食品中重金属污染物的检测方法研究

◎ 董刘敏，薛庆海，胡娴凤，孙 丽，刘 蔷，赵 燕，顾 镍，何 珍

（1.无锡市食品安全检验检测中心，江苏 无锡 214111；2.淮安市食品药品检验所，江苏 淮安 223000）

随着人口增长和全球化贸易的不断发展，对食品中的污染物质进行监测和控制变得愈加重要。其中，食品中的重金属污染问题备受关注，因为重金属如铅、镉、汞和铬等，会通过多种途径进入食品链，包括土壤、水源污染、工业排放、农业活动以及食品加工过程等，从而对人类健康产生潜在威胁[1]。因此，及时检测食品中的重金属污染，对于人类健康和食品安全至关重要。

1 食品中的重金属污染

1.1 食品中常见的重金属污染物

食品中常见的重金属污染物，包括铅、镉、汞和铬等。其中，铅通常出现在水果、蔬菜、谷物和肉类中；镉主要存在于大米、蔬菜和贝类中；汞主要存在于鱼类和水生生物中；铬通常以铬（III)、铬（IV）和六价铬等形式存在，对人体具有一定毒性。这些重金属污染物在食品中的累积，可能对人类健康造成潜在威胁，因此，需要有效的检测方法来确保食品安全。

1.2 重金属污染对人类健康的影响

食品中的重金属污染会对人类健康造成严重的影响。①长期摄入含有重金属的食品可能导致慢性中毒，进而引发一系列健康问题，如神经系统损害、肝肾损伤、贫血和免疫系统抑制。若铅中毒特别严重，则会对儿童的智力发育和行为产生不可逆的影响。②食品中的重金属可能在急性情况下引发中毒症状，如恶心、呕吐、腹泻和头痛。尤其是某些重金属如汞，可以在食物链中逐级富集，而食肉动物和人类，更容易受到污染的影响。因此，对食品中重金属污染监测和控制措施至关重要[2]。

2 重金属检测方法概述

2.1 常用的分析技术

2.1.1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是一种广泛应用于重金属检测的分析技术，其基于原子吸收光谱原理，即待测元素的基态原子蒸气对其特征谱线的吸收强度定量待测元素含量。根据原子化方法不同，原子吸收光谱法包括火焰原子吸收光谱法（FAAS）、石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）、氢化物原子吸收光谱法（HAAS）和冷原子吸收光谱法（CVAAS）[3]，原子吸收光谱法具有高灵敏度和较好的选择性，适用于不同食品样品的分析。

2.1.2 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是一种高度敏感的分析技术，特别适用于检测痕量重金属。该方法利用原子在光激发下发出荧光信号的原理，通过测量荧光强度确定重金属元素的浓度。原子荧光光谱法对样品中的干扰物质有较好的耐受性，因此，具有高度特异性和精确性，其通常用于食品中重金属污染的快速检测。

2.1.3 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法是一种高灵敏度、检出限低、分析速度快、检测模式灵活多样的分析方法[4]，广泛用于重金属污染物的检测。该方法通过将样品中的重金属元素转化为离子，并使用质谱仪测量其质量－电荷比。ICP-MS 能够同时检测多种重金属元素，在食品安全领域应用广泛。

2.2 检测方法的选择因素

2.2.1 灵敏度

在选择适当的重金属检测方法时，灵敏度是一个至关重要的考虑因素。灵敏度是指某方法能够检测到的目标重金属元素的浓度范围[5]。食品中的重金属污染检测可能以微量存在，通常需要非常低的检测限，因此，选择一种具有高灵敏度的检测方法至关重要。

2.2.2 特异性

特异性是另一个重要的选择因素，它表示检测方法能够识别并区分目标重金属元素与其他干扰物质。食品中存在各种化学成分，可能干扰重金属的检测。特异性高的方法可以准确地确定目标元素的存在，而不会受到其他成分的干扰。

2.2.3 成本效益

成本效益也是考虑因素之一，不同的检测方法具有不同的设备成本、分析耗材成本和操作成本。在实际应用中，需要根据实际情况权衡成本和性能，以确定最合适的方法。

3 样品前处理方法

3.1 样品收集和制备

样品的收集和制备，是食品重金属污染检测过程中至关重要的步骤。正确的样品收集和制备方法可以确保样品的代表性和准确性，从而为后续的分析提供可靠的基础。①样品收集需要遵循严格的取样计划，包括选择合适的取样点、采样工具和采样时间。②不同类型的食品样品，如水果、蔬菜、鱼类等，可能需要不同的采样方法，以最大程度地减少样品污染和变质。

一旦样品采集完成，就要开始制备过程。样品制备的目标是将食品样品转化为适合分析的形式，并去除可能干扰分析的物质。通常制备步骤包括样品的破碎、挤压、切割或研磨，以确保样品均匀混合，并提高重金属元素的可提取性。

3.2 样品预处理技术

3.2.1 溶解

在食品重金属污染物的检测中，样品的溶解是样品预处理的关键步骤之一。溶解的主要目的是将食品样品中的重金属元素转化为可测量的形式，通常以溶液的形式存在，有助于将重金属元素从食品基质中分离出来，以进行后续的分析。

通过选择合适的酸和溶解条件，可以确保样品的完全溶解，避免引入干扰物质或导致重金属元素的损失。此外，样品的溶解应在洁净的实验室环境中进行，并遵循标准化的样品处理程序，以确保结果的准确性和可重复性。

3.2.2 浓缩

食品样品中的重金属通常以微量存在，需要进行浓缩以提高其检测灵敏度。浓缩的主要目的是将重金属元素从较大的体积集中到更小的体积中，以便后续的分析。最常用的浓缩方法之一是蒸发浓缩，使样品溶液在加热的条件下蒸发，留下含有重金属的残渣。这些残渣可以进一步溶解以得到更高浓度的样品。需要注意的是，浓缩过程需要小心进行，以避免重金属的丢失或污染。

3.2.3 提取

提取是样品预处理的另一个重要步骤，特别适用于复杂食品基质中的重金属分析。提取的目的是将重金属元素从食品基质中分离出来，通常使用有机溶剂或萃取剂。提取方法可以根据样品类型和重金属元素的特性来选择，例如，某些重金属可能需要使用特定的萃取剂，以提高选择性。

样品提取需要严格控制条件，以确保提取效率和分离度，同时，提取后的溶液可以进一步浓缩或直接用于后续的重金属分析。提取是处理具有复杂基质样品时常用的方法，有助于提高重金属元素的可检测性和分析准确性。

4 检测方法的验证和准确性评估

4.1 校准曲线的建立

在食品重金属污染的检测中，建立校准曲线是确保分析方法准确性和可重复性的重要步骤之一。校准曲线是一个关键的参考标准，用于将检测仪器的响应与已知浓度的标准物质之间建立关系，从而使分析结果能够被量化和验证。

建立校准曲线的过程通常包括以下步骤：①准备一系列已知浓度的标准溶液，这些标准溶液中包含了目标重金属元素的不同浓度水平。②使用选定的分析方法，对这些标准溶液进行分析，记录下仪器的响应（通常是峰高度或峰面积）。③利用已知浓度和仪器响应的数据点，通过拟合曲线的方式建立校准曲线。常见的拟合方法包括线性拟合、多项式拟合或其他数学模型，根据实验数据的性质来选择适当的拟合方法。④通过校准曲线可以将未知样品的仪器响应与已知浓度之间的关系进行插值或外推，从而确定未知样品中目标重金属元素的浓度。

建立校准曲线的关键在于选择合适的标准物质和浓度范围，以确保校准曲线具有足够的灵敏度和准确性，以适应实际样品的浓度范围。

4.2 精密度和准确性的评估

在食品重金属污染的检测中，精密度和准确性评估是确保分析方法可靠性和有效性的关键方面。换言之，精密度和准确性评估反映了分析方法的稳定性和测量结果与真实值之间的接近程度。

（1）精密度是指在相同条件下，多次重复测量同一样品所得到结果之间的一致性。通常以相对标准偏差RSD（Relative Standard Deviation）或百分比的形式来表示。较低的RSD 值表明分析方法具有良好的精密度，即分析结果在不同时间和不同操作者之间变化较小。精密度的评估通常是对同一样品进行多次分析完成，这些分析可以在不同时间、不同仪器或不同实验室中进行，以全面评估方法的重复性。

（2）准确性是指分析方法所得到的结果与真实值之间的接近程度。在食品重金属污染检测中，真实值通常由已知浓度的标准物质提供。准确性评估涉及将分析方法的测量结果与标准值进行比较。这可以通过分析含有已知浓度的标准样品或参考材料来完成。一般来说，准确性的评估可以用百分比偏差或回归分析等方法表示，较小的偏差表明分析方法更接近真实值。

5 结论

综上所述，食品中重金属污染物的检测是确保食品安全和公众健康的重要环节。本文探讨了常见的重金属污染物和其对人类健康的影响以及用于检测的主要技术，讨论了样品前处理方法、方法验证和准确性评估，以及质量控制和国际标准的重要性。通过建立严格的校准曲线、评估精密度和准确性，同时考虑重复性和可重复性，认为食品重金属污染检测方法能够提供可靠和准确的分析结果，有助于监测和控制食品中的重金属污染。