食品中重金属检测方法的研究

Research on Detection Methods for Heavy Metals in Food

CHUYaofei （Baotou Medical College，Baotou 014040， China）

Abstract： With the rapid development of industrialization and urbanization， the problem of heavy metal polution in food has received increasing atention. Heavy metals have bioaccumulation and toxicity，posing a serious threattopublic health.Therefore，developing efficient，sensitive，and accurateheavy metal detection methods is crucial for food safety and environmental protection.This article summarizes the main methods for detecting heavy metals in food，aiming to improve the effciencyandaccuracyof heavy metal detection and provide stronger technical support for food safety testing by analyzing their principles and detection characteristics.

Keywords： heavy metal detection; heavy metal pollution; testing instruments

随着工业化和城市化进程的快速推进，环境污染问题日益严峻，其中重金属污染尤为引人关注。铅、镉、砷和汞等重金属元素，因其难以被生物降解且易在食物链中累积，对食品安全构成了严重威胁。一旦这些重金属元素进人人体，将长期积累并对健康造成不可逆的影响，包括神经系统损伤、肾脏疾病、生殖系统问题等。因此，对食品中的重金属进行快速、高效、准确的检测，对于保障食品安全、维护人类健康具有重要意义。随着科学技术的进步，食品中重金属检测技术也在不断更新和完善[1]。从传统的化学分析方法到现代的仪器分析方法，各类技术为食品中重金属检测提供了强有力的支持。深入分析这些检测方法，有助于明确食品中重金属的来源、迁移转化规律及其对人体健康的影响，从而为制订有效的食品安全管理措施提供科学依据。

1食品中重金属来源及危害

食品中的重金属来源广泛且复杂，主要包括农业化学物质的使用、工业“三废”排放引发的环境污染、食品加工环节中的引入以及植物生长环境中的重金属富集等。此外，重金属还可能通过其他途径进入食品链，如饲料和某些兽用药中含有的重金属可能通过动物体内积累并最终进入肉类产品；海鱼中的重金属则可能来自食物链中逐级富集的重金属污染物。

食品中的重金属对人体健康构成多方面的潜在威胁[2]。这些重金属可能通过食物链进入人体并在人体内积累，对神经系统、消化系统、血液系统及免疫系统等多个生理系统产生不良影响，同时长期食用高重金属元素含量的食物或饮用水可能导致肾脏功能损伤，表现为蛋白尿、血尿、水肿等症状。此外，重金属还可能损害呼吸系统和肝脏功能等。

2食品中重金属检测主要方法

2.1样品前处理方法

食品中重金属检测前的处理方法主要包括样品制备和消解两个步骤。对于不同种类的食品样品，需采用不同的前处理方法以确保后续分析的准确性。样品制备通常包括粉碎、匀浆等操作，以提高样品的均匀性和代表性。完成样品制备后，需进行消解处理，这是食品处理过程中的核心环节。消解过程应确保样品消解完全，同时避免目标元素的损失或外部污染。为此，建议使用优级纯或经纯水处理的试剂，并根据样品特性选择合适的消解方法。在消解过程中，务必严格遵守安全规范，特别是在使用高氯酸或过氧化氢时，需注意防范爆炸风险。消解完成后，样品消解液中的残存硝酸必须除净，通常可采用电热板加热去除多余酸和挥发性有机物，否则可能会影响检测结果的准确性。此外，在消解过程中还需注意控制消解温度和时间，避免过度消解导致重金属的损失。针对不同类型和含量的重金属，可能需要采用不同的消解方法。消解结束后，需要对消解液进行适当的稀释和定容，以便进行后续的重金属检测。需要注意的是，上述步骤仅为食品中重金属检测前处理的一般流程和注意事项，具体操作应根据特定样品类型和检测方法的要求进行调整和优化。

2.2食品重金属检测方法

2.2.1 分光光度法

分光光度法是一种在食品检测中广泛应用于定性和定量分析的方法。该方法在重金属和其他有害物质的检测中发挥着重要作用。分光光度法的基本原理是基于物质对特定波长光的吸收特性进行分析[3]。由于每种物质都有其特定的吸收光谱，分光光度法以其高度的特异性和灵敏度成为一种重要的分析方法。在食品质量与安全评估中，分光光度法常被用于测定食品中的重金属含量。例如，对于食品中的铅、汞等重金属，可利用其在特定波长下的吸光特性进行精确测定。通过对比样品与标准品在相同波长下的吸光度，可进一步计算出样品中重金属的具体含量。

2.2.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法是一种基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收来进行定性和定量分析的方法[4。该方法在食品检测中可用于测量婴幼儿奶粉中的碑、汞含量，从而保障食品的安全性并满足国家法规要求。与其他分析方法相比，原子吸收光谱法具有检测快速简便、可自动化操作、谱线干扰程度低、灵敏度高以及背景干扰小等优势。因此，原子吸收光谱法在食品重金属检测领域发挥着重要作用，并为食品安全提供了强有力的技术支持。

2.2.3 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法是一种基于原子吸收光谱原理的分析方法。其原理基于气态基态原子的外层电子对紫外光及可见光范围内特定波长的原子共振辐射线的吸收强度，用于测定化学物质中特定元素的含量。在该方法中，样品被引入高温火焰中进行原子化处理，然后通过测定特定元素在火焰中的吸收光谱强度来确定待测元素的含量。火焰原子吸收光谱法具有分析条件稳定、结果重现性好、相对标准偏差小、分析速度快以及应用元素范围广等优点，适用于食品中重金属微量元素的检测。例如，空气-乙炔火焰可测定35种元素，氧化亚氮-乙炔火焰可测定70多种元素[5]。火焰原子吸收光谱法操作简便，易于掌握，已在多个领域得到广泛应用。例如，在食品和饮用水的安全监测中，该方法可用于精确测定其中的元素含量，展现出高灵敏度和高准确性的特点，为食品中重金属元素含量检测提供了可靠的技术支持。

2.2.4石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法是一种用于分析重金属元素含量的重要技术。其基本原理基于重金属元素原子在石墨炉中的蒸发和原子吸收过程。该方法主要包括待测样品的干燥、灰化、原子化3个步骤。在蒸发过程中，样品中的金属元素被浓缩在石墨炉的表面，并通过石墨炉的空心通道以气态形式传输至火焰或电磁感应线圈中，从而实现原子吸收的测定。该方法具有试样用量少、原子化效率高、灵敏度高等一系列显著优点，在多个领域都有广泛应用。例如，石墨炉原子吸收光谱法可用于食用农产品中的重金属元素检测，包括大米中镉、铅等元素的定量分析，这对于保障农产品质量安全具有重要意义。

2.2.5 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是一种介于原子吸收光谱和原子发射光谱之间的光谱分析技术。其基本原理是基态原子在吸收特定频率的辐射后跃迁至激发态，并返回基态的过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光[。该方法特别适用于微量砷、汞等元素的测定，具有灵敏度高、干扰小、分析速度快和检出限低等优点。此外，其谱线简单，干扰较小，校准曲线线性范围宽广（通常可达 3～5 个数量级），且能实现多元素同时测定。综上，原子荧光光谱法是一种重要的光谱分析技术，具有广阔的应用前景。

2.2.6电感耦合等离子体法

电感耦合等离子体检测方法是一种基于高温等离子体的先进分析技术。其基本原理是通过感应线圈产生高频交变磁场，将气体离子化并加热，从而形成高温等离子体。具体而言，当气体通过感应线圈时，高频交变磁场会使气体分子产生电离，形成等离子体。同时，等离子体在感应线圈的作用下进一步升温，激发原子和分子的激发态，最终释放出特征光谱信号。该技术以其卓越的分析灵敏度、快速响应能力和广泛的适用性而著称，在多个领域都有广泛应用。在实际操作中，需根据具体应用场景及实验条件，合理选择分析策略和技术参数以确保最佳性能。

2.2.7电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱是一种基于电感耦合等离子体的光谱分析技术。其核心原理是通过高频电流产生的电磁场，将工作气体（如氩气）激发为高温、高电离度的等离子体。样品通过进样系统被引入等离子体中，在高温条件下，样品中的原子在等离子体中被激发和电离，进而发射出特征光谱。由于不同元素具有特征谱线，通过检测这些特征谱线，可以实现对待测样品的定性和定量分析[7]。电感耦合等离子体发射光谱法具有检测精密度高、灵敏度高、准确度高、检出限低、测定速度快以及线性范围宽等优点。此外，该技术的基体效应较小，适用于复杂样品中多元素同时检测。其不仅可以测定待测组分中的主量元素，还可以有效测定痕量元素。电感耦合等离子体发射光谱技术被广泛应用于各种材料和样品的分析。需要注意的是，电感耦合等离子体发射光谱法的分析结果受多种因素的影响，包括样品制备和前处理、仪器操作参数设定等。因此，在实际应用中，需要严格遵循仪器操作规程，并对实验条件进行合理的选择和优化，以确保分析结果的准确性和可靠性。电感耦合等离子体发射光谱法作为一种功能强大的元素分析技术，在科学研究和工业应用中都具有重要意义。

2.2.8 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱仪是一种将电感耦合等离子体技术和质谱技术相结合的分析仪器。该技术利用高频感应加热原理，使工作气体（通常是氩气）电离形成火焰状的高温等离子体，并通过蠕动泵将样品溶液引入等离子体焰炬中心区域，使样品完全蒸发、解离、原子化和电离。随后，电离产生的离子通过接口装置进入质谱仪，根据质荷比 （m/z ）进行分离，并通过检测器记录离子信号强度，从而完成待测元素的定性和定量分析[8]。电感耦合等离子体质谱技术具有较高的精密度和灵敏度，能够检测到极低浓度的元素，通常可达到百万分之一甚至更低水平，同时其还具备宽广的线性范围，可同时检测从超低到超高浓度范围的样品。此外，电感耦合等离子体质谱技术还可以进行多元素同时分析，能测定几十种痕量无机元素，以及单元素分析、多元素分析和同位素分析，甚至可用于有机物中金属元素的形态分析。电感耦合等离子体质谱技术在多个领域具有广泛应用，包括痕量元素的检测、重金属污染的评估以及生物样品中元素含量的测定等。通过这一技术，研究人员可以深入解析物质的组成和性质，为科学研究和实际应用提供有力的支持。

3食品中重金属检测技术的创新与发展

食品中重金属元素检测对于保障食品安全、维护公共卫生安全、促进经济发展和人类健康具有重要意义。随着环境污染的加剧和食品生产过程中多种因素的影响，重金属污染问题日益复杂化，因此对食品中重金属检测技术的创新研究显得尤为重要。未来食品检测技术的发展方向应趋向于高效性、智能化、便携性及绿色环保性，以满足快速检测、精准分析、实时监测和可持续发展的需求。具体而言，可从以下4个方面展开。 ① 推动多技术融合，如将电感耦合等离子体质谱与液相色谱结合形成液相色谱－电感耦合等离子体质谱，从而实现对复杂基质中元素形态的精确分析，提高检测效率。 ② 引入人工智能与大数据技术，推动人工智能辅助的自动化检测系统应用，优化检测流程并实现自动化分析，如通过自动化前处理设备（如微波消解仪）和人工智能算法的应用，减少人为误差并提高检测精度。 ③ 开发便携式检测设备，如开发车载电源接口的便携仪器以及手持式检测设备，支持现场快速检测，简化操作流程。 ④ 推广绿色检测技术，发展无汞电极、无溶剂消解技术，并使用环保试剂替代有毒试剂，以减少环境污染。

综上所述，食品中重金属检测技术正朝着多技术融合、智能化、便携化和绿色化方向发展。传统的检测方法（如原子吸收法、电感耦合等离子体质谱法）仍是实验室主流，而新型技术（如便携式重金属检测仪、液相色谱-电感耦合等离子体质谱仪）为现场检测和复杂基质样品分析提供了新思路。未来需进一步整合技术创新与标准化实验流程。通过深人探究检测方法和技术创新对检测系统的影响，可为食品安全和公共卫生提供更加有力的保障，从而实现食品安全和人类健康发展的目标。

4结语

随着食品工业的快速发展和人们对食品安全的日益关注，食品中重金属的检测方法研究取得了显著进展。本文综述了多种常用的食品中重金属检测方法，包括分光光度法、原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法等。在实际应用中，可根据检测需求和技术特点进行合理选择，以有效提高食品中重金属检测的效率和准确性，为保障公众健康提供坚实的科学依据。

参考文献

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