食品重金属检验样品处理和检验方法研究

◎ 杜 艳

（廊坊卓冠检测科技有限公司，河北 廊坊 065000）

在食品生产过程中，重金属通过各种途径被带入食品中，当其累积到一定数量时，就会对人们的身体健康产生很大的伤害。所以，在进行食品检验时，技术人员要对食品中的重金属成分和含量进行分析检测。由于各种重金属的性质不相同，采用的检测方法也不相同。为保证检测结果的准确性，取样和样品处理也很重要。本文对食品中一些常见的重金属进行了分类，并对其产生的原因进行了详细地分析，针对检测方法和手段进行了详细地探讨，以期为我国的食品行业重金属检测工作提供借鉴。

1 检测重金属的重要性

1.1 重金属含义

重金属是一种对人类健康有危害的金属，如镉、铅、汞、铬、砷等。在工业的发展过程中，产品的加工和运输过程都会对大气、土壤和水资源造成污染，而重金属污染则是最严重的，因为其无法被分解，会对土壤和水体造成污染[1]。

1.2 重金属的危害

食品中的有毒重金属元素，一部分来自于农作物对重金属元素的富集，另一部分则来自于食品生产加工、贮藏运输过程中出现的污染。常见的食品重金属污染有铅污染、砷污染、汞污染、镉污染等。如果吃了含重金属物质的食物，重金属被摄入体内积累，就会变成一种长期的毒素，与人体中的蛋白质等产生化学反应，从而影响机体的代谢，进而危及人类的生命。食品生产、加工、包装、运输等各个环节都可能会遇到重金属的污染。比如，一些生产不达标的劣质餐具中含有大量的铅，在使用后，这些铅被身体慢慢吸收，会导致人的身体出现贫血，长期食用被铅污染的食品会导致人食欲减退，尤其对儿童生长发育会产生比较大的影响。镉是一种很容易引起疾病的金属，其会导致人体的消化系统变得迟钝，还会对骨骼产生不良的影响[2]。在杀虫剂中，砷是常见的一种成分，目前种植过程中不可避免地会使用杀虫剂和肥料，如果被喷洒了杀虫剂的蔬菜未被洗干净就被食用，那么农药中的砷会导致人们产生肠胃炎、皮肤暗淡、神经衰弱等问题。

1.3 检测重金属的重要性

铅、砷、汞、铬、镉等金属污染，对人体、动植物、生态环境都会产生一定的影响。一般情况下，重金属中毒都是长期的，随着时间的推移，重金属会慢慢地进入身体，逐渐累积，进而给身体带来损伤。因此，对食品中的重金属进行检测，可以从根本上降低对人类健康的伤害，避免重金属含量超标的食品进入市场，从而解决了食品的安全性问题[3]。

1.4 规避重金属污染

（1）特别注意使用食品容器和包装材料。彩釉陶器、搪瓷器皿及部分玻璃杯的内壁常具有铅釉，锡酒壶中也含有铅元素，应注意不要用这些器皿盛放酸性食品或饮料，以免铅溶解而中毒；有些带花纹的玻璃制品、冰箱里的镀镉的冰槽、塑料制品都不能存放或者接触酸性食物、饮料，以防镉溶解；不锈钢餐具不能接触酒精，以免镉、镍元素游离，危害健康。

（2）不要大量、集中地食用容易造成重金属污染的食品。通过食物链的富集，某些食物中的重金属含量较高，如贝类、蛤类等水生生物的铅、镉含量较高，应尽量少吃或不集中食用；少吃罐头食品和含铅的松花蛋。

（3）注意调整饮食。多吃富含果胶的水果、蔬菜，如柑、桔、苹果、木耳、海带、大白菜等。镉污染区居民应补充足够的维生素以及硒、锌、钙等微量元素，以促进镉的排出。

2 样品前处理

在食物中，重金属通常是以化学盐形态出现的。所以，要对样品进行预加工，让重金属以离子的形式存在于试样中，可以得到较好的检测结果。另外，对试样进行预加工，以消除影响检测精准度的因素，通常情况下含重金属元素的待测成分被浓缩或者被提纯。常规的处理方式有湿法和干法。湿式消解是将硝酸、高氯酸、硫酸等氧化能力较强的酸加入待检的食物中，通过高温将其分解。干法灰化是将有机物质在高温下进行氧化和降解，残留的无机物质用于分析。2 种方法虽然都能起到一些作用，但都有各自的优缺点。

3 检测重金属的方法

3.1 免疫分析法

利用免疫分析法对重金属进行测定，可以将其归结为多克隆抗体和单克隆抗体2 大类，而后者则可以采用间接竞争，利用ELISA 一步法进行免疫测定。通过免疫测定方法的研究，需要做2 方面工作：①选择适当的配合物，与重金属的金属离子生成特定的空间结构，形成相应的反应源。②将金属离子与载体蛋白质结合，从而获得免疫原性，而在此过程中，与该金属离子相结合的复合物的筛选对于是否能够制造出特定的抗体至关重要[4]。Wiley DE 等首先利用G-Hg 复合体对Hg（Ⅱ）进行了免疫，获得2 个具有Hg（Ⅱ）特异的单抗4A10 和1F10。ELISA 检测结果显示，两种药物的水银分离常数为每升/升，而谷胱甘肽与其他金属阳离子及抗体则无交叉作用。Blake DA 等[5]已经证明，金属配合物也能作为一种特殊的金属抗体用于免疫动物的生产，所以，仅用少量的配位剂即可实现对大部分重金属的单抗的合成及对其进行免疫检测。然而，传统的金属离子单抗很难得到，且易于制造的多克隆抗体也不能完全适应金属离子检测的需要，从而制约了其进一步的应用和开发。

3.2 湿消化法

这种处理方式主要是将样品放在高温下，并添加一种酸性物质，从而将其分解，方便后续的鉴定和检测。该工艺使用的是高纯的化学药剂，不仅价格便宜，而且操作也比较简便，只要掌握好消化温度就可以。然而，这种氧化过程需要更多的时间，并且每一次分解的样本都很小，这就导致了检测工人的工作量很大，降低了检测效率。若采用高氯酸、亚硝酸进行测试，也会产生酸雾，造成仪器的损坏。若将强酸性物质添加到氧化剂中，不仅会对装置造成侵蚀，而且还会对试验的精度产生一定的干扰。因此，必须对以上工艺进行脱酸。不过在溶解时，要根据溶液的色泽来调整酸度，以免样品发生炭化而导致重金属元素流失。

以大豆中的含砷量为实例，采用高氯酸和亚硝酸盐的混合物，使其加标率达到95%。然而，该工艺所需的氧化期最短，最短1 h，而且一次分解的样本数不超过10 个，显示了高劳动强度和低效率，而且在高氯酸和硝酸的使用中，极易产生酸雾，对通风设备造成侵蚀。

HNO3,H2SO4,HCIO4,H202,KMnO4等是最常见的氧化剂。HNO3是目前应用最广的一种预氧化剂，能对试样中的有机物造成损伤；H2SO4对有机化合物的脱除作用较大，可以分解有机化合物，并可部分分解难溶性化合物，并增加其沸点值；HCIO4是最好的氧化剂和脱水剂，其具有很高的沸点，可以在HNO3被去除之后对试样进行氧化。在试样中，由于单个酸液的降解性能受到限制，在试样中存在大量的无机盐时，通常采用混合酸来进行降解。①最常见的是HNO3/HCIO4，其配比为7:1 ～1:5；②HNO3/H2SO4/HCIO4，一般采用HNO3/H2SO4进行预分解，将HNO3排除后，在沸腾的水中滴入HCIO4，直到有机物质彻底溶解为止；③在基质中存在大量的无机盐时，通常使用HC1 的混合酸溶解液，HNO3和HC1（1:3 的容积比例）是一种很好的溶解系统。

3.3 干灰化法

这种方法可以将试样的温度升高，以挥发试样中的有机物，这样可以一次性对大量的试样进行加工，而且操作相对容易，但如果将试样加热到500 ℃，则会导致一些材料的蒸发，从而降低测试的精度。另外，该工艺在实践中回收量小、试验周期长，可以采用添加硫酸盐提高灰化效率，使试件的灰化程度得到提高。

3.4 比色法

当金属与发光体发生化学反应时，会产生1 个具有不同色彩的光点，光圈的色泽代表着金属元素和浓度，通过色彩可以判断其中的重金属元素，这个方法的优势在于测试设备比较简单，使用起来也比较容易。

3.5 试纸法

试纸法是将一种带有染料性质的材料放置于1 张纸上，如果包含了1 种金属，其就会呈现1 种不同的色彩，可以用来测量不同的元素。比如，将1 张PVC薄膜涂上1 层颜料，就可以从色彩中判断其中的成分，这一测试方法简单方便，应用广泛。

3.6 酶学法

该方法具有高效、特异性强等优点，在金属元素的检测方面有着广泛的应用前景，尤其是在对重金属元素进行检测时，可以准确地检出其中的重金属元素。目前国内还没有广泛采用酶学技术，但在国外却有很好的发展，比如，寇冬梅提出了一种新型的脲酶抑制剂，并对其试验方案进行了详细地探讨，结果表明，该技术具有很好的准确率和广阔的运用空间。

3.7 电化学法

由于样本中包含了重金属，将其放置于相应的溶剂中，经过电极的作用，可以显示出该物质的一些性质，一般可以将其溶解，也可以将其分解成氧化物。与其他的测定方法相比较，电化学法具有更高的准确度和更高的灵敏度以及更低廉的测试费用。电化学分析有极谱分析和溶解分析2 类，用溶解伏安分析法对食物中的铅进行了分析，其回收率可达93%～108%，与双硫酸盐法比较，两者差别不大，操作简便，费用低廉，适用于基层。

4 结语

食品安全关系每个人的生活和身体健康，而食物中的重金属含量超标是危害人类健康的主要原因。因此，要从源头上着手，对重金属的检测手段进行优化，加大对食物中的重金属污染的治理力度。近年来，随着科技水平的提高，各种金属元素的测定效率也不断提高，随着食品安全的检测监督手段不断加强，老百姓餐桌的安全会日益得到保障。