食品中重金屬污染物的檢測方法研究

◎ 董劉敏，薛慶海，胡嫻鳳，孫 麗，劉 薔，趙 燕，顧 鎳，何 珍

（1.無錫市食品安全檢驗檢測中心，江蘇 無錫 214111；2.淮安市食品藥品檢驗所，江蘇 淮安 223000）

隨著人口增長和全球化貿易的不斷發展，對食品中的污染物質進行監測和控制變得愈加重要。其中，食品中的重金屬污染問題備受關注，因為重金屬如鉛、鎘、汞和鉻等，會通過多種途徑進入食品鏈，包括土壤、水源污染、工業排放、農業活動以及食品加工過程等，從而對人類健康產生潛在威脅[1]。因此，及時檢測食品中的重金屬污染，對于人類健康和食品安全至關重要。

1 食品中的重金屬污染

1.1 食品中常見的重金屬污染物

食品中常見的重金屬污染物，包括鉛、鎘、汞和鉻等。其中，鉛通常出現在水果、蔬菜、谷物和肉類中；鎘主要存在于大米、蔬菜和貝類中；汞主要存在于魚類和水生生物中；鉻通常以鉻（III)、鉻（IV）和六價鉻等形式存在，對人體具有一定毒性。這些重金屬污染物在食品中的累積，可能對人類健康造成潛在威脅，因此，需要有效的檢測方法來確保食品安全。

1.2 重金屬污染對人類健康的影響

食品中的重金屬污染會對人類健康造成嚴重的影響。①長期攝入含有重金屬的食品可能導致慢性中毒，進而引發一系列健康問題，如神經系統損害、肝腎損傷、貧血和免疫系統抑制。若鉛中毒特別嚴重，則會對兒童的智力發育和行為產生不可逆的影響。②食品中的重金屬可能在急性情況下引發中毒癥狀，如惡心、嘔吐、腹瀉和頭痛。尤其是某些重金屬如汞，可以在食物鏈中逐級富集，而食肉動物和人類，更容易受到污染的影響。因此，對食品中重金屬污染監測和控制措施至關重要[2]。

2 重金屬檢測方法概述

2.1 常用的分析技術

2.1.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是一種廣泛應用于重金屬檢測的分析技術，其基于原子吸收光譜原理，即待測元素的基態原子蒸氣對其特征譜線的吸收強度定量待測元素含量。根據原子化方法不同，原子吸收光譜法包括火焰原子吸收光譜法（FAAS）、石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）、氫化物原子吸收光譜法（HAAS）和冷原子吸收光譜法（CVAAS）[3]，原子吸收光譜法具有高靈敏度和較好的選擇性，適用于不同食品樣品的分析。

2.1.2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是一種高度敏感的分析技術，特別適用于檢測痕量重金屬。該方法利用原子在光激發下發出熒光信號的原理，通過測量熒光強度確定重金屬元素的濃度。原子熒光光譜法對樣品中的干擾物質有較好的耐受性，因此，具有高度特異性和精確性，其通常用于食品中重金屬污染的快速檢測。

2.1.3 電感耦合等離子體質譜法

電感耦合等離子體質譜法是一種高靈敏度、檢出限低、分析速度快、檢測模式靈活多樣的分析方法[4]，廣泛用于重金屬污染物的檢測。該方法通過將樣品中的重金屬元素轉化為離子，并使用質譜儀測量其質量－電荷比。ICP-MS 能夠同時檢測多種重金屬元素，在食品安全領域應用廣泛。

2.2 檢測方法的選擇因素

2.2.1 靈敏度

在選擇適當的重金屬檢測方法時，靈敏度是一個至關重要的考慮因素。靈敏度是指某方法能夠檢測到的目標重金屬元素的濃度范圍[5]。食品中的重金屬污染檢測可能以微量存在，通常需要非常低的檢測限，因此，選擇一種具有高靈敏度的檢測方法至關重要。

2.2.2 特異性

特異性是另一個重要的選擇因素，它表示檢測方法能夠識別并區分目標重金屬元素與其他干擾物質。食品中存在各種化學成分，可能干擾重金屬的檢測。特異性高的方法可以準確地確定目標元素的存在，而不會受到其他成分的干擾。

2.2.3 成本效益

成本效益也是考慮因素之一，不同的檢測方法具有不同的設備成本、分析耗材成本和操作成本。在實際應用中，需要根據實際情況權衡成本和性能，以確定最合適的方法。

3 樣品前處理方法

3.1 樣品收集和制備

樣品的收集和制備，是食品重金屬污染檢測過程中至關重要的步驟。正確的樣品收集和制備方法可以確保樣品的代表性和準確性，從而為后續的分析提供可靠的基礎。①樣品收集需要遵循嚴格的取樣計劃，包括選擇合適的取樣點、采樣工具和采樣時間。②不同類型的食品樣品，如水果、蔬菜、魚類等，可能需要不同的采樣方法，以最大程度地減少樣品污染和變質。

一旦樣品采集完成，就要開始制備過程。樣品制備的目標是將食品樣品轉化為適合分析的形式，并去除可能干擾分析的物質。通常制備步驟包括樣品的破碎、擠壓、切割或研磨，以確保樣品均勻混合，并提高重金屬元素的可提取性。

3.2 樣品預處理技術

3.2.1 溶解

在食品重金屬污染物的檢測中，樣品的溶解是樣品預處理的關鍵步驟之一。溶解的主要目的是將食品樣品中的重金屬元素轉化為可測量的形式，通常以溶液的形式存在，有助于將重金屬元素從食品基質中分離出來，以進行后續的分析。

通過選擇合適的酸和溶解條件，可以確保樣品的完全溶解，避免引入干擾物質或導致重金屬元素的損失。此外，樣品的溶解應在潔凈的實驗室環境中進行，并遵循標準化的樣品處理程序，以確保結果的準確性和可重復性。

3.2.2 濃縮

食品樣品中的重金屬通常以微量存在，需要進行濃縮以提高其檢測靈敏度。濃縮的主要目的是將重金屬元素從較大的體積集中到更小的體積中，以便后續的分析。最常用的濃縮方法之一是蒸發濃縮，使樣品溶液在加熱的條件下蒸發，留下含有重金屬的殘渣。這些殘渣可以進一步溶解以得到更高濃度的樣品。需要注意的是，濃縮過程需要小心進行，以避免重金屬的丟失或污染。

3.2.3 提取

提取是樣品預處理的另一個重要步驟，特別適用于復雜食品基質中的重金屬分析。提取的目的是將重金屬元素從食品基質中分離出來，通常使用有機溶劑或萃取劑。提取方法可以根據樣品類型和重金屬元素的特性來選擇，例如，某些重金屬可能需要使用特定的萃取劑，以提高選擇性。

樣品提取需要嚴格控制條件，以確保提取效率和分離度，同時，提取后的溶液可以進一步濃縮或直接用于后續的重金屬分析。提取是處理具有復雜基質樣品時常用的方法，有助于提高重金屬元素的可檢測性和分析準確性。

4 檢測方法的驗證和準確性評估

4.1 校準曲線的建立

在食品重金屬污染的檢測中，建立校準曲線是確保分析方法準確性和可重復性的重要步驟之一。校準曲線是一個關鍵的參考標準，用于將檢測儀器的響應與已知濃度的標準物質之間建立關系，從而使分析結果能夠被量化和驗證。

建立校準曲線的過程通常包括以下步驟：①準備一系列已知濃度的標準溶液，這些標準溶液中包含了目標重金屬元素的不同濃度水平。②使用選定的分析方法，對這些標準溶液進行分析，記錄下儀器的響應（通常是峰高度或峰面積）。③利用已知濃度和儀器響應的數據點，通過擬合曲線的方式建立校準曲線。常見的擬合方法包括線性擬合、多項式擬合或其他數學模型，根據實驗數據的性質來選擇適當的擬合方法。④通過校準曲線可以將未知樣品的儀器響應與已知濃度之間的關系進行插值或外推，從而確定未知樣品中目標重金屬元素的濃度。

建立校準曲線的關鍵在于選擇合適的標準物質和濃度范圍，以確保校準曲線具有足夠的靈敏度和準確性，以適應實際樣品的濃度范圍。

4.2 精密度和準確性的評估

在食品重金屬污染的檢測中，精密度和準確性評估是確保分析方法可靠性和有效性的關鍵方面。換言之，精密度和準確性評估反映了分析方法的穩定性和測量結果與真實值之間的接近程度。

（1）精密度是指在相同條件下，多次重復測量同一樣品所得到結果之間的一致性。通常以相對標準偏差RSD（Relative Standard Deviation）或百分比的形式來表示。較低的RSD 值表明分析方法具有良好的精密度，即分析結果在不同時間和不同操作者之間變化較小。精密度的評估通常是對同一樣品進行多次分析完成，這些分析可以在不同時間、不同儀器或不同實驗室中進行，以全面評估方法的重復性。

（2）準確性是指分析方法所得到的結果與真實值之間的接近程度。在食品重金屬污染檢測中，真實值通常由已知濃度的標準物質提供。準確性評估涉及將分析方法的測量結果與標準值進行比較。這可以通過分析含有已知濃度的標準樣品或參考材料來完成。一般來說，準確性的評估可以用百分比偏差或回歸分析等方法表示，較小的偏差表明分析方法更接近真實值。

5 結論

綜上所述，食品中重金屬污染物的檢測是確保食品安全和公眾健康的重要環節。本文探討了常見的重金屬污染物和其對人類健康的影響以及用于檢測的主要技術，討論了樣品前處理方法、方法驗證和準確性評估，以及質量控制和國際標準的重要性。通過建立嚴格的校準曲線、評估精密度和準確性，同時考慮重復性和可重復性，認為食品重金屬污染檢測方法能夠提供可靠和準確的分析結果，有助于監測和控制食品中的重金屬污染。