食品中重金属元素检测方法研究进展

肖猷雷 周俊帆 黄夏 侯军 任理顺

随着社会经济的发展和生活水平的不断提升，食品安全成为人们日常生活中重点关注的问题。食品中的重金属元素是影响食品安全的主要因素，人体通过食品摄入过多的重金属，会严重威胁到身体健康。因此，探索食品中重金属元素检测方法对保障人体健康具有重要意义。基于此，本文分析和阐述了食品中重金属元素的常规检测方法和快速检测方法，以期为食品行业的重金属元素检测提供有效参考。

一、食品中重金属元素的常规检测方法

1.原子吸收光谱法（AAS）。在食品重金属元素的检测方法中，AAS是目前应用最为普遍的一种检测方法，其原理是以待检测元素的原子及特征谱线的吸收强度来分析食品中含有的元素量。根据不同试样原子化方法，可以将ASS细分为FAAS、GFAAS、HAAS以及CVAAS。AAS检测方法具有选择性强、灵活、准确性高以及适用范围广等优势，被广泛应用于食品中重金属元素的检测。不过，AAS检测法只能单次对单种元素进行检测，在检测难溶元素的过程中也存在一定的困难，主要用于肉类、水产品以及农产品食品的重金属元素检测。本文利用不同的AAS检测方法对水产品、肉制品以及大米中的重金属元素进行检测，具体检测结果如表1所示。

2.原子熒光光谱法（AFS）。AFS法是通过测量待测元素的原子蒸汽在激光照射下产生的荧光强度，来确定被测溶液中待测元素的含量。这种检测方法相对于AAS法具有检出限更低、更灵活、基体效应更小、线性范围更宽等优势，缺陷在于只能检测出容易挥发的重金属元素，如汞、砷等元素。以AFS检测香料中铅元素的含量为例，香料中铅元素含量在0-20μg/kg的情况下，具有良好的线性关系，具体检测结果如表2所示。

3.X射线荧光光谱法（XRF）。XRF法的原理在于利用样品中的待检测元素对X射线的吸收，随着样品中的成分及含量的变化来定量或定性测试样品中的成分。杨振等采用XRF法对稻谷中的Cd、Pd、As、Se元素含量进行检测，当稻谷中Cd元素含量为0.1-0.6mg/kg时，该检测方法的结果与AAS检测方法的结果误差低于20%，因此检测的精准度较高。本文采用XRF法对大米中的镉元素含量进行检测，检出限和定量限能够满足大米中镉元素含量的标准，具体检测结果如表3所示。

4.紫外-可见分光光度法（UV-Vis）。UV-Vis法的基本原理是对被测量材料的紫外线-热成像的吸收水平进行定量分析，利用显色剂和重金属单质所进行的光化学反应产生彩色的金属化合物，再通过溶液的色泽、含量变化对重金属单质浓度进行定量分析。UV-Vis法操作简便，不必经过繁琐的消解操作，但要求显色的产物必须具备稳定性，并且部分的特征性显色剂很难获取，检出限较高，不适合对痕量重金属进行检测。

5.电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）。ICP-OES法通过对以等离子体为原子发射光谱的研究，在空气介质中被进入等离子体焰以后，由于高温的化学惰性而挥发，从而释放出元素的特征谱线，再根据元素特征谱线的强度完成待测物质的定量分析。ICP-OES方法具有灵敏度高、影响因子小、线性范围广的优点，能够用于除镉元素和汞元素之外的大部分金属元素的检测。本文利用ICP-OES法对糖果中的Pb、Cd等重金属元素进行检测，结果表明这种检测方法的精确性较高，具体检测结果如表4所示。

6.电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。ICP-MS法是利用高频电感耦合所产生的等离子体放电的光源，对质谱进行分析，并确定待测元素的质量。这种检测方法具有精确性高等优势，可以同时对多种金属元素进行检测，但由于检测设备的成本高而无法被广泛普及应用。本文通过ICP-MS法对谷物中的As、Hg、Pb、Cd含量进行检测，结果表明谷物中这4种金属元素的含量均符合相关标准，具体检测结果如表5所示。

二、食品中重金属元素的快速检测方法

目前针对食品中重金属元素的快速检测手段通常只能对重金属元素进行定性或半定量分析，检测的灵活性和准确性相对于常规检测方法较低，但也具备简单、快速、成本低等优势，主要用于食品中重金属元素含量的快速检测，能够起到一定的预警作用。

1.试纸法。试纸法的本质是一种化学比色法，其原理是将具备特效显色反应的显色剂放置在试纸上，通过重金属与试纸上的显色剂发生颜色变化，并对比色彩标准卡，从而进行重金属的定性或半定量分析。这种检测方法具有快速、简单、成本低等优势，可以用于食品中铅元素的检测，但也具备检出限高、灵活性差、试纸种类有限等缺陷。

2.适配体技术。适配体在通过体外筛选技术之后所选取的各项物质具有较强的特异性和亲和性，由于能够和金属离子进行融合，因此可将其看作一类化学抗体。该测定方法的基本原理是立足于抗体和抗原的融合进行测定，具有很大的特异性、灵敏度和安全性，可以应用于农产品中的重金属测定。

（1）核酸适配体检测技术。核酸适配体是一种具有特异性识别作用的核酸分子，能够与重金属离子快速融合，从而快速、准确地检测出重金属类别。该技术具有靶标广泛、成本低、容易合成、操作简单等优势，能够实现迅速检测，但由于适配体会受到自身特性的局限，因此在特定生理条件下才能充分发挥出其活性，在较为复杂食品的重金属检测中无法被广泛使用。

（2）电化学适配体检测技术。这种检测技术主要立足于适配体与重金属结合所产生的空间结构变化，进而出现电流信号的转变，使得待测物与信号之间建立起联系。这种检测技术具有灵活性高、特异性强、精准度高等优势，具有较广的应用前景。

3.酶联免疫吸附检测技术（ELISA）。ELISA检测技术最早在20世纪70年代被提出，其原理是将抗原抗体的特异性免疫反应与酶对底物的高催化反应相结合，具备特异性强、灵活性高、操作简单、检测迅速、成本低等优势，能够满足大量的金属元素检测。ELISA检测技术主要有四个步骤：一是对检测样品进行预处理；二是将重金属与人工抗原进行合成；三是对特异性抗体进行制备；四是选取合适的ELISA检测方法。本文利用ELISA检测技术对大米中的镉元素进行检测，检测结果与AAS法的检测结果相差不大，表明这种检测技术具有较高的精确性，可以用于对样品中金属元素的快速检测，具体检测结果如表6所示。

不过，将ELISA分析技术用于食物中的重金属单质分析，仍然存在着食品原料复杂、预处理技术滞后、重金属分离效率低下、人工抗体制备耗时长、抗体和金属分子的交换反应多等缺点，所以必须继续增强抗体的特异性，从而增强分析技术的真实性和准确度。

4.酶抑制法。这种测定手段在食品重金属检测中需要用到较多的蛋白酶，以葡萄糖氧化酶为主，具备检出限小、重现度高、稳定性好、选择性高等优点。

通过将葡萄糖氧化酶放置在Nb-SWVNTs上，制作出一种酶电化学生物传感器，利用这种传感器对Hg和Pb进行检测。检测结果表明，这种传感器对两种金属元素的抑制存在可逆和竞争性，Hg的抑制常数为169μmol/L，Pb的抑制常数为370μmol/L，具有线性范围较高、稳定性强、成本低的优势。将这种检测方法应用于食品中重金属的检测，需要关注重金属的特异性以及酶的稳定性，还需要对预处理方法进行优化和完善，减少复杂样品对检测结果的干扰，从而提高食品中重金属的提取效率等。

三、食品中重金属检测技术的发展态势

一是从单一金属元素的检测技术向多元素检测技术发展。例如，在常规的检测方法中，AAS法只能对单一金属元素进行检测，而现阶段广泛应用的ICP-OES法和ICP-MS能够对同一样品的多种金属元素进行检测。

二是不仅需要对食品中重金属的种类和含量进行检测，还要对食品中重金属元素的结构和形态等进行深入分析。食品中不同形态的重金属在人体摄入中最为直观的反映在于人体摄入的难易程度，同时也与重金属的毒性紧密相关，这就要求不仅对重金属的种类和数量进行检测，同时也要深入分析重金属的结构和形态。

三是先进的检测技术能够在一定程度上转变食品中重金属检测的方法，例如最新的激光技术以及光谱设备的发展能够对食品中金属元素进行定性和定量分析，实现对检测样品的迅速、在线检测，不仅具有较高的灵活性，还能实现对多种金属元素的同时检测。此外，快速检测方法所需的检测资源不断丰富，在日益成熟的检测技术加持下，能够广泛应用于食品中的重金属检测，并发挥出其应有的作用。

作者简介：肖猷雷（1994-），男，汉族，重庆黔江人，大学本科，助理工程师，研究方向为产品质量检验检测。