食品中重金属检测研究

2021-11-28王喜云曹琳霞

食品安全导刊 2021年30期

王喜云，曹琳霞

（1西安市生态环境局莲湖分局环境监测站，陕西西安 710000；2咸阳市食品药品检验检测中心，陕西咸阳 713300）

作为一种环境污染物，重金属因具备长期性、隐蔽性和累积性而受到了格外关注，重金属不仅可以在环境中长期存在，而且可以由食物链进入生物体不断累积，最终对人体健康产生严重影响，甚至部分毒害效应很难被察觉。由此可以看出，对于环境介质中的各类重金属元素进行快速检测和识别非常重要。

1 重金属特征

1.1 自然性

在大自然中始终都会存在重金属，而且人们对于大自然中长期存在的重金属也具备了一定的适应能力，但是人们对于部分人工造成的重金属污染的适应难度相对较大。例如，在工业生产过程中产生的重金属物质导致的大气污染会对人体健康产生严重威胁。

1.2 有毒性

自然界中的重金属元素与食品中的重金属有害物质存在较大区别，重金属通过食物链摄入人体内后会对人体机能产生较大危害，部分重金属也具备较强毒性，可能会对人体健康产生威胁[1]。

1.3 空间分布特性

人类生存环境中的空气、食物和水中所含有的重金属都可能会最终进入到人体中，重金属污染危害范围会随其浓度的增加而不断升高。

1.4 活性和可持久性

重金属会在自然环境中持久存在，也就表示重金属污染物本身属于一种在环境中具备反应活性的物质，其可能是一种具备较强毒性的危害物质，也可能在自然环境中发生化学反应后导致环境污染。而由重金属导致的污染由于具有持续性，所以会对人类的生存环境产生严重威胁。

2 重金属检测样品前处理

重金属通常情况下是以化合态存在于食品样品中，因此在进行食品重金属检测之前需要通过前处理使重金属处于离子状态，才能进一步提升分析结果的客观性和准确性。而且通过样品前处理能够将检测结果的相关干扰因素进行有效去除，将被检测组分完整保留下来，或者是针对被检测组分进行浓缩后提升检测结果的客观性。传统的重金属检测方法主要有干法灰化和湿法消化。干法灰化主要是使有机物在高温灼烧条件下氧化分解，并最终测定剩余无机物[2]。而湿法消化主要是将高氯酸、硝酸等具有强氧化性的酸性物质添加到食品样品中，并通过加热破坏有机物。上述两种方法在食品样品重金属检测中都能够发挥出一定作用，但是也都存在各自的缺陷。

在当前的食品样品分析过程中，微波消解属于一种新前处理技术，其在实际应用过程中具有检测速度快、化学试剂消耗少、金属元素不易挥发等众多优势，针对样品进行一次处理后可以同时对几种元素进行测定。而且只需采取少量样品就能够达到较高的分析灵敏度，在各个行业的检测过程中得到了广泛应用。

3 食品重金属检测方法

3.1 新检测技术

3.1.1 酶抑制法

在测定重金属的过程中该方法主要是利用酶活性中心的巯基或甲巯基与重金属进行结合后从而改变酶活性中心的结构和性质，在此情况下酶的活性将会下降，底物-酶系统中显色剂的颜色、吸光度、pH值和电导率等都会相应发生改变，可以通过光信号、电信号或者是直接利用肉眼就可以观察到上述变化。相较于传统的检测方法，酶抑制法不仅操作简便，而且在检测过程中所需样品数量非常少，也能够实现快速检测，目前在重金属检测领域中受到广泛关注。葡萄糖氧化酶、脲酶、黄嘌呤氧化酶等在痕量重金属的测定过程中应用非常广泛，其中脲酶由于使用成本较低而得到普及推广。

3.1.2 免疫分析法

免疫分析法在实际应用过程中具备较高的灵敏度和特异性，在检测重金属离子的过程中可以按照抗体种类的不同将免疫检测方法进一步划分为多克隆抗体免疫检测以及单克隆抗体免疫检测，在检测重金属离子的过程中利用免疫分析方法需要遵循以下两个步骤：①要结合重金属离子和化合物的具体特征来选择合理络合物进行结合，才能够让其体现出一定的空间结构并产生相应的反应原性[3]；②需要在载体蛋白上连接结合后的金属离子化合物，并产生免疫原性，在整个过程中是否能够制备出具备特异性的抗体关键在于与金属离子结合化合物选择的正确性。由于免疫分析方法在实际应用过程中体现出了极强的选择性和极高的灵敏度，因此在重金属检测领域中得到了广泛应用。而且随着重组单克隆抗体构建技术的不断发展，免疫分析方法也将具备更加广阔的应用前景。

3.2 生物化学传感器

生物传感器在检测物质的过程中利用生物识别物质与待测物质进行结合后，通过信号转换器最终输出光和电信号。检测过程中利用的传感器主要有酶传感器、特异性蛋白微生物传感器以及微生物传感器等。

3.2.1 酶传感器

酶传感器在重金属检测中有许多应用。TADEUSZ等[4]在研究过程中通过在pH值敏感-氧化电极表面PVC膜上包埋脲酶之后，利用整个反应系统的电势初始下降速率进行转化后形成的抑制率数值来实现汞和其他金属离子的检测。而且通过研究发现汞离子形态不同的情况下，实际体现出的抑制效应也会存在一定的差异，对无机汞的实际检测范围能够达到0.05～1.0 μmol/L。

3.2.2 微生物传感器

研究人员针对污染区进行研究的过程中发现了一种细菌，这种细菌由于本身含有荧光基因而发出荧光，而且该细菌的荧光蛋白可以通过污染源的刺激作用而产生荧光[5]。将弧菌属细菌体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌中，利用铜离子诱导可以使细菌发光，且离子浓度与发光程度呈现正比关系。

3.2.3 特异性蛋白生物传感器

固定在电极材料上的特异性蛋白与金属离子结合后会进一步改变蛋白构象，在这一过程中产生的变化可以利用具有较高灵敏度的电容信号传感器进行定量检测，这就是特异性蛋白生物传感器在重金属检测过程中的基本原理。例如，利用特异性的汞离子与汞离子进行结合后可以对MerR蛋白进行调控。首先将通过自组织形式进行化学修饰后的硫醇金电极进行固定，随后对其实施纯化处理，最后作为工作电极，此时可以针对食品样品中的重金属离子通过流动分析系统实施分析。

3.3 试纸法

化学显色反应在重金属的检测过程中运用也比较广泛，该方法主要是利用显色剂与重金属离子的显色反应对其含量进行检测[6]。该检测方法与检测管、试剂盒和试纸等进行结合后能够针对样品中的重金属实施快速检测。利用纤维类滤纸作为反应载体，对试纸与重金属发生化学反应过程中产生的颜色变化进行观察后就可以对重金属含量进行分析，目前该方法主要是针对食品中的镉含量进行检测。