食品中重金屬和農藥殘留檢測方法的比較與評估

◎ 閆澤華

（河南質量工程職業學院，河南 平頂山 467000）

食品作為我們日常生活中不可或缺的一部分，其質量和安全性對我們的健康至關重要。然而，食品中存在的重金屬和農藥殘留問題已經引起了社會大眾的廣泛關注和擔憂，這些問題對人類健康和環境產生的潛在影響已經成為全球性的重大問題。重金屬是一類具有毒性的金屬元素，如鉛、鎘、汞等，它們廣泛存在于各種環境中，并通過食物鏈進入我們的食品中。長期攝入含有重金屬的食品會對人體健康造成嚴重危害，包括神經系統損害、肝臟和腎臟功能受損等。農藥殘留則是由于農業生產中農藥的使用導致農產品中殘留化學物質，攝入農藥殘留超過安全標準的食品會對人體健康產生危害，包括慢性中毒和免疫系統紊亂等。食品安全監測是指對食品中的重金屬和農藥殘留進行定期、系統和全面的檢測和評估，其目的在于確保食品符合相關的安全標準和法規，保障公眾的健康和安全。

1 食品中重金屬檢測方法

1.1 傳統方法

食品中重金屬檢測的傳統方法主要包括原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）、原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）和電化學分析法等。

1.1.1 原子吸收光譜法（AAS）

AAS是一種常用的重金屬檢測方法，基于重金屬原子對特定波長的光的吸收度進行分析。①AAS對于痕量重金屬具有較高的靈敏度，能夠檢測到低濃度的重金屬。②AAS具有較好的選擇性，能夠準確測定特定重金屬元素。③AAS具有較高的準確性和可靠性，廣泛應用于食品中重金屬的定量分析。然而，AAS僅適用于常規的重金屬分析，無法同時測定多種重金屬元素[1]。

1.1.2 原子熒光光譜法（AFS）

AFS是一種基于原子熒光現象的分析方法，通過激發和測量被分析樣品中重金屬原子發射的熒光信號來定量分析重金屬含量。①AFS對于痕量重金屬具有高靈敏度，能夠檢測到極低濃度的重金屬。②AFS具有較好的選擇性，可以準確測定特定重金屬元素，同時可測定多種重金屬元素，具有較高的分析效率。然而，AFS儀器較為復雜，需要高水平的操作技術和維護，成本較高。

1.1.3 電化學分析法

電化學分析法是一種基于電化學反應原理進行分析的方法，主要包括陽極溶出電化學分析和常規電化學分析。①對痕量重金屬具有較高的靈敏度，能夠檢測到低濃度的重金屬。②對不同重金屬元素具有一定的選擇性，可以定量測定特定元素。③儀器相對簡單，操作容易，成本較低。通常具有較快的分析速度，適用于高通量分析[2]。

傳統的食品重金屬檢測方法，對食品安全監測和質量控制具有重要作用,然而，傳統方法存在局限性。因此，隨著技術的不斷發展，新興的分析方法和技術逐漸應用于食品中重金屬的檢測和分析。

1.2 現代技術方法

①電感耦合等離子體質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）。是一種高靈敏度的分析技術，結合了電感耦合等離子體發射光譜和質譜技術，能夠快速、準確地測定多種元素的含量。②原子力顯微鏡（Atomic Force Microscopy, AFM）。是一種高分辨率的顯微鏡技術，可以直接觀察和測量食品樣品表面的微觀形貌和結構。③X射線熒光光譜法（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）。是一種非破壞性的分析技術，利用樣品受到X射線激發后發射的熒光光譜來測定樣品中元素的含量。

現代技術方法在食品重金屬檢測方面具有重要的應用價值。它們具有更高的靈敏度、多元素分析能力、高分辨率和非破壞性等優勢，有助于準確評估食品重金屬的含量和分布情況，確保食品安全和質量[3]。

2 食品中農藥殘留檢測方法

2.1 傳統方法

食品中農藥殘留檢測是確保食品安全和消費者健康的重要環節。在傳統的農藥殘留檢測中，主要使用的方法包括色譜法、質譜法、光譜法和生物學法等。

2.1.1 色譜法

①高效液相色譜法（HPLC），是最常用的農藥殘留檢測方法之一。它通過將樣品中的化合物分離并在色譜柱上進行定量分析。②氣相色譜法（GC），多用于檢測揮發性和半揮發性農藥。③薄層色譜法（TLC），是一種簡單和經濟的檢測方法，在涂有吸附劑的玻璃板上檢測農藥殘留[4]。

2.1.2 質譜法

質譜法可以進一步確定和鑒定農藥殘留物的結構和特性。質譜技術包括質譜聯用技術，如氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）和液相色譜-質譜聯用（LC-MS）。

2.1.3 光譜法

紫外-可見光譜法（UV-Vis），基于樣品中農藥的吸收光譜特性進行定量分析。

2.1.4 生物學法

酶聯免疫吸附測定法（ELISA），通過抗體與農藥殘留物結合來實現檢測。其方法具有快速、高靈敏度和特異性的優點。

2.2 現代技術方法

2.2.1 液相色譜-質譜聯用（LC-MS）

該方法結合了高效液相色譜（LC）和質譜（MS）技術，具有高靈敏度和高選擇性，能夠同時檢測多種農藥殘留物，并提供定量和定性分析的結果。

2.2.2 毛細管電泳（CE）

CE是一種基于電荷和大小分離物質的技術，具有高分辨率和快速分析的優勢。在農藥殘留檢測中，它可以用于分離和定量分析農藥殘留物。

2.2.3 表面增強拉曼光譜（SERS）

SERS是一種基于光譜技術的表面增強技術，可以提供高靈敏度的分析結果。這種方法可用于檢測農藥殘留物，并且對樣品處理要求較低[5]。

現代技術方法具有更快的分析速度和更高的準確性，可以提供即時和可靠的檢測結果，也可以同時檢測多種農藥殘留物，提高了檢測效率。同時，它具有較高的靈敏度，能夠檢測到極低濃度的農藥殘留物[3]。此外，現代技術方法所需的樣品量較少，減少了對樣品的需求和浪費，可以與自動化設備結合使用，實現高通量的樣品分析。

3 重金屬和農藥殘留檢測方法的評估和考量

3.1 重金屬和農藥殘留檢測方法的評估指標

快速性和自動化程度是評估重金屬和農藥殘留檢測方法的重要指標。

3.1.1 快速性評估

（1）分析時間。評估方法的快速性可以通過分析時間來衡量，比較不同方法在相同樣品條件下所需的時間，較短的分析時間意味著方法更快速。

（2）并行性。方法的并行性是指能否同時處理多個樣品。一些現代技術方法可以使用高通量設備或多通道系統實現多個樣品的并行分析，從而提高分析效率。

（3）樣品前處理時間。快速方法通常需要較少的樣品前處理步驟和時間。通過評估方法所需的樣品前處理時間，可以比較其在樣品制備階段的效率。

3.1.2 自動化程度評估

（1）自動化設備。評估方法的自動化程度可以通過使用自動化設備來實現。自動化設備可以實現樣品進樣、液體處理、分離和檢測等步驟的自動化，減少操作員的干預，提高分析效率。

（2）軟件控制。一些現代技術方法配備了專用軟件，可以對儀器進行遠程控制和數據管理。評估方法是否具備這些功能，可以反映其自動化程度。

（3）樣品處理量。自動化方法通常具有較高的樣品處理量，能夠同時處理大量樣品，從而提高分析效率。

3.2 重金屬和農藥殘留檢測方法的評估考量因素

3.2.1 設備評估

（1）技術需求。評估方法的設備要求，包括儀器設備、分析儀器和相關設備等。通過了解設備的規格、功能和性能，能夠判斷其是否滿足檢測需求。

（2）儀器可用性。該因素主要考察評估方法所需儀器設備的可用性和市場供應情況，確保設備易于獲得并具備維護和技術支持。

（3）適用范圍。該因素主要考慮設備的適用范圍和靈活性，保證其適用于不同類型的食品樣品和不同殘留物的檢測。

3.2.2 成本評估

（1）儀器成本。評估所需儀器設備的購買成本，包括儀器本身的價格以及可能的附加設備和配件的成本。

（2）操作成本。考慮儀器的維護、校準和保養成本，包括所需的耗材、試劑和標準品的費用。

（3）培訓成本。評估操作人員的培訓成本，包括培訓課程和培訓人員的費用。

4 結語

綜合考慮以上因素，各實驗室應根據自身情況選擇檢測方法。對于實驗室條件有限的情況，傳統方法是一個可行的選擇；而對于需要高通量、快速和準確分析的實驗室，現代技術方法則是更合適的選擇。此外，實驗室也可以將傳統方法和現代技術方法結合使用，以滿足不同類型食品樣品的檢測需求。總之，現代技術方法在食品中重金屬和農藥殘留檢測方面具有廣闊的前景和應用潛力，通過不斷的創新和研究，我們可以期待更高效、更準確、更快速的檢測方法，為食品安全提供更有效的保障。未來的研究應關注新型檢測技術的發展、多殘留物檢測、快速檢測技術、數據分析和處理，環境友好方法以及標準化和法規要求的提升，這些研究方向將有助于提高食品中農藥殘留檢測的準確性、快速性和環境友好性，為食品安全保障提供更好的技術支持。