食品中重金属的常见种类及其不同检测方法的对比分析

◎ 宋纯艳，付 彤，张 琳

（济宁市食品药品检验检测中心，山东 济宁 272000）

食品安全关乎到千家万户，食品行业的发展是整个社会繁荣稳定的基础。近年来报道的食品安全事件中，因重金属超标引发的食品污染问题被人们所关注[1]。严格把控食品中的重金属含量是食品安全监管的工作重点之一[2]。长期食用重金属含量超标的食品，会对人体产生严重的损害，甚至危及生命。本文对目前食品中常见的几类重金属元素进行汇总，并对其现有检测方法进行了对比分析，以期为食品安全监督抽检及食品安全管控提供参考。

1 食品中的常见重金属

目前我国食品中常见的重金属元素有汞、铅、镉、砷以及锡等，这些重金属元素在农业生产过程中，通过土壤、水源、农药残留等途径进入动植物体内，再通过食物链传播逐渐走向餐桌，进入人体[3]。许多重金属元素不能通过简单方法就能有效消除，长期食用被重金属污染的食物对人体器官有重大危害。因此研究重金属检测方法，对维护食品安全具有重要意义。

1.1 汞

汞是一种液体的重金属。常见的汞可以分为3类：有机汞、无机汞和水银汞。人们常用的体温计使用的就是水银汞。它们有以下特点：汞是液体的金属，在高温的环境中容易挥发，对于人的健康危害非常大；汞对人体器官有严重损害，误食后会潜移默化的影响人的骨骼系统、神经系统和内脏系统，给各种器官带来严重的损伤；如果误食大量的汞，会在短时间之内导致精神恍惚、身体严重不平衡，甚至会产生休克。

1.2 铅

铅元素是重要的工业原材料之一，日常生活中几乎随处可见含有铅的物体，如人们所使用的水笔、书本、陶瓷用具等，都含有大量的铅元素。一般的铅元素不会被人体所吸收，人体所吸收的铅元素主要来源于水源和食物。例如小龙虾，它生存的水源里可能就会含有大量的铅元素，这些铅元素通过龙虾，再经过人的进食被吸收到体内。人体吸收大量铅后，会产生中毒现象，曾有关于儿童因为铅元素而导致中毒的报道。在目前的医疗卫生领域，有关铅元素导致的食品安全问题多有显现。

1.3 镉

镉是食品安全问题中一种新兴的重金属元素，这种元素与汞和铅相比并不为人所熟知，不过在最近的镉大米事件浮出水面之后，人们开始关注这种重金属元素。通过对农产品、海产品、动物肉食产品等进行批量筛查，发现目前非常多的食品中都含有镉元素[4]。镉元素的中毒症状和铅元素类似，主要分为两种，一种是急性的，发病比较快，食用含有大量镉元素的食品时，会产生急性休克甚至死亡，而且救治时间十分短暂，因其病症和急性肠胃炎发作有很多的相似点，从而导致在救治的过程中会错过最佳抢救时间；另一种是慢性的，主要源于镉元素在体内长期的慢性吸收，它对人体器官的损伤非常严重。

1.4 砷

砷在自然界中普遍存在，也存在于各种食物中，如蔬菜、谷物、鱼类及水中等。食品中的砷主要有两种形态，分别为有机砷和无机砷，统称为“总砷”。经黏膜、皮肤吸收的砷及其化合物，主要沉积在毛发、指甲、骨、肝和肾等器官中。砷元素的毒性很低，但其化合物均有毒，如人们所熟知的砒霜（As2O3）。砷进入人体，会影响正常的细胞代谢活动，引发组织损害和机体障碍，甚至引起中毒导致死亡。

2 食品中重金属的主要来源

在自然界中，水质、空气、土壤[3]等本来就存在部分重金属元素。不同地质和地理要素，如矿区[5]等，会对当地动植物产生不同程度的污染。人类生活在此区域内，误食含有重金属的动植物都会诱发中毒。

人为因素导致的重金属污染主要是各类社会活动产生的后果。①现阶段我国工业经济发展迅速，各类工业废渣、废水等废弃物中存有较多重金属元素。如果不能对其进行有效处理，放任其排放到自然环境中，不仅会破坏生态，还会对当地居民食品安全构成威胁。②在目前的农业社会生产过程中，化肥和农药是必不可少的组成部分。农药里包含了非常多的重金属元素，例如汞元素是农药里面的基本物质之一，在制作农药的时候，通常采用汞元素杀虫，汞可以让害虫的蛋白质失活，从而对害虫进行有效的灭杀。在大量使用农药后，这些汞元素通过沉降作用进入到土壤里，在植物生长的过程中会不断从土壤里吸收金属元素，一部分金属元素是植物必不可少的生长物质，而另一部分有害金属也随着植物的生长富集到植物体内。部分农作物会被人们直接食用，其他的植物又被动物吃掉，伴随食物链的传递，人体会吸收大量的重金属元素[6-7]。

3 食品中重金属的主要检验方法

3.1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）是目前我国食品安全当中应用较为广泛的金属检测方法之一[8]，可分为石墨炉原子吸收光谱法和火焰原子吸收光谱法两种。该方法是基于元素的气态原子可以吸收一定波长的光辐射，使原子中外层的电子从基态跃迁到激发态的现象而建立的。由于各元素的原子结构和外层电子的排布不同，元素从基态跃迁至激发态时吸收的能量不同，因而各元素的共振吸收线具有不同的特征，由此可作为元素定性的依据，而吸收辐射的强度可作为定量的依据。

3.2 紫外可见分光光度法

紫外可见分光光度法（Ultraviolet-visible spectrophoto metry，UV-VIS）检测原理是重金属离子与显色剂发生络合反应，生成的络合物在紫外-可见光下有吸收，且其吸收强度与溶液中金属离子的浓度成正比，从而进行定量分析，也称为吸收光谱法。这种方法的优点是操作十分简单，经济成本低。但是络合物形成以后，会随着时间推移而消失，从而影响检测的准确度，且相较于其他检测方法，该法的检出限较高，因此在检测食品中的重金属含量时，此方法不适用于痕量元素分析。

3.3 试剂比色检测法

比色分析法是利用显色试剂与食物中的重金属元素进行反应，产生相应数量的有色分子，通过比较溶液颜色深度或用比色计进行测量，以确定溶液中被测物质浓度的方法。比色法包括目视比色法和光电比色法。这种方法的效率较高、检测成本低廉、检测设备及操作简单，适用于对食品种的重金属元素的快速检测。

3.4 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectrometry， AFS）是利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸汽，使之产生原子荧光，在一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律，通过测定荧光的强度即可计算出待测样品中该元素的含量。原子荧光光谱法具有较高的反应效率，灵敏度高，荧光谱线简单，但挥发度较低的重金属不能有效挥发以测量含量，因此只能用于检测挥发度高的重金属。

3.5 电感耦合等离子体质谱

电感耦合等离子体质谱仪（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）工作原理是根据金属元素通过一定形式进入高频等离子体中，在高温下电离成离子，产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进人四极杆质谱分析器按照荷质比分离，既可以按照荷质比进行半定量分析，也可以按照特定荷质比的离子数目进行定量分析。电感耦合等离子体质谱检测方法检出限低，部分重金属的检测限可达到石墨炉原子吸收光谱仪的检出水平，并且可同时进行多元素的分析，大大提高了分析效率。该方法具有基体效应小、低背景干扰、高信噪比、高精密度以及准确性好等优点[9]，是目前食品安全重金属检测方法的主要方向。

4 不同检测方法测定食品中重金属含量的对比分析

研究人员曾分别采用原子荧光光度法、原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法对常见的蔬菜中的重金属的含量进行检测，并对结果进行了对比分析[10]。

4.1 不同测定方法的结果对比

选取的样品包括常见的包菜、大白菜、菠菜和黄瓜。通过原子吸收光谱法对铅和镉的含量进行检测，采用荧光光度法对砷和汞的含量进行检测，并与电感耦合等离子体质谱法的检测结果进行对比。结果显示，蔬菜中4种重金属元素的测定结果相对误差均小于20%，在规定允许的误差范围内。

4.2 检测方法的准确度与精密度的对比

研究人员采取上述3种方法对含有铅、镉、汞以及砷4种元素的两种国家标准物质，菠菜（GBW10015）、茶叶（GBW10016）进行测量。结果表明，3种方法测定结果均在标准物质的标准值范围内，方法准确度均符合要求；各方法连续6次测量结果的精密度相对标准偏差均在5%以内，方法精密度均符合 要求。

进一步对以上结果进行统计学分析，表明3种方法的测定结果不存在显著性差异，均符合测定要求。

5 结语

环境污染、农业生产中的肥料使用及食品中添加剂的滥用等，导致食品中重金属污染问题突出。为维护国民食品安全，严格把控食品中重金属的检测、监控是必要且迫切的。本文重点关注了铅、镉、汞及砷4种元素的来源及检测技术现状。目前对于重金属的检测方法较多，主要的有3种方法，分别是荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法，这3种方法的检测精密度、准确度都较高。其中，原子吸收光谱法和荧光光度法适用于单一元素的测量分析，测量结果准确度高、线性范围较窄，在多个元素测定时需要依次更换元素灯等，效率较低；电感耦合等离子体质谱法适用于多元素的批量分析，准确度高、线性范围宽，是食品中重金属检测多元素分析的主流发展方向。