性骨位瘤、神经母细胞瘤及各种实体肿瘤都有显著疗效。③样品检测中其它物质对测定的影响没有做出有效评估。 
　　重金属检测是一项长期的工作，需要我们每一个人的努力，才能尽可能减少重金属的污染问题。