食品中重金属检测方法研究探讨

王玉弢

（永靖县疾控中心，甘肃 永靖 731600）

重金属已成为人们长期广泛关注的环境污染物。重金属污染有隐蔽性、长期性和累积性等特性，重金属不但在环境中长期存在，而且还能通过食物链累积并贮存于生物体内，从而严重影响人畜健康，且毒害效应难以察觉。因此，快速测定生物体、食品及各种环境介质中的痕量重金属显得尤为重要。

1 样品前处理

在样品中，重金属一般以化合态形式存在。因此，在检测时需要对样品进行前处理使重金属以离子状态存在于试液中才能进行客观准确地分析。此外，样品的前处理是为了去除干扰因素，保留完整的被测组分，或使被测组分浓缩。传统的方法主要有湿法消化和干法灰化。湿法消化是在适量的食品样品中加入硝酸、高氯酸、硫酸等氧化性强酸，结合加热来破坏有机物。干法灰化是在高温灼烧下使有机物氧化分解，剩余的无机物供测定。二者虽到可以达到一定的效果，但也各有缺陷。

微波消解作为样品分析的新技术，由于具有消化样品能力强、速度快、消耗化学试剂少、金属元素不易挥发损失、污染小及空白值低等优势，一次样品处理后就可同时测定几种元素。通常取很少量即可达到分析的灵敏度。现在已经被广泛应运于检测技术当中。

2 检测方法

2.1 新型检测技术

2.2.1 酶抑制法

酶抑制法测定重金属的基本原理就是重金属离子与形成酶活性中心的巯基或甲巯基结合后，改变了酶活性中心的结构与性质，引起酶活力下降，从而使底物—酶系统中的显色剂颜色、pH、电导率和吸光度等发生变化，这些变化可直接通过肉眼或借助于电信号、光信号等加以区别。与传统的重金属分析方法相比，酶抑制法具有快速、简便、对所分析的样品需要量少等优点，受到国内外学者的关注。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

免疫分析法是一种具有高度特异性和灵敏度的分析方法,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，后者又有间接竞争性ELISA一步法免疫检测。

用免疫分析法对重金属离子进行分析，首先必须进行两方面的工作：第一是选用合适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，从而产生反应原性；第二是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,其中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的关键。Wiley DE等最先用谷胱甘肽-Hg复合物免疫小鼠制备了2株对Hg(Ⅱ)有特异性的单克隆抗体4A10和1F10。酶联免疫吸附实验(ELISA)表明，对两株抗体汞的解离常数分别为2.3nmol/L和3.7nmol/L,谷胱甘肽、其它金属阳离子和抗体均不发生交叉反应。Blake DA等发现，金属络合物也可以被用来作免疫动物制备金属的特异性抗体，因此只需要少数几种络和剂就可完成多数重金属离子单克隆抗体的制备和样品的免疫分析。但是，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。

但是，免疫分析法检测速度快、灵敏度高、选择性强，可作为重金属快速检测的方法。近年来，重组单克隆抗体建构技术的进步为免疫法提供了广阔的应用前景。筛选特异性好的新型螯合剂、单克隆抗体都将是今后的发展方向。

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。它可分为酶传感器、微生物传感器、特异性蛋白生物传感器。

（1）酶传感器。如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。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。随着发酵工程和微生物固定化技术的发展,可通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内制成微生物传感器，用于环境重金属监测。目前已经成功设计了一个完整的、基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统，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，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比；将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。

（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，蛋白构象发生变化，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。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

在重金属检测的方法中，化学显色反应应用较为广泛，主要通过重金属离子与显色剂发生显色反应进行重金属含量的检测。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，用纤维类滤纸作为反应载体，可由试纸上的颜色变化分析重金属含量。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。

3 小结

近年来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，但还需进一步改进和完善。目前，重金属检测仍然存在以下不足：①忽略了对有益重金属的测定。比如锗能提高人体免疫力，可治疗癌症和心血管疾病，还具有抗衰老的作用。在日后工作中应做到二者兼顾。②忽略了对重金属元素的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，这方面的工作还有待进一步的研究。③不容忽视样品中其它物质对测定的影响。因此，也应该建立相应的防治政策。如：建立食品安全监测、管理监督和应急机制；开展重金属低积累蔬菜品种筛选；建立快速、高效、高灵敏检测方法。 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。

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