电化学检测在食品重金属铅、镉含量检测中的应用

重金属铅与镉并非人体所必需的元素，过多食用含有重金属铅与铬的食物，一旦体内铅、镉的含量累积到临界点，就可能引发对人体机能的损害，严重者甚至可能危及生命，所以检测食品中铅与镉元素非常有必要。现阶段我国在检测食品中重金属铅与镉时应用最广泛的方法是电化学检测法。对使用电化学检测法检测食品中重金属铅与镉元素的问题展开研究，不但能够促进该检测方法深入应用与完善，而且能够为食品安全提供有效保障。本文首先检测食品中重金属铅、镉的意义与限量标准，然后分析电化学检测方法，最后探讨电化学检测食品中重金属铅、镉含量的方法，希望能够为相关人员提供一定参考。

1.食品中重金属铅、镉的限量标准

食品安全问题是社会中的热点问题，国家也在持续加大管控食品安全的力度，特别是在控制食品中重金属铅、镉含量方面出台了各种强制性的政策规定。现如今，国家针对婴幼儿配方食品、豆类、饮用水、新鲜的水果蔬菜等均出具了具体的重金属铅、镉的含量标准，如谷物铅含量均为0.2mg/kg以下；新鲜蔬菜（非特指种类）及豆类铅含量为0.1mg/kg以下；在薯类、畜禽肉、鱼类及乳制品等食品中铅含量均为0.05mg/kg以下；对稻谷、糙米及大米的镉含量为0.2mg/kg以下；对特定谷物（如稻谷、糙米和大米除外）的镉含量实施了更为严格的0.1mg/kg限量；对牛羊猪禽肉类（不含内脏）镉含量为0.1mg/kg以下。

2.电化学检测技术

电化学分析技术在食品中铅和镉等重金属的测定中，依赖于特制的识别分子（如特制的DNAzyme或适配体）与目标金属离子（Pb2+和Cd2+）的特异结合。这些分子能以高选择性的方式识别并捕获相应的金属离子，导致电化学传感界面产生明显的电流或电位响应。以镉检测为例，利用电聚合方法制备的离子印迹聚邻苯二胺基传感器，在最佳条件下对Cd（II）表现出极高的灵敏度，其方波阳极剥离伏安法测量的信号与镉离子的质量浓度在1-50ng/mL的范围内显示出良好的线性关系，且检测阈值低达0.13ng/mL，凸显了电化学技术在痕量重金属检测中的高效性。

2.1 溶出伏安法

溶出伏安技术可被划分为两个主要环节，即溶出阶段和富集阶段，并可进一步细化为吸附溶出伏安法、阳极溶出伏安法以及阴极溶出伏安法三类。此技术核心在于通过电极吸附重金属离子，进而在溶出电极上对这些离子进行富集，并通过扫描手段测定溶出过程的峰值。不管是应用阴极还是阳极溶出伏安法，检测各类食品时，均能展现出优异的检测限、线性度及回收率且结果稳定可信。在众多溶出伏安法中，差分脉冲溶出伏安法以其高灵敏度而著称，其原理是在线性扫描电压上施加周期性脉冲，从而放大脉冲前后电流的差异。这使得该方法在检测食品中的重金属时，不仅操作迅速，还能显示出优秀的线性特征，确保检测结果的精确性与可靠性。

2.2 极谱法

极谱法在检测食品中重金属铅方面应用广泛，具备准确、快速的优势。在对食品样本进行恰当的分解手段后，铅离子（Pb²）与镉离子（r）将转化为金属离子形态，并在滴汞电极上引发峰电流的出现。通过测定峰电流的数值，结合标准铅浓度与峰电流的对应关系，工作人员便能准确计算出食品样本中铅这一重金属的具体含量。试验人员经过一系列实验探索发现，极谱法拥有良好的选择性与线性表现，对于食品中的铅检出率较高，而且具有较低检出限，是一种精确、可用的重金属电化学检测方法。

2.3 电位分析法

针对含有重金属的分解液进行检测过程中，测量电极与溶液内离子相互作用，电位分析法专注于探究电极与溶液间的电荷交互过程。此法通过监测电极电势的变动来推定溶液内特定物质的浓度。采用此技术时，检测人员通常配以参比电极和测量电极，参比电极以其稳定的电势表现而著称，能够确立一个恒定的参照点。接着，通过分析被测溶液与电极间电荷交换的过程，运用Nernst方程进行计算，依据物质浓度与电极电势的线性关系进行定性或定量分析，以判定食品样本中重金属的成分及其浓度。电位分析法以其高检测精度著称，在食品重金属检测领域，能够精准识别微量的浓度变化，确认样本中的成分种类，精确测定重金属的种类及含量，进而为食品安全评估提供真实可靠的数据支持。

3.电化学检测食品中重金属铅、镉的方法

3.1 电化学检测前处理

3.1.1 预处理样本

在将电化学方法用于食物中重金属铅和镉含量检测之前，相关人员首先要标准化地执行前处理工作。如果是具有有机体状态的固态食物样本，则在采用电化学法进行测定之前，要进行相应的工作，需要借助前处理技术实现其从固体向液体的转变，进而确保其能够满足相关电化学仪器检测重金属铅、镉的要求。在本次研究中以白萝卜、菜花、海带、香菇为检测对象，落实了前处理工作。在实际开展工作时，因为白萝卜、海带等检测对象均对新鲜度存在较高要求且含水量较多，所以在实施预处理时，先用刀具将食品样品变成小块，之后利用匀浆机将小块的食品样品变成匀浆。之后，将匀浆倒入筛网中过滤，将匀浆中的大颗粒杂质排除。最后使用干燥洁净的塑料瓶收集处理好的样品并冷藏保存，借此为样品的新鲜度和洁净度提供有效保障。除此之外，针对拥有较低水分分量的样品，如豆类与粮食，相关人员应该先将样品中存在的杂质去除，同时碾成粉，粉粒一定要均匀，然后用筛子筛过，放在一个干燥干净的玻璃瓶里，在储存的时候要注意放入冰箱。

3.1.2 湿法消解

湿法消解是指在一定的温度下，向食物样本中添加适量的氧化酸，然后持续升温，使食物样本中的有机质转化为水、二氧化碳和各种气体，在氧化性的条件下，金属样本中的重金属元素也会转化为重金属离子，并融入消解液中。在实际操作中，相关人员可在锥形瓶中加入适量的食品样品粉末，消解液存在不同的配置方法，常用的消解液为硝酸-高氯酸、硝酸-双氧水、硝酸-硫酸，在特定温度环境中，采取加热方法消解称取的食品样品，在消解液不存在颗粒且足够澄清时结束。当最终剩下约1mL消解液时，将其放在一旁冷却，之后使用机器检测。在大多数重金属检测工作中都能使用湿法消解进行处理，具有较好的精确度和准确度表现，不但操作非常方便，而且可同时进行多个样品处理。

3.1.3 高温消解法

在实施高温消解时，相关人员需要按照以下顺序实施：首先在密封的四氟乙烯容器中放置需要检测的食品，之后从外部加热容器，在外部热量的影响下容器内部将存在越来越高的气压和温度，最终在容器内会形成高温环境，使得样品在较短时间内完成分解，然后检测样品中的重金属。这种方法不仅容易实现，而且被测对象具有良好的分离性能，是一种比较常用的测试手段。

3.2 电化学检测的具体检测过程

在相关人员对食品中重金属铅、镉含量实施检测时，很多人员选用了电化学检测方法。首先，在进行测试之前，相关人员要利用一根3mm的玻璃炭作为电极进行预处理。而且，在标准实施了抛光过程之后，将其置于三氧化二铝悬浮液中，并按一定的时间沿竖直方向实施粉碎，随后要用二次水小心地清洗电极头。清洗完毕后，用一张过滤纸擦净。然后再对玻碳电极进行镀汞法处理，使其在电极上生成一种淡灰色的汞膜，实验中观察到随着电压的不断升高，玻碳电极内的水银沉积电流也会随之增加，并很快达到最高值。此时，在这种情况下，电流的改变也会慢慢地变得平稳，而在不断升高的电势过程中，电流总是在一个区间之内。

在实施食品中重金属铅、镉含量的电化学检测时，相关人员可在1.6mL的底液中加入0.4mL的镉标准溶液和0.4mL的铅标准溶液，之后实施电化学检测食品中重金属的工作。在试验期间，相关人员应该在充分考虑各项记录数据的技术上对参数实施合理调整，借此保证检测后镉、铅元素参数一致。当电化学检测结束后，纵坐标与横坐标分别选取峰电流值与溶液浓度，呈现出相关工作曲线。在对该曲线进行观察与分析后，相关人员可深入了解食品中存在的铅、镉情况，然后根据消解溶液的稀释倍数关系，实现对食品中重金属铅和镉含量的准确测定。

在食品中铅和镉的测定中，下列方法也有很好的效果：向盐酸底液中加入适量的铅镉标准溶液，画出相应的工作曲线。以此确定消解液中的镉、铅含量。在使用此种方法后，相关人员可通过工作曲线直观地展示出峰电流与镉、铅离子量之间的关系。在试验过程中，相关人员可使用以下公式进行验证：

使用以上公式能够确定其在检测消解液中重金属、铅、镉元素的精密度，其中平均试验结果的值用x表示，S代表的是标准差，RSD为相对标准差，而：

在以上公式中，重复检测次数用N表示，第N次检测中第i次结果用xi表示。

在实施上述分析方法的过程中，经过对溶解液体中铅、镉元素浓度的反复测试，利用电化学分析方法细致地确定这两种有害重金属的测量精度。在特定浓度范围内，铅和镉的浓度与峰值电流之间显示出明显的直线关系。在电化学分析的过程中，选择香菇、白萝卜、海带和菜花作为检测样本，经过一系列分析，获得了以下结果：香菇样本含铅0.052mg/kg，未检出镉；海带样本含铅0.035mg/kg，含镉1.033mg/kg；菜花样本含铅0.153mg/kg，未检出镉；白萝卜样本含铅0.041mg/kg，含镉0.008mg/kg。将这些食品样本中的铅和镉含量与国家标准对比分析，发现海带镉含量超过标准，菜花铅含量超出标准限值。

为了评估电化学检测法在检测食品中铅和镉元素时的准确性，开展了一系列的回收率测试实验：取两组相同食品样本，一组中加入8×10-3mg/mL的铅或镉标准溶液，另一组则保持初始状态。然后，对这两组样本进行湿法消解处理，并计算回收率。实验数据表明，电化学分析方法能够精确测量消解液中的铅和镉含量，且这两种重金属的回收率普遍在82%以上。这些实验数据从侧面反映出电化学分析方法在精度上的可靠性，以及其在食品中检测铅和镉元素含量时的科学性和实用性。

结束语

电化学检测法作为一种兼具精准性与可操作性的检测手段，能够高效测定食品中铅、镉等重金属含量，为筑牢食品安全防线提供有力支撑。在实际检测中，技术人员可根据样品特性选择适配的检测方案，从而获得科学可靠的检测数据。通过持续技术创新提升检测精度，构建从实验室到餐桌的全链条防护体系，切实保障人民群众舌尖上的安全。

作者简介

李玉美（1989-），女，汉族，甘肃临泽人，本科，工程师；研究方向：食品检验工作。