探究食品中重金屬檢測前處理技術

狄 慧，陳佳琛，陳正源

（河北省張家口市食品藥品檢驗中心，河北張家口 075000）

重金屬廣泛存在于人們生產生活的各個方面，食品中也含有一定量的重金屬成分，為避免重金屬成分對人體健康造成危害，必須進行食品中重金屬檢測。目前，食品中重金屬檢測傳統的前處理技術主要包括傳統微波消解法、濕法消解法以及高壓管消解法等。但傳統的消解方法都有一定的弊端，影響到檢測技術的推廣和應用，為有效消除或減少前處理技術應用過程中存在的缺陷，需使用更新升級后的前處理技術進行工作。

1 重金屬概述

重金屬是指密度不小于4.5 g/cm3的金屬元素，主要包括鉛、銅、鉻、鎳等45 種金屬物質。部分重金屬元素能在人體內部產生毒性，這些金屬元素被稱為有毒重金屬。重金屬可以存在于食物中，被人食用后會進入人體，對人體健康造成一定危害。美國非營利組織“Healthy Babies Bright Futures”發布報告稱，對168 種美國主要生產商生產、經銷的嬰兒食品進行測試，發現95%的受檢產品含鉛、73%含砷、75%含鎘、32%含汞；且1/4 受檢食品同時含有上述4 種重金屬。按照不同食品重金屬成分對智商影響的高低進行排序，結果如表1 所示。為減少重金屬對人體健康的危害，需針對食品重金屬污染情況進行治理，并在開展檢測的過程中不斷優化升級重金屬檢測技術和前處理技術，從而提高檢測效率和檢測質量[1]。

表1 不同食品中的重金屬成分及對IQ 的影響

2 食品中重金屬檢測前處理技術

2.1 溶劑提取法

溶劑提取法是對酸、堿及有機溶劑等物質進行提取的一系列技術的總稱，不僅操作相對較簡單、成本低，而且在使用過程中不會對環境和生態造成威脅，能廣泛應用于食品重金屬檢測和重金屬形態檢測的前處理工作中[2]。

2.1.1 酸提取技術

酸提取技術是指通過硝酸、硫酸等具有較強的金屬元素溶解能力的酸作用于食品中的重金屬，使食品中存在的重金屬元素可以鹽的形式溶解在提取液中，從而更好地使用儀器進行相應的檢測[3]。在檢測的過程中發現，使用的酸液種類以及酸液的濃度與酸提取效率相關，酸液濃度與提取效率呈正相關關系[4]。目前，我國用于農產品重金屬含量檢測工作中的國標法是較傳統的微波消解法，使用該方法進行重金屬檢測的前處理工作存在一定的弊端，如使用該方法進行處理需要比較苛刻的工作環境和反應條件，而且應用這種技術所需要的設備價格昂貴，因此該技術在實際應用過程中受到很多限制[5]。李海露等[6]在實驗過程中將稀硝酸作為提取劑，提取秸稈以及稻米中的鎘元素，并在此過程中對硝酸濃度、浸提方式、浸提時間以及固液比等進行充分的對比研究，經過實驗發現使用的提取液的濃度與重金屬提取率之間呈正相關關系。

2.1.2 堿提取技術

堿提取技術是在含有重金屬物質的食品樣本中加入堿性提取劑，如氫氧化鈉提取劑等，再通過一系列離心、振蕩等操作，得到重金屬聚合物溶液，從而使用一起對樣品聚合物溶液中存在的重金屬物質和重金屬物質的含量進行檢測。通過堿提取技術開展前處理工作，能有效減少低價態金屬發生氧化變化的可能，因此其適用于檢查食品中的重金屬物質鉻。但在使用堿提取法過程中也存在一定的弊端，堿液中的重金屬離子無法長時間保持穩定的狀態，會在一定程度上影響堿提取法的準確度和應用范圍。

2.1.3 有機溶劑提取技術

有機溶劑提取技術是使用兩種互不相溶的液體溶劑進行萃取，能將食品中的重金屬萃取出。呂建菁等[7]在實驗中分別采用微波消解法、乙酸提取法等方法對白酒包裝中含有的重金屬形態和重金屬含量進行研究。結果顯示，使用BCR 提取法進行重金屬提取的重金屬形態的總量為微波消解后總量的84.9%～109.38%，而且由于白酒是使用陶瓷進行包裝，長期存放的情況下，由于白酒具有氧化還原的性質，有極大可能會溶出重金屬物質，使用BCR 提取法能有效檢測出白酒包裝中的重金屬物質在白酒中的溶出規律。但必須根據重金屬物質檢測的目標物質進行有機溶劑提取劑的種類選擇，利用重金屬物質和有機溶劑之間的相似相溶性形成沉淀物，從而完成對食品內部存在的重金屬物質的提取。使用有機溶劑進行重金屬物質的提取，相對來說操作較簡單，且提取液中的含鹽量較低，能廣泛應用在重金屬物質提取中，能取得較滿意的工作效果。但在使用該技術進行重金屬物質提取的過程中也存在一定的弊端，如需使用大量試劑，重金屬易出現損失等。此外，使用有機溶劑提取技術進行提取需花費大量提取時間，單一的提取技術無法滿足提取需求，需聯合其他輔助技術進行工作，如聯合應用超高壓萃取、超聲波萃取等方法。在使用有機溶劑進行萃取的過程中，部分有機溶劑可能具有一定的毒性，從而對食品加工安全以及檢測人員的身體健康帶來一定的風險。

2.2 微波輔助前處理技術

微波輔助前處理技術是通過微波輻射加速溶解溶劑，從而達到提取目標物質的目的。使用該技術相對傳統的微波消解法來說，具有較明顯的優勢，該方法操作相對簡單，對操作條件的要求不高，且目標物質的損失較少。張朵等[8]在應用這一技術對山茶花花粉中的重金屬物質含量進行檢測時發現該辦法不僅前處理的程序相對簡單，而且十分有效，穩定性也較高，在工作過程中很少出現故障情況，提取的效率也較高。微波輔助前處理技術中有一項技術為微波氧燃燒技術，使用該技術進行樣品前處理能對成分多樣化的樣品中含有的重金屬成分，以及各種樣品中各種重金屬成分的含量進行檢測。適合使用該技術的食品主要包括含有豐富的油脂的糧油類、禽類、肉蛋類食品等，這些樣品使用該技術進行處理能夠很好地克服傳統微波消解法使用過程中存在的各種問題，從而有效提高問題的解決效率和質量。使用微波氧燃燒技術能使樣品在燃燒的過程中完成氧化反應，使碳元素以二氧化碳的形式排出，從而降低背景干擾的影響，而且十分有利于保護實驗設備和儀器。根據上述內容來看，這一方法具備更高的消解效率和更低的檢出限，但微波氧燃燒技術在重金屬檢測方面的應用相對較少，更多應用于食品中鹵族元素的檢驗和分析。

2.3 紫外光解技術

紫外光解技術是利用紫外光的強氧化性對食品基質中的有機物進行消解的前處理技術，通過消解能獲得一定的無機離子。使用該技術進行前處理能有效降低目標物受到復雜基質成分的影響，但使用該技術進行前處理會受到光照強度、光照時長和選用的氧化劑等眾多因素的影響。郭璇華等[9]將紫外光解技術應用在酸奶和牛奶樣品的前處理工作中，以提取出樣品中的銅和鉛，其在實驗過程中優化了光照強度、光照時長等重要的影響因素，精確把握氧化劑的選擇和配比情況，選擇了最優參數，在優化控制所有因素的條件下對牛奶和酸奶中鉛和銅的含量進行測定。測定出牛奶中鉛離子的加標回收率約為97.8%，銅離子的加標回收率為94%左右，酸奶中鉛離子的加標回收率和銅離子的加標回收率分別為97.20%和94.16%，使用該技術進行前處理與應用濕法消解前處理技術檢測結果一致。

2.4 無需消解的直接進樣技術

直接進樣技術是目前使用的前處理技術中最先進的技術之一。直接進樣技術可分為兩種，分別是固體直接進樣技術和懸浮液進樣技術。固體直接進樣技術是指通過進樣器，將已完成均質流程的樣品直接導入電離源或原子化器，可通過樣品直接插入的方式進行，也可以使用激光燒蝕技術等。使用該技術進行前處理無需消解，能有效避免樣品受到污染或出現損失。該前處理技術能極大地減少樣品前處理的工作時長、有效節約試劑，已成為很多實驗室廣泛推崇和使用的前處理技術，并且廣泛應用于我國水產品、糧油產品、茶葉、肉蛋制品和包裝材料中重金屬元素的檢測，能對鉛、汞、銅、鐵和鎳等多種重金屬元素進行準確測定。劉艷菊等[10]使用固體直接進樣技術進行前處理，使用快速檢測法對糧食中汞元素含量進行檢測，將檢測結果與國家標準方法檢測結果對比，發現結果無較大差別，檢測結果的準確性高于國家標準方法。因此，該技術能得到廣泛的應用。但該技術也存在一定的問題，如樣品處理相對來說較困難、樣品不具有較高的代表性、樣品受熱不均勻等，仍需進行進一步改善和升級。懸浮液進樣技術是指將樣品粉碎后，使其在液體介質中充分溶解，隨即進行均質操作，最后將其直接導入檢測儀。該技術的應用范圍較廣，尤其適用于水產品中重金屬元素的檢測。

3 結語

綜上所述，在對食品中的重金屬元素進行檢測的過程中，需不斷優化和升級檢測技術和前處理技術，提高重金屬元素的檢測能力和效率。此外，還應進一步探討如何更準確地在前處理過程中對重金屬尤其是痕量重金屬進行提取，從而保證檢測結果的準確性，提高食品安全水平。