食品中重金属检测技术分析及应用研究

食品重金属污染会对公众健康产生严重影响，因此需要对其进行精准检测。目前来看，传统的重金属检测方法包括原子荧光光谱法（AFS）和原子吸收光谱法（AAS），前者的灵敏度与线性良好，但是适用分析的元素有限；后者的灵敏度高、选择性佳，但是多元素测定慢、基体干扰大，且两者都不能实现对多元素的同时测定。随着技术的进步，电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）等新型重金属检测技术应运而生，本文深入剖析了这些技术的原理、优势与局限，并探究了其在食品生产、加工、流通及消费各环节中的应用，以助力食品安全。

一、新型食品重金属检测技术介绍

（一）电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

1.原理。电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）基于独特的物理过程实现检测。电感耦合等离子体会产生高温（6000—10000K）环境，使样品迅速气化并电离形成等离子体。同时，在强射频电磁场作用下，等离子体中的离子和电子加速运动，相互碰撞产生更多离子。接着将这些离子引入质谱仪，依据质荷比差异实现分离和检测。例如，食品中微量的铅、汞等重金属在等离子体中会被电离成正离子，随后在质谱仪中被精确识别和定量。

2.优势。ICP-MS具有诸多显著优势，主要表现在三方面。一是检出限极低，可达到皮克每升甚至更低水平，能精准检测出食品中痕量的重金属。例如，在检测深海鱼类中的汞含量时，即使含量极低也能准确测定，有效保障了食品安全。二是线性范围极宽，可跨越多个数量级，对不同浓度范围的样品进行一次性检测。无论是高浓度的污染样本，还是低浓度的背景值样本，该技术都能适用。三是多元素同时快速测定，可一次进样分析数十种重金属元素，显著提高检测效率。比如，在对复杂食品基质如谷物混合物进行检测时，ICP-MS可同时测定其中的镉、砷、铬等多种重金属，为全面评估食品质量提供有力手段。

3.成本及技术要求。仪器本身价格高昂，需要数十万元甚至上百万元，使得许多小型实验室或企业因资金限制难以购置。同时，该技术的操作复杂，需要专业技术人员开展仪器参数设置、校准和维护。例如，在日常维护中，需要定期检查等离子体炬管的状态、清洗采样锥和截取锥等部件，且对真空系统、质谱检测器等的维护要求较高，需要技术人员具备丰富的质谱分析知识和实践经验。这些因素，制约了该技术在小型实验室中的广泛应用。

（二）生物传感器检测技术

1.原理。生物传感器检测技术的原理基于生物识别元件与重金属间存在特异性的相互作用。生物识别元件如酶、抗体、核酸等，具有对特定重金属高度的选择性识别能力，当样品中的重金属离子与生物识别元件接触时，会发生特异性结合，进而引发生物识别元件的构象变化或生化反应，引发可检测的物理或化学信号变化。例如，某些酶在与重金属结合后，其催化活性会受到抑制，从而改变底物的反应速率，通过检测底物反应速率的变化，即可间接测定重金属含量。

2.优势。生物传感器检测技术优势显著，主要表现在四方面。一是快速高效，能在短时间内提供检测结果，显著缩短检测周期，契合食品行业快节奏需求。二是操作简便，无需繁琐样本预处理与专业操作技能，非专业人员经简单培训即可上手，易于普及。三是特异性强，基于生物识别元件便可对目标重金属进行精准识别，可有效规避其他物质的干扰，结果精准、可靠。四是可实现小型化与便携化，便于现场即时检测，适用于农产品产地初筛、餐饮厨房抽检等。

3.发展前景与挑战。生物传感器检测技术可在短时间内得出检测结果，且无需复杂的样品前处理和专业操作技能，并能有效避免其他物质的干扰，因此具有良好的应用前景。然而，当前该技术的应用仍面临挑战，如稳定性和重复性较差，易受温度、湿度、pH等环境因素影响，导致检测结果出现偏差。未来，还需通过材料科学、生物技术等多学科交叉研究，优化生物识别元件和传感器的制备工艺，提高检测的稳定性和重复性。

（三）纳米材料传感器技术

1.原理。纳米材料传感器技术依托纳米材料独特的物理和化学特性，可实现对食品中重金属的高敏检测。纳米材料具备高比表面积，能充分暴露活性位点，提升与重金属离子的接触几率。以纳米金为例，其表面等离子体共振特性对重金属离子极为敏感，二者结合时，电子云分布改变、共振吸收峰位移，检测人员可依据光学信号变化精确测定重金属含量。纳米碳材料则因独特的电子传导网络，在与重金属作用下可致电阻或电容改变，并将其转化为可量化的电学信号，从而实现对重金属的检测。

2.优势。纳米材料传感器优势突出，主要表现在以下四方面。一是具有高灵敏度，可敏锐捕捉极低浓度的重金属。例如，在蔬菜检测中，可精准测定皮克级铅、镉含量，严守食品安全底线。二是强选择性，可在复杂食品基质中锁定目标重金属，避免误判。三是设计小型、便携，可轻松实现食品现场快速检测。例如，在农贸市场抽检蔬菜、果园勘查果品时，可利用纳米材料传感器即时获取结果，高效、灵活。四是低能耗、低成本优势突出，契合大规模食品筛查需求，能够从源头发现隐患。

3.发展前景与挑战。当前，纳米材料传感器的稳定性与重现性有待提升，且合成修饰复杂使得材料性能存在波动。对此，借助量子点精准合成、碳纳米管有序排列等创新工艺，可有效提升纳米材料的稳定性和重现性。

二、新型食品重金属检测技术的应用意义

（一）食品生产源头把控

在农产品种植环节，检测技术犹如一道坚固的防线，守护着农作物生长的根基。例如，对于水稻种植户而言，精准检测土壤中的汞含量意义非凡。技术人员可采用先进的纳米材料传感器，深入分析土壤样本，依据检测结果评估水稻种植的安全性。若发现汞含量超标，可及时采取土壤改良措施，如施加特定的螯合剂以降低汞的生物有效性，以及调整种植计划，避免在污染区域种植水稻等，从而防止汞在水稻植株中富集，保障大米质量。

在畜牧养殖领域，检测饲料中的镉含量不容忽视。这是因为长期食用含镉量过高的饲料，会使镉在畜禽体内蓄积，进而在畜禽产品中富集。消费者若长期食用这些受污染的畜禽产品，镉可能会在人体肾脏、骨骼等器官中沉积，从而引发一系列健康问题，包括肾脏损伤、骨质疏松等。

此外，各种重金属检测技术在供应商资质审核环节也发挥着监督与筛选的重要作用。食品生产企业应定期对原料供应商提供的产品实施严格抽检，如采用多种检测技术综合评估水果中的铅、砷等重金属含量是否符合国家标准，只有那些经检测合格、重金属限量达标的原料，才能顺利进入企业的供应链。这一举措不仅保障了企业自身产品的质量，也能促使供应商增强源头防控意识，主动优化生产过程，确保所供应的原料质量稳定可靠，为整个食品生产链条的安全与稳定奠定坚实基础。

（二）食品加工过程监测

在食品加工流水线中，对原料、半成品等进行重金属检测是保障产品质量的关键环节。例如，在饮料生产线上，应在水源输入处、各种配料混合环节等关键节点设置检测位点，利用生物传感器等快速检测技术实时监测水中及配料混合液中的镉、铅等重金属含量。一旦检测数据显示含量超标，生产企业应调整水源净化工艺参数或是暂停配料添加，并隔离已受污染的半成品，防止其继续流入后续加工环节。

此外，新型食品重金属检测技术在工艺优化方面也有着不可替代的作用。以面包烘焙为例，通过对不同烘焙温度的面包样品进行砷含量检测，可确定最佳的烘焙温度，从而在保障面包口感与品质的同时，最大程度地降低加工过程中砷的引入或残留风险。这不仅有助于提升单个产品的安全性，也能为整个食品加工行业的工艺改进与质量提升提供科学依据与数据支持，助推食品生产朝着更安全、高效的方向发展。

（三）流通环节市场监管

在市场流通领域，监管部门可采用多种重金属检测技术，定期对超市、农贸市场中的各类食品开展随机抽样检测，以保障产品质量安全。例如，运用电感耦合等离子体质谱法对进口海鲜中的汞、镉、铅等重金属进行检测，防止国外受污染海鲜流入国内市场。

同时，检测技术数据也可为建立食品安全风险预警机制提供依据。通过长期监测和数据分析，监管部门可掌握不同地区、不同季节、不同食品种类的重金属污染规律，提前预警可能出现的食品安全问题。例如，在某一水域鱼类频繁出现重金属超标时，就要及时对周边水域的环境进行调查和治理，防止污染面扩大。

（四）消费终端健康防护

在消费终端，重金属检测技术可以为消费者提供健康防护的最后一道防线。比如，大型餐饮连锁企业在食材采购环节利用快速检测技术对原辅料进行初步筛查，并在厨房加工过程中对成品菜肴实施抽检，以确保提供给顾客的菜品符合重金属安全标准，减少因食用重金属超标食品而引发的健康问题。特别是对于一些易富集重金属的食材，如贝类海鲜、动物肝脏等，应实施严格检测以保障消费者饮食健康，提升餐饮服务的品质和安全性。

综上，对食品中重金属开展检测意义重大，现代新型技术虽各具优势，但亦存挑战，如电感耦合等离子体质谱法成本高、生物传感器稳定性不足等。未来，应深化技术融合、优化性能、降低成本，强化多场景应用，提升检测精准度与效率，稳固食品安全根基。

作者简介：梁佳曼（1991—），女，汉族，四川南充人，产（商）品质量检验工程师，硕士研究生，研究方向为食品、器械和防护产品的检验与质量管理。

*通信作者：袁文洪（1982—），男，汉族，四川简阳人，高级工程师，大学本科，研究方向为食品、药品检验检测及质量管理。