巨力佩

（國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心（甘肅省中心實驗室），甘肅 蘭州 730050）

1 重金屬對農(nóng)產(chǎn)品的影響

小麥、蔬菜等農(nóng)作物根系可以從土壤中吸收鉛，重金屬超標，會嚴重擾亂農(nóng)作物各種生理生化過程。如通過鉛元素與農(nóng)作物中蛋白質結合，可以妨礙農(nóng)作物對鉀元素、磷元素及氮元素的吸收，致使農(nóng)作物生長緩慢[1]。同時在遷移性較強的重金屬鎘的脅迫下，水稻、小麥、小米等作物根系干物質量、根系活力會受到抑制，進而出現(xiàn)蛋白質含量下降、葉片葉綠素含量下降情況，嚴重影響農(nóng)產(chǎn)品結實率及干粒質量。

2 農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測的常用方法

農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量檢測常用方法包括原子熒光光譜技術、生物傳感器檢測技術、免疫分析檢測技術等幾種類型[2]。

2.1 原子熒光光譜技術

在土壤中重金屬含量檢測過程中，原子熒光光譜檢測技術是應用較普遍的方法。且主要是在火焰或者非火焰原子化器中實現(xiàn)原子化，隨后吸收激發(fā)光源輻射，測定激光原子去火化后產(chǎn)生的原子熒光，進而準確獲得農(nóng)產(chǎn)品中重金屬元素類型、含量[3]。在原子熒光光譜檢測技術實際應用過程中，需要事先準備金屬絡合離子Cl/AlCl3、碘苯酚、氨基酸溶液及Cl/AlCl3離子液體，在323K下添加劑電沉積8000.0s，并以100.0mV/s的掃描速率在離子液體中制備自激熒光光譜。隨后采用HAuCl3進行紅外光譜吸收。原子熒光光譜檢測技術方法精確度類似于原子吸收光譜，但由于原子發(fā)射光譜，同時具有譜線簡單，干擾少、結構簡單、價格低廉的優(yōu)良特點。但原子熒光光譜檢測技術在熒光較弱，線性范圍較差，雜散光影響干擾較大，應用元素范圍有限。

2.2 生物傳感器檢測技術

生物傳感器檢測技術主要是依托綜合金屬離子、固定電極材料中特異蛋白，通過改變特異蛋白結果，結合靈敏電容信號傳感器應用，對農(nóng)產(chǎn)品重金屬含量進行定量檢測[4]。生物傳感器檢測技術從本質上而言是一種在環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)產(chǎn)品分析、臨床監(jiān)測等領域應用的傳感器件，涉及了分析化學、生物工程、納米材料、電子工程等多個交叉學科。同時多壁碳納米管負載銅納米/碳量子點材料（MWCNT/Cu/C-dots）放大檢測信號的應用，也可以實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境中超痕量重金屬Co2+的超靈敏檢測、快速識別。除此之外，生物傳感器檢測技術還包括蛋白質生物傳感器、核酸適配體生物傳感器、DNA生物傳感器、大腸桿菌生物傳感器等幾種類型。其中大腸桿菌生物傳感器應用較為普遍，其主要包括以熒光素酶基因為基礎的大腸桿菌生物傳感器、以微流體技術為基礎的大腸桿菌微流體生物傳感器、基于生物工程和電化學技術耦合的大腸桿菌生物傳感器等。以基于熒光素酶基因的大腸桿菌生物傳感器為例，其主要是將PUC18-luc為大腸桿菌重組表達載體，人工合成arsRp基因全部序列將熒光素酶重組表達載體PUC18中的lac操縱分子片段、T7啟動子替換掉，以含As3+特異性誘導啟動子表達載體pUC18-luc的形式將重組質子顆粒轉入大腸桿菌內(nèi)。

相較于傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測方法而言，生物傳感器檢測技術具有選擇性好、快速簡便、靈敏度高等優(yōu)良特點，可以為農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境中重金屬林子的快速檢測、以及小分子物質的分子印跡識別理論完善提供支持。

2.3 免疫分析檢測技術

免疫分析檢測法主要是利用絡合物作用，將農(nóng)產(chǎn)品中重金屬離子綜合，預留一定的空間結構開展氧化還原反應，保證載體蛋白可以順利接收農(nóng)產(chǎn)品中綜合金屬離子化合物并獲得免疫原。通過對免疫原進行檢測，可以獲得農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量[5]。當前免疫分析檢測技術已經(jīng)廣泛應用于毒素、殺蟲劑的環(huán)境污染以及農(nóng)產(chǎn)品重金屬的檢測。相較于其他檢測技術而言，免疫分析檢測技術具有簡便、特異、快速、靈敏的優(yōu)良特點，可便攜進入農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)現(xiàn)場進行直接檢測?，F(xiàn)階段具有開發(fā)利用價值、商業(yè)化應用優(yōu)勢的免疫分析檢測技術石油Tulane University Blake研發(fā)的重金屬-螯合劑復合物單克隆抗體，其主要是利用抗體、相應抗原在較低濃度下進行專一結合、特異識別的原理，利用標記待檢測抗原復合物與第二抗體、一抗結合后顏色反應，進行農(nóng)產(chǎn)品中重金屬（如鎘、汞、鈾、鉛等）的定性或者定量檢測。免疫分析檢測技術在農(nóng)產(chǎn)品重金屬檢測中的靈敏度、準確性主要由抗原、抗體特異結合的親和程度決定。

除上述方法以外，檢測人員也可以利用酶抑制檢測技術、太赫茲光譜檢測技術對農(nóng)產(chǎn)品中重金屬類型、含量進行定性、定量分析。

3 農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的檢測方法創(chuàng)新

本次檢測應用了一種新的檢測方法——溶出伏安法，并對該方法在農(nóng)產(chǎn)品中鉛元素的檢測進行了論述。

3.1 材料、試劑與儀器

本次實驗所使用材料為甘肅某地農(nóng)田所產(chǎn)玉米、大米、小麥，分別編號為01、02、03號樣品。本次實驗所使用試劑為分析純過氧化氫、分析純氯化鈣、分析純氫氧化鉀、分析純氧化鎂、分析純硝酸鎂、分析純硫酸銅、分析純濃硝酸等，所用鉛標準儲備液由國土資源部蘭州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心提供。本次實驗所用儀器為島津AY-120電子天平（0.0001g）、電子萬用爐、電爐溫度控制器、101-2E電熱鼓風干燥箱、超聲波清洗器、HM2000重金屬測定儀及20.0μL～200.0μL可調移液器。

3.2 實驗設計

首先，標準曲線設計。向25.0mL空白溶液內(nèi)加入不同濃度標準溶液，經(jīng)儀器檢測電流值獲得不同重金屬標準溶液、電流大小間關系。通過對重金屬標準融合、電流大小進行回歸分析，可以獲得01、02、03號樣品中鉛元素含量。實驗中鉛元素標準曲線添加量依次為0μL、50.0μL、100.0μL、200.0μL、300.0μL、400.0μL、500.0μL。 其次，精密度實驗設計。取鉛標準溶液溶于坩堝內(nèi)，調整鉛標準溶液濃度為50.0ng/mL、30.0ng/mL，平行測定10次溶液中鉛元素濃度。最后，干擾實驗設計。使用含量高于鉛100、500以及1000倍的Cu2+、Mg2+、Fe3+等混合溶液，對溶液中鉛元素濃度進行測量。根據(jù)測量結果，分析上述金屬離子對農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量測定結果的干擾程度。

表2 農(nóng)產(chǎn)品中鉛含量精密度測定結果

3.3 實驗方法應用

首先，樣品制備，將玉米、大米、小麥100.0%粉碎后，過80目篩。隨后稱取過篩后樣品2.5g，放置在100.0mL坩堝內(nèi)，隨后加入1.0mL濃硝酸、3.5mL過氧化氫浸泡600s。在溶液與樣品充分氧化接觸后，將其放置在電爐上，緩慢加熱至無黃煙。隨后大火力加熱半個小時，在樣品充分炭化后加入2.5g硝酸鎂與1.0mL蒸餾水混合物，加蓋后小火力蒸發(fā)至硝酸鎂呈熔融狀態(tài)。在這個基礎上，大火力加熱半個小時，并將坩堝放入高溫馬弗爐內(nèi)，調節(jié)馬弗爐溫度至550.0℃，持續(xù)60.0min，獲得完全灰化樣品。同時利用蒸餾水代替鉛標準溶液，做空白對照品。其次，電極預處理及測定條件確定。在電極預處理過程中，對重金屬測定儀的工作電極、參比電極、對電極進行清洗，并對攪拌器轉動正常程度進行檢查。在確定攪拌器運轉正常后，進行電極電鍍、調零及工作電極校準作業(yè)。隨后依據(jù)前期設計要求，設定富集時間為60s。最后，樣品快速檢測。將處理好樣品利用25.0mL水溶解在檢測用燒杯內(nèi)，加入緩沖試劑后在超聲波清洗器中振蕩600s。隨后過濾并利用氫氧化鉀溶液、鹽酸調節(jié)pH至2。在設定的富集時間內(nèi)進行80s攪拌、20s停轉、20s攪拌、檢測。

3.4 實驗結果分析

01、02、03號樣品中鉛元素含量根據(jù)過濾后測得鉛元素計算，計算公式為：待測金屬含量=過濾后待測金屬測得值＊0.05/樣品的質量。

上述式子中待測金屬含量單位為μg/g，過濾后待測金屬測得值單位為ng/mL，樣品質量單位為g，鉛的國際標準為0.40mg/kg。全部數(shù)據(jù)在Microsoft Excel中進行匯總分析。最終得出鉛檢測線性范圍、精密度測定結果如表1、2：

表1 農(nóng)產(chǎn)品中鉛標準線性實驗結果（局部）

通過對表1、表2進行分析，可知通過重復測定的01、02、03號樣品中鉛元素含量濃度接近50.0ng/mL，標準偏差為0.68ng/mL，變異系數(shù)為1.53%。表明本次實驗精密度與農(nóng)產(chǎn)品中重金屬含量測定要求相符。

在確定實驗精密度后，依據(jù)鉛國際標準濃度，對含F(xiàn)e3+、Mg2+、Cu2+的混合液中鉛元素含量進行檢測，得出濃度為30.0ng/mL混合液中，添加倍數(shù)為100、500時，干擾前鉛元素含量測定結果在29.98a±0.82a左右，干擾后鉛元素含量測定結果在31.00a±0.21a左右，干擾性不大；而在添加倍數(shù)為1000時，干擾前后鉛元素含量測定結果分別為31.25a±0.92a、27.86b±0.52b，存在一定干擾。但01、02、03號樣品中鉛元素含量檢測量均與國家標準相符。

4 總結

綜上所述，重金屬是影響農(nóng)產(chǎn)品質量的重要因素，做好農(nóng)產(chǎn)品中重金屬測量，對于農(nóng)產(chǎn)品質量改良具有較為突出的效用。因此，在現(xiàn)有農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測技術應用的基礎上，相關檢測人員應對農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測技術進行改造升級，持續(xù)探索新的農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測方法，提高農(nóng)產(chǎn)品中重金屬檢測精確度及靈敏度。