稻米重金属检测方法的研究进展综述

罗丹　黄钟标

摘 要：粮食质量安全关系到国计民生。近年来，随着稻米的不断增产、人们生活水平的提高，以及镉稻米事件的不断出现，稻米的安全问题越来越受到人们的重视。本文主要对稻米检测的前处理方法和检测方法进行综述，希望对稻米的质量安全检测有一定的帮助。

关键词：稻米；重金属；前处理方法；检测方法

稻米是我国的主食粮食，全国有60%的人口以稻米作为主食[1]。而我国在稻米加工处理方面还比较落后，为使人们吃上安全无污染的大米，我们仍然需要不断的努力。我国对稻米中金属的检测是依据国家标准进行的，其中介绍了石墨炉原子吸收光谱法[2]、火焰原子吸收光谱法、ICP-MS等。为了加强食品公共安全，近年来，许多学者针对传统分析技术进行了改进和发展，并提出了一些适于现场快速检测的方法，如免疫学方法、试纸法等。目前对于稻米中重金属的检测方法，针对传统检测方法的样品前处理的研究较多，而快速检测技术较少。本文综述了传统的样品前处理方法和检测方法，以及免疫学快速检测方法，并分析了各种前处理方法和检测方法的特点，为稻米重金属的检测提供一定参考依据。

1 前处理方法

1.1 湿法消解

湿消化法是在适量的食品樣品中，加入氧化性强酸，加热破坏有机物，使待测的无机成分释放出来，形成不挥发的无机化合物，以便进行分析测定。湿法消化是目前应用比较广泛的一种食品样品前处理方法，该方法实用性强，几乎所有的食品都可以用该方法消化。

1.2 微波消解[3]

微波消解原理：通常，介质材料由极性分子和非极性分子组成。在电磁场的作用下，极性分子从原来的随机分布状态转向按照电场的极性排列取向。在高频电磁的作用下，这些取向按交变电磁场的变化而变化，极性分子在微波电磁场中快速旋转和离子在微波场中的快速迁移、相互摩擦，迅速提高反应物的温度，激发分子高速度旋转和振动，使之处于反应的准备状态或亚稳态，促使物质与酸等试剂发生反应被消解。

1.3 干灰化法

干灰化法是指通过升高温度使样品中有机物质全部挥发掉，达到除去有机物质的目的。干法灰化具有操作简单，并且可以一次处理大批量样品的优点。但是，由于灰化温度比较高，一般都在500℃左右，可能会有部分元素因为蒸发而损失掉（部分由于坩埚或器皿的吸附，还有些样品可以与坩埚和器皿反应生成难以用酸溶解的物质，如玻璃或耐熔物质等），从而导致元素的部分损失。实验过程比较长，样品炭化时间需要1个小时左右，灰化时间在4～6小时之间，中途如果灰化效果不好还需要加入助灰化剂。

2 检测方法

2.1 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收法是目前农产品痕量镉最常用的分析方法。该法用石墨管在高温下使样品完全蒸发，电热原子化后吸收228.8nm共振线，在一定浓度范围，其吸收值与镉含量成正比，与标准系列比较定量。石墨炉原子吸收光谱法中原子在吸收区停留时间较长，样品原子化效率大大提高，检出限为0.1μg/kg，具有灵敏度高、选择性好的优点，但石墨管耗价昂贵，背景干扰大，需采用标准添加法，费时费力。采用石墨炉原子吸收光谱法时，选择合适的样品前处理方法，可以减少镉离子的损失，提高分析结果的准确性。样品的一般前处理方法是普通高压消解、干法灰化和湿法消解。

2.2 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法将含待测元素的样品溶液喷射成雾状进入火焰，使样品气化为基态原子，用空心阴极灯作光源，辐射出特征谱线的光，然后根据被测元素对特定频率辐射线的吸收进行分析。FAAS操作简单、分析速度快、稳定性好、精确度高，但是雾化效率低，加之火焰气体对待测原子有稀释作用，使其无法用于含量为μg/kg数量级镉的测定。FAAS的样品前处理方法包括常压消解、微波消化、活性炭分离富集、微波萃取、液液萃取、超临界萃取等。上述前处理方法或消解时间长，方法繁琐；或试剂用量多，毒性大；或仪器成本高。侯晋采用高压溶样弹，将样品用硝酸-过氧化氢溶解后，用FAAS法对大米中镉测定，回收率为96%～103%，RSD为3.9%。该法安全、快速、易操作、空白低、方法精密度高、数据准确，适用于大米中痕量金属的测定。

2.3 紫外分光光度法

紫外分光光度法是基于被测物质对紫外-可见光辐射具选择性吸收来进行分析测定的方法，通常要加入显色剂，使被测物质与显色剂形成稳定的显色络合物，根据显色程度的不同与标准系列比较定量。本法操作简单，不需要昂贵的仪器和试剂，容易普及，但干扰因素较多，选择性较差。UV研究的热点是显色剂的选用，主要有三氮烯试剂、偶氮试剂和卟啉试剂等。三氮烯显色剂具有灵敏度高和选择性较好的优点，其摩尔系数ε常在105 L /（mol·cm）～2×105 L /（mol·cm），是一类优良的测镉试剂；偶氮试剂最早和最广应用于镉光度测定，其灵敏度较高，选择性较差；卟啉试剂是一类较晚才用于测镉的新试剂，这类试剂具有巨大的共轭双键结构，与镉生成络合物的显色反应，其灵敏度高，稳定性好，其摩尔系数ε大都在4×105 L /（mol·cm）以上，可测定ppb（μg/kg）级镉。

2.4 ICP-MS

电感耦合等离子体质谱技术是20世纪80 年代发展起来的新的分析测试技术，它以独特的接口将电感耦合等离子体的高温电离特性与四极质谱仪的灵敏快速扫描特性相结合，近年来已成为一种强大的元素分析技术。该技术具有检测限低、线性范围宽、干扰少、精密度高的特点，可进行多元素的同时快速分析，能适应复杂体系的痕量或超痕量元素分析，已在食品、尿样、人发、土壤、陶瓷、药物及生物和环境样品中得到了广泛的应用。

3 快速检测方法

免疫学检测方法是将抗原抗体反应与灵敏的检测系统结合而成的分析方法。镉离子分子量小，不足以形成抗原表位，没有抗原性，但可作为半抗原。如果利用离子可与鳌合剂络合的特性，可将其制备成具有免疫原性的活性物质。首先设计并合成半抗原分子，随后将半抗原分子连接到载体蛋白上，再用合成抗原免疫小鼠制备抗体，最终建立镉离子的免疫检测方法，其中制备镉的完全抗原是最为关键的问题。由于镉离子自身不能被免疫系统识别，因此选择螯合剂与镉离子配位，提供一个能被免疫系统识别的有机物外壳，生成具备免疫反应性的镉-螯合物。镉-螯合物的分子量小、结构简单，不具备免疫原性，只有和大分子载体蛋白（KLH或BSA）共价结合后，才能形成完全抗原，诱发免疫应答。

4 结论

稻米作为我国人民的重要主食之一，其质量安全性不容忽视，加之现代农业污染严重，更要加强稻米的质量检测。重金属对水稻的产量和品质都有一定的影响，对人体的毒性巨大。农产品中重金属的检测方法多种多样，但每种都有自己的特点和适用条件，针对稻米的特点及检测的精度和时间等要求，应该选择适宜的方法。随着科学技术的发展，稻米的检测方法应该与科学技术共同发展，借助技术改善检测方法和提高稻米的品质。

参考文献：

[1]肖美秀，梁义元，梁康迳，等.水稻重金属污染及其控制技术的研究[J].亚热带农业研究，2005，1（3）：40-43.

[2]李秀婷.石墨炉原子吸收法测定高盐食品中的微量铅[J].粮油食品科技，2003，11（4）：35-36.

[3]李芳.微波消解技术对植物、土壤和沉积物的应用研究[J].密闭微波制样系统在分析化学领域的应用，2004（5）：12-15.