食品中重金属污染及检测方法研究进展*

范浩强，李东梅，张思维，李拥军，孙建云

0 引言

当前，随着我国特色社会主义法治市场经济不断健康发展，食品安全逐渐发展成为一个备受社会关注的争论焦点，同时，食品的优质种类越来越丰富，各类新的食品安全突出问题不断涌现，严重危害广大群众的身体健康。因此，保障食品安全工作尤为重要。“民以食为天，食以安为先”，食品安全突出问题始终关系广大人民群众的切身利益。1978年改革开放以来，我国特色食品行业快速健康发展，食品总量稳步快速提升，食品种类日益丰富。但各类食品安全重大事件频频发生，让许多人胆战心惊，由于食品污染导致的食品安全问题所引发的社会危害问题被频繁报道［1］。

食品中的重金属毒物污染主要是指由于环境严重污染而直接造成的各类食品中重金属毒物含量严重超标，给我们人体健康和生活带来很大的不良影响，其可能引发的各类食品安全隐患问题日益严重，成为社会公众密切关注的问题焦点。重金属会通过各种生物毒素富集作用在生物体内蓄积，再通过食物链在人体内达到很高的毒物浓度，如肉类、鱼虾等生鲜水产品中所含汞和镉的重金属盐类的平均含量，就有可能高达其自身生存环境重金属盐浓度的数百甚至数千倍。重金属物质具有较强的化学蓄积性和毒性，在人体内排泄缓慢，生物化学半衰期较长。常以慢性化学中毒和远期化学效应，如中毒致癌、致畸致药物突变及其他副作用等等为主。常见的比如Pb、Cd、Ni、Ag、Hg等四十多种，这些重金属都会不同程度的对人体健康造成危害，尤其是近年来，我国现代工业机械产业的快速稳步发展，导致生态环境和工业环境资源污染的相关问题日益严重，同时也直接导致食品加工过程中的大量重金属污染问题越来越严重，人们日常生活所需的各类食品，包括各种蔬菜水果、水产品以及肉类等，如果被污染以后，单纯通过简单清洗和用水浸泡等方式无法彻底除去其中的一些重金属［2］，随着这些重金属在人体内的不断蓄积，当达到一定剂量时就可能会对人体健康造成危害。“民以食为天，食以安为先”，保证人类食品安全，也就是切实保障了全人类整体生命健康。因此，对食品中一些常见重金属进行准确而快速的检测意义重大。

1 食品重金属污染概述

1.1 重金属污染物的来源

1.1.1 来自原材料的污染

生活中的工业三废（废气、废水、废渣）的排放会污染河流，造成水质和耕地土质污染，农业生产中用到的塑料薄膜、施用农药化肥等，除此之外，部分矿区、火山活动较为频繁的地区，重金属污染也比较严重，在这些被污染地区进行种植，很容易出现重金属植物污染的安全问题，难以有效提高这些植物的综合生长利用率，无法充分满足其实际经济发展中的需求，甚至可能会因此出现一些难以解决的安全问题［3］。例如：镉金属元素释放浓度为3 mg/kg时，可能导致土壤受到严重的镉污染，在此处种植的植物也可能会出现因重金属释放成为污染物的现象，影响着食用的安全性［4］。

1.1.2 来自加工过程中的污染

食品在加工、储存和运输、销售的过程中可能会不同程度的接触到重金属，这种重金属的污染途径在平常也较为普遍。为了让食物保持更良好的性状，有些商家会在食品在生产中，添加含有重金属的食品添加剂。正常情况下，只要符合国家规定的剂量使用就是安全的。但不排除有不法商家胡乱加量，超量使用的现象，存在健康隐患。

1.1.3 来自食品包装材料的污染

食品包装装饰材料中常常会含有一些包装重金属，比如常见的氧化铁和硫酸铝这两种存在于食品包装材料中的物质，含这两种物质的包装材料中由于其他杂质含量较高，可能会出现因为杂质控制不当而导致某些重金属杂质污染。如果食品包装材料中的某些重金属杂质含量明显超标，平时又过量使用这类包装的食物，会导致此类重金属摄入增加，那就免不了会在体内蓄积，久而久之便会危害健康。例如过量铝的摄入则会影响生殖系统、抑制骨形成、干扰大脑记忆功能、降低免疫力。如果食品生产企业无法对食品包装材料进行严格的控制，将会对食用者的生命安全造成严重威胁［5］。

1.2 常见重金属污染的种类及危害

当我们人体内大量摄入某些重金属时，这些重金属就可能会和一些构成蛋白质的物质，比如糖和酶等受体发生一系列化学反应，从而直接降低这些蛋白质的活性，甚至使酶丧失活性，同时，如果这些重金属在人体的各个器官内大量存在蓄积，就会直接导致整个人体的代谢系统受到严重破坏，进而可能引起严重人体内脏损伤。常见的各类重金属化学污染物通常包括镉、铅、砷、汞等，而这些常见重金属污染物质也有可能在我国食品工业生产、加工以及运输和销售等过程进入食品，继而导致食品重金属污染［6］。

1.2.1 汞

为一种银白色的液体碱性金属，具有易受热蒸发的化学性质，常温下的汞可以汞蒸汽。无机汞在环境中被多种微生物作用后可转化成甲基汞等有机汞，汞及其化合物被广泛应用于建筑、工农业生产和医药卫生等行业，可通过“三废”排放等污染环境，进而污染食物。食品中的金属汞几乎不被人体吸收，无机汞吸收率亦较低，而生成的有机汞的吸收率很高，甲基汞可达95%；被吸收的甲基汞大量分布到人体全身的各组织和器官，以肾和肝、脑等器官的含量最多。长期大量摄入被甲基汞污染的食品可以导致急性甲基汞中毒，甲基汞食物中毒的主要临床表现之一是中毒引起神经系统的严重损伤［7］。

1.2.2 镉

镉广泛应用于建筑油漆、塑料等工业生产中，故工业含镉“三废”的排放对土壤环境和食物的整体污染较为严重。许多土壤中的镉被植物吸收、富集后，通过食物链再进入人体。进入我们人体的镉对体内巯基化合酶氧化有较强的免疫抑制氧化作用。镉食物中毒主要是会损害人的肾脏、骨骼和消化系统。此外，镉直接干扰人体膳食纤维中铁的正常吸收和消化，加速铁血红细胞的破坏，可能会引起缺铁性贫血；儿童作为镉易吸收人群，镉大量暴露对其健康生长危害较大，近年来科学研究发现重金属镉污染，对我国儿童健康生长发育的重大危害更是需要探讨的一个重点［8］。镉会对胎儿生长发育产生影响，研究结果表明镉及汞的镉化物对哺乳动物和鸟类有一定的可能致畸、致癌和导致突变抑制作用。国际癌症研究机构将汞及镉定为国家I类一级主要致癌物。

1.2.3 铅

铅是一种毒性很大的重金属。含铅工业废水及其废渣的大量排放可直接污染水体和土壤，然后向食物链富集，污染食品。另外，农作物加工生产中长期使用大量含铅高的农药也可直接造成农作物的严重污染。在食品生产加工中长期使用大量含铅的各类食品加工添加剂或食品加工后的助剂，也有能可直接造成此类食品受到汞和铅的污染。此外，食品生产加工中的机械、管道和食用聚氯乙烯以及塑料制品中的大量含铅稳定添加剂等均可直接导致此类食品受到汞和铅的污染。大量进入人体的汞和铅主要储存在人体骨骼、肝、肾和肺及脑等人体组织中，经过长期的体内氧化蓄积，将来还会对其产生多种毒性光合作用［9］，主要是会损害人体造血循环系统、神经系统和脑及肝脏，儿童对高的铅较同龄成人更为敏感，过量饮食摄入高的铅会严重影响儿童生长发育，导致儿童智力低下。

1.2.4 砷

砷污染的工业废水，对农田水体的直接污染以及农业灌溉进入农田后对耕地土壤的直接污染，均可直接造成对水生物、微生物和其他农作物的多种砷污染。另外，食品加工过程中所使用的加工原料、化学物和食品添加剂被砷污染和被人误用，以及被砷直接污染的各类食品中所接触的原材料及加工制品也都有可能会造成此类食品的砷污染。通常砷可以直接通过皮肤异物接触、呼吸道异物吸入和控制饮食等多种方式进入人体，对人的消化系统、免疫代谢功能、皮肤、神经系统等各器官系统造成不同程度的损伤，已实验证实多种活性砷化物同样具有可导致突变性，可直接导致细胞基因突变、染色体基因畸变并直接抑制DNA细胞损伤的正常修复。

2 食品中重金属污染物的检测方法

2.1 快速检测方法

快速定量检测方法主要是为了充分适应相关产品的现场定量抽查、生产加工企业现场自查及相关产品质量进出口快速检验通关等技术要求应运而生的。各种重金属快速定量检测方法［10-14］主要类型包括有溶酶化学分析法、免疫化学分析法、生物化学传感器法、试纸分析法等，传统的各种重金属检测方法主要包括有超高原子光谱分析激光法和光度法、溶剂析出伏安法、色谱法和各种样品联用检测方法等。这些检测方法虽然一般能以相对较高的灵敏度，对各种不同环境条件样品中的各种重金属化学离子含量进行有效定量分析，但大多数都需要大型检测仪器，分析方法成本高，样品分析需要经过加热消解，分析持续时间长，难以广泛用于各种重金属的现场快速定量检测。与其他传统的检测方法相比，大部分快速检测方法虽然只能对各种食品中的重金属化学污染物进行定性（或半定量）检测，灵敏度和检测准确性也明显低于其他传统检测方法，但其仍然具有定量检测快速、操作简便、成本低廉的优点，非常适合现场快速定量检测和筛查。

2.2 常见检测方法

2.2.1 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法主要是检测食品中重金属含量常用的质谱检测分析技术。电感耦合等离子体质谱仪器的工作控制原理主要是根据被检测的元素通过一定的形式直接进入电感耦合等离子体中，在高温下快速电离并生成高频离子，产生的高频离子再经过离子光学透镜方式聚焦后进入无人四极杆质谱分析器按照固定荷质比进行分离，不仅可以按照固定荷质比比例进行半定量分析，也同时可以按照特定质量荷质所占比的固定离子质量数目比例进行定量分析。楼逸扬［15］等对北京地区常见植物车前草、苦菜、苜蓿、蒲公英和大叶荠菜等常见野菜植物中的多种重金属元素含量进行了研究，利用电子微波束的消解与离子电感器的耦合采用等离子半导体质量光谱法成功进行了铬、镉、铅、砷等多种重金属元素含量的线性测定，按照新实验法则的测定结果绘制出了标准线性曲线，得到了不同种类重金属含量元素的标准线性测量范围、线性回归方程、检出限。而马玲［16］等则利用高浓硝酸溶液采用微波消解方法进行前处理，经电感耦合等离子质谱法分析进行实验样品中6种主要重金属元素测定，结果表明，各金属元素在0.0～1.0 mg/L呈现良好的线性变化关系，相关系数均在0.999以上。检验方法检出限中镉为0.3μg/kg，铅为2.5μg/kg，镍为13.0μg/kg，铬为10.0μg/kg。相对我国标准检出偏差最大为4.5%，最小为2.1%，回收率最大为101.0%，最小为92.4%，满足了大型海鱼中6种重金属和铬元素的高度灵敏、准确度、精密度和测定度的要求。

2.2.2 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法（atomic absorption spectroscopy，AAS），即基态原子吸收光谱法，是基于待测元素的基态原子蒸汽对其特征谱线的吸收，由特征谱线的特征性和谱线被减弱的程度对待测元素定性定量分析的一种检测方法。基态原子气体吸收辐射光谱法主要类型包括采用氢化物基态原子吸收光谱法、冷化物原子吸收光谱法、火焰化物原子吸收光谱法以及新型石墨炉基态原子吸收光谱法几种检测类型，可根据采用重金属含量检测方法种类的不同，选择不同的检测方法。在我国粮食中进行重金属含量检测时期也可选择新型石墨炉基态原子吸收光谱法。雒芳［17］等采用新型石墨炉原子吸收光谱法对我国稻谷中的重金属镉含量进行了光谱测定。但是，由于该检测方法所用仪器设备成本过高，并且只会对Ca、Zn、Cu、Pb与Cr和Cd等化学元素都具有一定的化学灵敏度，所以在实际化学应用中可能存在一定的技术局限性［18］。

2.2.3 分光光度法及其他方法

目前，除了以上几种主要检测方法之外，还有原子射线吸收反射光谱法、原子荧光反射光谱法、分光光度法、示波器电极谱检测法等，检测重金属的等离子生物免疫检测也是一种新型的生物检测技术方法，与其他传统生物检测技术方法相比，具有省时、省力、费用低廉、便于随身携带、易于重复操作等诸多优点。

3 食品重金属污染防治对策

3.1 减少和降低使用有毒重金属的食品

为了有效减少和合理降低生产使用含有苯等毒素和重金属的各类食品，首先我们要从思想上高度认识，要切实加强对食品污染源头的风险控制和监督管理，严格监管食品工业生产中”三废”的废物排放；农田灌溉用水和其他渔业鱼类养殖生产用水质应严格符合国家农业相关标准规定；合理生产使用有机农药，禁止生产使用含有毒性重金属的农药，严格控制有毒重金属和其他有毒有机化合物的生产使用。另外，加强食品质量管理监督体系的建设，进一步改革和完善食品检测制度。最后，通过宣传和引导等方式，使得食品相关企业强化主体责任意识，并且对食品管理的各个环节进行严格的监管和把控，同时，引导人们正确合理的使用食品，强化养成卫生健康的生活习惯。

3.2 开展全市重金属污染累积调查，进行蔬菜水产品种安全筛选

许多科学研究结果表明，不同地区蔬菜种植品种对土壤重金属的直接吸收程度存在明显程度差异，通过选择种植合适的蔬菜品种，即使已经是受到重金属轻度污染的土壤也有可能生产出优质安全的蔬菜产品，这对于正确指导我国蔬菜产品种植产业区划合理布局建设具有重要指导意义。

3.3 建立快速、高效、高灵敏度的检测系统方法

目前，我国对食品中重金属的检测方法主要有快速检测方法［19］，包括试纸法、电极法、酶联免疫吸附法以及试剂比色法。另外，还有用于定量定性的光谱检测检验方法，包括电感耦合法和等离子半导体质量光谱法、原子射线吸收衍射光谱法、原子荧光衍射光谱法、示波器电极谱检测法等，但这些检测方法往往存在检测样品前处理复杂、仪器检测费用昂贵和送检需要大量专业技术人员才能进行技术操作等诸多缺陷。因此，为有效确保各类食品免于遭受各种重金属的直接污染，保障全体人们的健康安全，建立快速、高效、高灵敏度的检测检验方法显得极为重要。

4 结论

食品安全质量问题一直是和广大人民的生命健康息息相关的，因此我们需要不断学习提高和完善各类食品中重金属检测的水平和质量，根据需要结合不同的食品重金属元素性质确定合适的检测检验办法，提高各类食品重金属检测的精确度、灵敏度和准确度，提升各类食品安全的检测检验质量，维护广大人民的生命安全。另外，需要针对不同食品检测检验方法的优缺点，借助高效科学的检测技术得出高质量、高效率的食品检测检验结果。需要提高对各类食品中含有重金属固体残留物质的高度关注，并及时采取高效的治理措施及时予以污染防治，以污染预防为主、治理措施为辅，重点展开食品重金属污染防治治理工作，有效地避免食品重金属固体蓄积物的残留，切实有效保障广大人民的生命安全。