食品中金属元素形态分析技术及应用研究

周涛 袁丽 黄玉婷

摘要：金属元素在食品中的使用非常广泛，也是化学中应该研究的课题之一。人体所需的矿物质中，以金属元素居多，包括钙、铁、锌、硒等。金属元素的含量虽然较低，但对人体的生长发育起着重要的作用，因此对食物中金属元素的研究越来越受到重视。由于金属元素的形态影响人体对金属元素的吸收，因此对食物中金属元素形态的研究也是当前的重要课题之一。本文结合资料查阅和工作经验，从以下几个方面介绍了食品中金属元素种类分析技术。

关键词：食品;金属元素;形态分布;分析技術

1食品中的金属元素形态分析

食物中含有多种金属元素，其中许多是人体必需的矿物质。同时，一些有毒有害的食物中也含有对人体有害的重金属。如果注射过多，它们会威胁到人类的生命和健康。相关研究表明，食物中金属元素的存在对生物吸收和利用有显着影响。以人体所需的矿物质元素为例，如果现有形态对人体吸收有用，在类似金属元素的条件下，吃这类食物对人体更有益。但从另一个角度来看，如果有害金属元素以对人类有益的方式存在，它们也会使人们容易发生食物中毒。因此，必须采用有效的方法对食品中的金属元素进行分析和检测。目前，金属元素的形态主要分为6类，具体为：（1）胶体和非胶体。（2）络合态和非络合态。（3）有机态和无机态。（4）溶解态和非溶解态。（5）离子态和非离子态。（6）价态。另外，还可以根据分离和测定的手段来划分，在实际应用中比较常见。例如，阳极溶出伏安法可以将测量结果分为活性和非活性。也有一些分析方法使用6组方法来描述形态水平。例如，初始形态分析的主要目的是研究其金属含量成分的溶解情况，因此结果既有溶解的，也有未溶解的。

2金属元素形态分析技术及其应用

2.1化学分析技术

在食品中的金属元素的形态中的化学技术主要包括：化学沉淀技术和逐级提取技术等，对于不同的金属元素的测定会利用原子吸收等技术进行判断。

化学沉淀技术是食品金属元素形态分析中重要的方法之一，同时是根据化学方法研究出的分析食品中金属元素的技术，它是对某一形态的金属或金属复合物进行分离，并利用检测仪器对金属的含量和性质进行检验。

化学逐级提取法是食品中金属元素形态分析技术中最为常见的方法，主要是通过各种化学试剂对食品中的金属元素进行稀释和溶解。在实验过程中，可以采用不同的提取剂对食品中的金属元素形态进行有效分析，并逐级提取和分离出来，对于沉淀物中的重金属提取方法与食品中金属元素的普通提取方法不尽相同，要将氯化镁以及醋酸、醋酸盐等物质与氧化物相结合产生化学反应，从而得出重金属元素。化学逐级的提取方法最初应用于土壤中的金属，但由于食品中的金属元素与土壤中的元素有着密切的联系，因此将此方法应用到食品的金属元素提取中来。例如：可以通过逐级提取法去提取果梨中的金属元素，其中包括将去离子水、氯化钠、醋酸等溶液连续提取，从而测定果梨中含有的金属元素，以及金属元素的含量。

而浊点萃取技术是分析食品中金属元素形态的全新方法，这种方法操作简便且利于环保，它是以表面活性剂的浊点为基本形态，通过改变外界的条件，让表面的溶剂相分离，从而完成萃取技术。浊点萃取技术操作简便，并能进一步完成样品的萃取，同时还能保持环境不受到任何污染，达到了一举两得的目的和效果。

2.3色谱技术

色谱分析技术法是利用物质在流动相中具有不同的分配系数，当流动相做相互运动时，这些物质可以进行多次反复的分离。色谱分析技术可以对不同的化学形态的金属进行一定程度上的分离，对于不同形态的化学金属来说，它的性质是不同的，色谱分离的条件和操作规则也是有所区分的。当分析食品中的金属元素形态时，高效液相色谱是应用最多的色谱，以及离子交换色谱和尺寸排阻色谱等都经常被应用，所以在分析食品中的金属元素形态时，通常将其与原子吸收光谱等技术相结合，进而提高检测效率。

2.4电化学技术

在食品中金属元素的电化学技术分析法包括循环伏安法以及离子选择性电极电位的分析法等，近几年来，使用次数最多且效果最好的是溶出伏安法，这种方法不仅应用起来较为方便，同时灵敏性较高，工作电极呈现出多样化的特征。溶出伏安法包括阴极溶出伏安法和阳极溶出伏安法，在分析食品中的金属元素通常采用阳极溶出伏安法。这种方法能够准确地判断出食品中存在的重金属的毒性，毒性金属通过细胞膜并在生物体内聚集，从而决定毒性的大小，在溶液中，透过细胞膜的金属是毒性形态，非脂溶性金属在膜表面分解成金属离子，再透过膜，集聚在生物的体内，并与阳极溶出伏安法中的络合物分解成金属，蓄积在电极上，再加以测量。

2.5生物法

2.5.1酶抑制法

酶的内部有一个活性酶中心，酶的活性受活性中心的影响。当重金属元素与酶活性部位的活性源结合时，酶失去活性或改变其性质，导致酶系统中显色剂的颜色、电导率等变化。由于酶系中量的变化，得到重金属物质的种类和含量。酶抑制法仅需少量样品即可完成检测，检测速度快，外部污染低，常用于重金属元素的现场检测。

2.5.2免疫分析法

免疫测定法特异性很强，针对性很强，可以快速检测出样品中金属离子的含量和形态。首先使用合适的化合物，化合物和金属离子进行反应，化合物后出现新的金属组，然后新组附着在载体蛋白上，出现免疫原性。

微波消化器出现后，食物中金属元素的消化变得容易了。微波消解器可以通过绝缘分解金属复合物，用能量照射测试材料，加热电解液使其分离。微波消解对供试品中的硒、砷、汞等元素不破坏，效率高，反应物少，对环境无危害，因此常用于食品金属元素的检测。但是，在消解样品时，微波脱除法必须在检测前与喷酸等其他方法结合，以确保完全消解，但对于金属元素汞，脱酸温度是必要的，以防止高温逸出，这可能会对造成丢失等问题，并对检测内容带来一定的影响。

2.5.3滤膜过滤技术

金属离子的游离态与不稳定的金属颗粒有明显的区别，因此可以根据不同金属离子在滤膜中的渗透性来识别颗粒的种类和数量。例如，过滤膜技术可用于分离中草药中的铁、铜、锌等元素，进而对金属的性质和含量进行检测。

如果金属元素对人体是必需的，那么它在溶液中比不溶对人体更有用。膜过滤技术可以分析金属元素的溶解度，获得金属元素的具体作用。

虽然膜过滤技术对金属元素有很好的分辨率，同时，具有精度高，操作更容易的特点。但由于膜的成本较高，膜技术的应用范围有限，一般不采用膜过滤技术进行检测。

结语

金属元素是人体的重要组成部分。金属元素的形状和含量影响人体对金属元素的吸收。因此，对金属元素形状的研究是当前研究的重点内容之一。目前，由于环境影响，部分食品中的金属含量超标，因此检测食品中的金属元素非常重要。从检测过程分析，生物检测方法是为未来发展，符合环保理念和检测所需时间。未来需要加大对生物检测方法的投入，并争取尽快发现准确率高、成本低的诊断方法。

参考文献

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