检测食品中的重金属几种方法介绍

　　由于重金属在人体内的累积效应会产生潜在的健康危害，使得食品中的重金属脱除与检测技术越来越受到国内外学者的重视。对食品中重金属检测方法的原理及特点进行综述。

　　传统检测法

　　国内外学者近几年针对食品中重金属的检测技术进行了大量的研究。其中，比较传统而成熟的分析技术有紫外—可见光分光光度法、原子光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法、X射线荧光光谱法等。这些传统检测技术均有各自的优缺点，根据待测样品的检测需求可选择最合适的检测方法。

　　紫外—可见光分光光度法

　　紫外—可见分光光度法( ultraviolet and visible spectrophotometry，UV)是利用重金属元素与显色试剂(一般为有机试剂)发生络合反应，会生成稳定的有色分子团，重金属离子浓度和溶液颜色的深浅程度成正比关系，然后在特定的波长下进行比色检测，从而测得重金属的含量。该方法具有设备简单、检测成本较低、检测方法可靠、应用范围广( Cd、Hg、Pb、As、Ni等元素都以此为国标测定方法)等优点。对样品进行不同的消化前处理后，采用UV法对酵母中锰的含量进行测定，试验结果较稳定，并且具有较好的回收率。但该方法检出限高，灵敏度和选择性不够好，检测过程需要使用大量的有机溶剂，并且有些显色剂不易得到，需要实验室合成后才能使用，操作较为繁琐。

　　原子光谱法

　　原子光谱法包括原子发射光谱法( atomic emission spectrometry，AES)、原子吸收光谱法( atomic absorption spectrometry，AAS)、原子荧光光谱法( atomic fluorescence spectrometry，AFS)等方法。AAS操作简单、检测限低、灵敏度高，但不能同时测定多种元素，设备价格较高，基体干扰较严重，且只对Pb、Cd等元素具有较高的灵敏度。它可以采用火焰原子化、电热原子化(石墨炉)或氢化物发生这3种(主要)方式。AES灵敏度高、检测范围广，能同时对多种元素进行检测，但它的检测灵敏度比电感耦合等离子体质谱法略差，可用于除Hg、Cd外的绝大部分金属元素的定量测定。AFS灵敏度高(高于AAS)、选择性强、方法简单、可同时测定多种元素，还可用于测定Hg、Cd、As、Pb、Sb、Bi、Se、Te、Sn、Ge、Zn 11种元素(其中As和Hg元素都以此为国标测定方法)。但AFS应用面窄，设备较昂贵，分析周期较长，测定时受散射光影响较严重。利用石墨炉原子吸收光谱法( graphite furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS)测定西红柿、胡椒和洋葱中Cd、Cr、Cu、Mn和Pb的含量，结果表明以上5种元素的测定具有良好的灵敏性和准确性，检测限( limit of detection，LOD)和定量限( limit of quantity，LOQ)分别为0.05～2.20μg /kg和0.15～7.34μg /kg。采用ICP—AES法测定红薯和山药中Cd、Fe、Gr等9种微量元素，试验结果表明回收率较好，且相对标准偏差较小。以海产品为原料，利用AFS法检测其中的汞元素，汞的检出限为0.25 mg /L。

　　电感耦合等离子体质谱法

　　利用电感耦合等离子体作为电离源，将样品汽化并离子化，使样品中的重金属离子分离出来，再进入质谱仪根据元素的质量特征进行测定。ICP-MS具有高的灵敏度(高于AAS)、低的检出限( ng /kg)、宽的线性动态范围，还可同时对多种元素进行分析，适合批量样品、多元素同时快速分析;但样品的预处理繁琐，易受污染，仪器价格较贵，且个别元素测定结果的准确度不高，测定元素较少时试验的运行成本相对较高，限制了其普及应用。采用ICP—MS技术测定59种国内外大米制品中的重金属Pb和Cd的含量，结果表明90%的产品符合中国的标准，但米酒中Cd污染比较严重。比较不同的消解方法对鱼类组织消解之后重金属残留的影响，并采用ICP—MS法测定其中40种金属元素，但是没有一种消解方法能够同时准确测定所有元素。

　　其它方法

　　常见的传统方法还有高效液相色谱法( high performance liquid chromatography，HPLC)和X射线荧光光谱法( X-ray fluorescence spectrometry，XRF)。HPLC操作简便、灵敏度高、重复性好、可实现多元素同时测定。但该方法检测费用高、流动相消耗大且多数有毒，并且可供使用的络合剂有限，给该方法带来了局限性。XRF是利用待测样品中重金属元素对X射线的吸收情况获得对应元素的含量。XRF检测速度快、操作简单、可测定的元素范围广，最大的特点是可对固体样品进行直接测定。

　　快速检测法

　　经过多年的发展，原有的传统分析方法已日趋成熟，但它们仍存在一些难以解决的问题:如仪器设备昂贵、样品前处理复杂、专业技术要求高、难以应用于现场检测等方面。相比于传统的检测方法，方便、快速、低成本的快速检测法更能适应和满足当今快速发展的经济需求和高质量的生活需求。这些快速检测方法主要有免疫分析法、电化学法、微生物检测法、酶抑制分析法、化学显色法、光纤传感测试法、拉曼光谱法等。

　　电化学法

　　电化学法是依据电池的某些电学参数(如电流、电导、电位、电流-电压曲线等)与待测物质的浓度之间存在着一定的关系，从而进行分析测定的。该方法灵敏度、准确度高(低于AAS)，分析速度快，检出限低(μg /kg)，有机物干扰少，线性范围宽(10～225μg /L，r = 0.998 6)，仪器设备简单、成本低(较AAS而言)，容易实现自动化，是一种较好的微量和痕量检测方法。但它的检测条件苛刻，测定结果重现性差。采用便携式重金属分析仪(原理基于阳极溶出伏安法)测定大米和圆白菜样品中Cd的含量，结果表明用此方法检测食品中Cd的含量是可靠的，并且方便快速、耗材少、成本低，但需要针对不同重金属元素建立相应的消解方法，才能确保食品中重金属检测的准确度。

　　酶抑制法

　　酶抑制法是利用重金属能与特定酶的活性部位结合并使酶活力下降，从而使得底物—酶反应系统中的电导率、pH和颜色等理化参数发生变化，并且这些变化可以借助光电信号或直接通过肉眼等加以区分，从而建立酶系统变化与重金属浓度的定量关系。酶抑制法具有快速、简便、特异性强、能实现在线检测等特点，但该方法可测的重金属种类较少，且对单一重金属检测准确度和灵敏度较低。将作为敏感单元的脲酶、胆碱脂酶和葡萄糖氧化酶同时固定在电极表面，组成一种同时具有电解液、绝缘体和半导体3种不同通道的EIS( electrolyte-insulator-semiconductor)传感器阵列，然后用它来识别待测混合液中的重金属离子，并成功用此方法测定了样品中重金属的含量。利用固定化脲酶膜反应器在带有电位检测器的流动注射分析( flow injection analysis，FIA)系统中测定痕量Hg。这种技术在被用于测定德国两个地区饮用水中的Hg2 +时，发现其测定结果与商用系统FIMS的测定值相近，且误差小于4μg /L。

　　免疫分析法

　　免疫分析法是一种特异性和灵敏度都较高的分析检测方法。它的原理是将特定的络合物与待测重金属离子结合，形成特定的空间结构，再将其连接到抗体或抗原中，与特定的抗原或抗体进行特异性反应，从而达到定量检测的目的。重金属特异性单克隆抗体的制备是重金属免疫检测的关键步骤，但重金属特异性单克隆抗体的制备很困难，而比较容易制备的多克隆抗体却不能满足重金属离子的特异性要求，使得重金属的免疫分析方法的研究与发展在很大程度上受到了限制。