楊立佳，霍寶陽，馬國慶，張雅雯

（天津量信檢驗(yàn)認(rèn)證技術(shù)有限公司，天津 300462）

近年來，食品安全問題頻發(fā)，其中食品中重金屬污染成為最受關(guān)注的公共事件之一。重金屬污染物可能會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此對(duì)其進(jìn)行可靠、快速的檢測(cè)具有重要意義。食品中常見的重金屬污染物包括鉛、汞、鎘和鉻等，其主要來源涉及工業(yè)排放和環(huán)境污染。為了確保食品的質(zhì)量和安全性，有必要對(duì)食品中重金屬污染物的檢測(cè)方法進(jìn)行研究。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，已出現(xiàn)了許多新的檢測(cè)方法，如原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、X射線熒光光譜法等。這些方法具有快速、準(zhǔn)確和靈敏等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)不同類型的食品樣品的檢測(cè)需求，為食品安全監(jiān)測(cè)提供了重要工具。

1 食品中重金屬污染物的種類

食品中重金屬污染物主要包括鉛、汞、鎘和鉻等。鉛是食品中最常見的重金屬污染物之一，鉛污染主要來自鉛管的腐蝕、陶土制品的釉面、農(nóng)藥和肥料中的鉛等。長期攝入鉛會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損害、貧血、生殖系統(tǒng)異常等健康問題。汞也是一種常見的食品中重金屬污染物，汞污染主要來源于工業(yè)廢水和廢氣中的排放以及含汞魚類的攝入。長期攝入過量的汞會(huì)造成神經(jīng)系統(tǒng)受損、免疫系統(tǒng)功能下降等健康問題。鉻污染可能導(dǎo)致皮膚過敏、免疫系統(tǒng)異常等健康問題。

2 食品中重金屬污染物的危害

2.1 重金屬的攝入途徑

（1）食物攝入。重金屬可以通過污染的農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品和食品加工過程中的材料進(jìn)入人體。農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品的重金屬污染主要來自土壤和水源的污染，而食品加工過程中使用的材料和容器也可能含有重金屬物質(zhì)[1-3]。人們通過食物攝入的方式，將重金屬帶入消化系統(tǒng)，并進(jìn)一步吸收到血液中。

（2）吸入。人們也可以通過呼吸系統(tǒng)吸入重金屬。重金屬可以以固體粉塵或氣體的形式存在于空氣中，如工業(yè)排放和燃煤產(chǎn)生的煙塵。

2.2 重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)和危害

（1）神經(jīng)系統(tǒng)。重金屬如鉛、汞和鎘能夠累積在神經(jīng)系統(tǒng)中，干擾神經(jīng)細(xì)胞的正常功能。長期接觸重金屬可能導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷，引發(fā)頭痛、肌肉無力、記憶力減退以及神經(jīng)衰弱等癥狀。

（2）呼吸系統(tǒng)。長期吸入含有重金屬（如鉛、鎘和鉻）的空氣，會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害。重金屬能夠引起肺部炎癥和纖維化，導(dǎo)致呼吸困難、氣喘、咳嗽等癥狀。

（3）消化系統(tǒng)。攝入過量的重金屬可能對(duì)消化系統(tǒng)產(chǎn)生損害。例如，鉛和鎘能夠引起胃潰瘍、腹瀉和惡心等胃腸道癥狀。

（4）腎臟和肝臟。重金屬的積累會(huì)對(duì)腎臟和肝臟產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。鎘、鉛和汞等重金屬會(huì)使腎臟和肝臟臟器功能減退，導(dǎo)致腎臟病和肝臟疾病的發(fā)生。

（5）生殖系統(tǒng)。重金屬對(duì)生殖系統(tǒng)也具有潛在的危害。某些重金屬如鉛和汞可能損害男性和女性的生殖能力，影響生育能力和胎兒發(fā)育。

3 食品中重金屬污染物的檢測(cè)方法

3.1 原子吸收光譜法

原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是一種經(jīng)典、準(zhǔn)確的重金屬分析方法，它通過測(cè)量金屬離子特定波長的可見光吸收來確定食品樣品中金屬元素的含量。常見的AAS方法包括火焰原子吸收光譜法（Flame Atomic Absorption Spectrometry，F(xiàn)AAS）和石墨爐原子吸收光譜法（Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry，GFAAS）。FAAS是一種廣泛應(yīng)用于食品中重金屬污染物檢測(cè)的方法，它利用火焰產(chǎn)生的高溫條件，將樣品中的金屬元素原子化，并通過測(cè)量其在特定波長下吸收的可見光強(qiáng)度計(jì)算金屬元素的含量。FAAS具有分析速度快、儀器成本低、易于操作等特點(diǎn)，適合大批量樣品的快速分析。但FAAS的靈敏度較低，對(duì)于低濃度金屬元素的分析有一定限制。GFAAS是一種在FAAS基礎(chǔ)上改進(jìn)的原子吸收光譜方法，它使用石墨爐作為樣品的加熱裝置，通過控制加熱過程中的溫度程序，可以提高金屬元素的靈敏度和準(zhǔn)確性。GFAAS能夠分析更小的樣品量，并具有較低的檢測(cè)限，適用于對(duì)低濃度金屬元素進(jìn)行分析，如鉛、鎘等[4-7]。

進(jìn)行AAS分析時(shí)，需要對(duì)食品樣品進(jìn)行消解處理，將金屬元素從食品基質(zhì)中釋放出來，常用的消解方法包括酸溶解和微波消解。消解處理后需要將消解液進(jìn)行稀釋，并使用氣體燃燒（如乙炔-氧氣火焰或氫-氧氧化鉀火焰）或石墨爐進(jìn)行分析。分析過程中，需要測(cè)量樣品吸收的可見光強(qiáng)度，并與標(biāo)準(zhǔn)曲線或標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行比較，從而計(jì)算樣品中金屬元素的含量。

3.2 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）利用金屬離子在電磁場(chǎng)中發(fā)射熒光的特性，通過測(cè)量熒光光譜信號(hào)進(jìn)行定量分析。AFS具有高靈敏度、高選擇性和較低檢測(cè)限等優(yōu)勢(shì)，特別適用于微量重金屬分析。AFS的原理是基于熒光現(xiàn)象，當(dāng)樣品中含有金屬元素時(shí)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)條件（如光源或電磁輻射），金屬離子會(huì)吸收能量并發(fā)射熒光。熒光的發(fā)射波長和強(qiáng)度與樣品中金屬元素的種類和濃度相關(guān)。因此，通過測(cè)量熒光光譜信號(hào)的特定波長、強(qiáng)度和時(shí)間，可以確定樣品中金屬元素的含量。AFS可以對(duì)多種金屬元素進(jìn)行同時(shí)分析，包括銅、鋅、鉛、汞和鎘等重金屬。

與其他分析方法相比，AFS具有許多優(yōu)勢(shì)。①AFS具有高靈敏度，可以檢測(cè)到低濃度的重金屬。②AFS具有高選擇性，可以準(zhǔn)確區(qū)分和定量分析食品中不同的金屬元素[8-10]。③AFS的儀器設(shè)備相對(duì)簡單、操作方便，可以實(shí)現(xiàn)快速分析，適用于大批量樣品的檢測(cè)。

3.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）是一種常用的重金屬分析方法，具有高靈敏度、高選擇性和廣泛的分析范圍。ICP-MS利用專用的儀器設(shè)備，通過將樣品中的金屬元素離子化，從而進(jìn)行質(zhì)量和離子信號(hào)分析。該方法結(jié)合了電感耦合等離子體源和質(zhì)譜檢測(cè)器的特點(diǎn)，能夠同時(shí)檢測(cè)多種金屬元素，并達(dá)到極低的濃度檢測(cè)限。ICP-MS的原理是在高溫下，使用電感耦合等離子體源將樣品中的金屬元素轉(zhuǎn)化為離子，并將其引入質(zhì)譜儀中進(jìn)行分析。在ICP源中，離子化的金屬元素經(jīng)過加熱并與惰性氣體（通常是氬氣）發(fā)生碰撞，從而形成高溫等離子體。在此等離子體中，金屬離子會(huì)被電場(chǎng)加速并從等離子體中抽出。在質(zhì)譜儀中，經(jīng)過分子分散區(qū)和離子篩分區(qū)，質(zhì)量和離子信號(hào)將被分析器捕獲，并根據(jù)其質(zhì)量和離子信號(hào)進(jìn)行定量檢測(cè)和分析。

ICP-MS具有眾多的優(yōu)點(diǎn)。①具有高靈敏度，能夠檢測(cè)到非常低濃度的金屬元素，達(dá)到ppb（μg·L-1）甚至ppt（ng·L-1）級(jí)別的檢測(cè)限。②ICP-MS具有高選擇性，能夠?qū)Χ喾N金屬元素進(jìn)行同時(shí)分析。③ICP-MS具有廣泛的分析范圍，能夠檢測(cè)周期表中大部分金屬元素，包括鐵、銅、鋅、鉛、汞和鎘等重金屬元素。

3.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體發(fā)射光譜（Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer，ICP-OES）使用專用的儀器設(shè)備，其中包括一個(gè)電感耦合等離子體源和一個(gè)光譜分析器[11]。在ICP源中，樣品被噴入高溫等離子體中，與電極產(chǎn)生的放電相互作用，導(dǎo)致樣品中的金屬元素離子化。在此過程中，樣品中的金屬離子被激發(fā)，并在退激過程中放出特定波長的光。這些發(fā)射的光信號(hào)被光譜分析器捕獲，并轉(zhuǎn)化為光譜圖像。通過比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)量結(jié)果或利用校準(zhǔn)曲線，可以計(jì)算出樣品中金屬元素的含量。

ICP-OES的優(yōu)點(diǎn)之一是具有廣泛的線性范圍，可以在不同濃度范圍內(nèi)進(jìn)行多種金屬元素的定量分析。此外，ICP-OES還具有低檢測(cè)限的優(yōu)勢(shì)，通?？梢赃_(dá)到ppb至ppt級(jí)別的檢測(cè)限。這使得ICPOES成為高靈敏度的分析技術(shù)，可以檢測(cè)到食品中微量的重金屬污染物。

3.5 X射線熒光光譜法

X射線熒光光譜（X-ray fluorescence spectrometry，XRF）檢測(cè)采用的是非破壞性的方法，無須對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，可以直接進(jìn)行分析。這使得XRF成為一種快速、高效的分析技術(shù)，通常只需要幾分鐘就可以得到分析結(jié)果，特別適用于大批量樣品的分析[12-13]。此外，XRF還具有多元素分析的能力，可以同時(shí)分析樣品中的多種重金屬元素，這對(duì)于食品樣品中可能同時(shí)存在多個(gè)重金屬污染物的情況非常重要。

XRF檢測(cè)的原理是將樣品暴露于X射線中，X射線與樣品中的原子相互作用，在此過程中，樣品中的原子核被激發(fā)，并以特定能量釋放出特征X射線。這些特征X射線的能量和強(qiáng)度與樣品中的元素種類和含量有關(guān)。XRF儀器通過捕捉、分離和測(cè)量這些特征X射線，可以確定樣品中重金屬元素的含量。

在XRF實(shí)際檢測(cè)過程中，還需要對(duì)樣品進(jìn)行前期處理。通常情況下，待測(cè)樣品需要經(jīng)過磨粉或者壓片處理，以增加X射線與樣品的相互作用。磨粉處理是將樣品轉(zhuǎn)化為細(xì)小的顆粒，通常使用球磨機(jī)或者振蕩研磨儀進(jìn)行研磨。磨粉后的樣品可通過特定篩網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，并選擇適當(dāng)顆粒大小的樣品進(jìn)行后續(xù)分析。壓片處理則是將粉末樣品壓制成固體片狀，通常使用液相壓機(jī)或者干燥壓機(jī)進(jìn)行操作。壓片可以避免因磨粉所引入的氧化和污染等問題。準(zhǔn)備好的樣品會(huì)被放置在X射線束下進(jìn)行照射。

4 結(jié)語

研究食品中重金屬污染物檢測(cè)方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為食品安全監(jiān)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。在未來的食品安全監(jiān)測(cè)工作中，需要根據(jù)具體情況選擇適合的檢測(cè)方法，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和改進(jìn)。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)食品制造過程中重金屬污染物來源的控制，從源頭上避免重金屬污染，確保食品的質(zhì)量和安全性。