原子吸收光谱法在食品重金属元素检测中的应用及实践探讨

◎ 郭雪梅，黄星琳

（1.柳州市质量检验检测研究中心，广西 柳州 545000；2. 河池市食品药品认证审评中心，广西 河池 547000）

随着我国经济的发展，人体中的重金元素摄入量也在不断增加。如果人体中重金属元素过量，会严重影响人的生长发育以及新陈代谢，甚至可能对人体造成致命的损伤。人在成长的过程中需要金属元素，如钙、钠、镁、钾、铁、钴、铜和锌等。除了上述这些元素外，铅、汞、铬以及镉等元素如果被人们误食，将会严重影响人体的新陈代谢。人体生长所必需的金属元素在相关的食品安全标准中都有严格规定，如果这些金属元素过量存在于人们日常用的食品中，将会对人体的免疫系统造成严重的影响。就目前来看，越来越多的人关注到了食品金属元素的检测。原子吸收光谱法具有操作便捷、选择性好、精密度好、灵敏度高、准确度高、分析速度快以及应用广泛等优点，所以得到了越来越多消费者的青睐。特别是在最近几年，原子吸收光谱检测技术得到了迅速的发展。

1 原子吸收光谱法中食品重金属检测样品前处理和测定

1.1 前处理

在消解样品时，应保证试剂的纯度必须是优级纯或色谱纯，实验室用水是一级纯化水。分析器皿应选择塑料材质的容量瓶、离心管以及消解管，分析器皿在使用前要在硝酸溶液（1+3）中浸泡过夜，然后用清水冲洗4~6 次，再用超纯水润洗4~6 次后自然晾干或者45 ℃干燥处理。尽量不选择玻璃容器，因为玻璃器皿的成分复杂，在酸性条件下易与金属元素发生反应从而影响测量结果。食品安全国家标准中样品前处理的方法有微波消解法、干法灰化法、湿法消解法以及压力罐消解法，对于食品重金属检测，日常检验会选择微波消解或者湿法消解，但是湿法消解初期会产生大量有害气体，试剂的使用量大，会造成空白值偏高；所以一般选择微波消解法消化样品，因为该方法用酸量少，消解完全且样品损失少[1]。

1.2 测定

将消解后的待测试样液定容于容量瓶，对待测的目标元素按照国家标准配制相应的标准曲线系列，采用曲线法定量，计算待测溶液中重金属实际含量。

2 原子吸收光谱法的相关理论分析

原子吸收光谱法存有明显的优点，所以得到了越来越多消费者的关注。原子吸收光谱法的基本原理是对食品当中的气态原子进行一定波长的光辐射，由于各种原子中电子的能级不同，电子从基态跃迁到激发态时，并且在完成一段时间的光辐射之后，可以选择性地进行吸收[2]。试样消化液进入原子吸收光谱仪中，溶液被雾化或者原子化后，吸收特定波长共振线，得到吸光度值，再根据吸光度与浓度关系计算试样中被测目标元素的含量。因此，原子吸收光谱法在具体应用的过程中，可以针对不同的产品辨别出不同的金属原子，并结合金属原子的吸收能量，区别金属的种类与含量。

2.1 火焰原子吸收光谱法

在应用火焰原子吸收光谱法检测重金属的过程中，被雾化后的食品试样溶液会被喷入到火焰当中进行原子化[3]。火焰原子吸收光谱法可以快速检测30 种以上的金属元素，在具体应用的过程中不仅可以有效降低食品检测的相关成本，还可以抵御其他因素的干扰，具有较强的安全性和可靠性，同时火焰原子吸收光谱仪在维护保养方面也相对简单。火焰原子吸收光谱法具体的原子化概率往往低于20%，所以在这种情况下，就需要比较多的食品样本溶液。

2.2 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法就是指在具体应用的过程中，通过借助电流不断加热具有高阻值石墨管上的食品试样溶液，进而将试样进行原子化，随后分析食品样本溶液中所含有的金属元素。石墨炉原子吸收光谱法可以有效提高原子化效率，相较于火焰原子吸收光谱法的20%来讲，石墨炉原子吸收光法的原子化是火焰原子化器的100 ～1 000 倍，原子化率高。石墨炉原子吸收光谱法在对金属元素进行测试的过程中，还可以减少火焰对于原子的稀释作用，进而提高测试的灵敏度以及反应度[4]。就原子吸收火焰法来说，石墨炉法的检出限低，对于检测含量低的样品具有较大的优势，它既可以减少样本的成本和数量，还可以扩大应用的领域范围。石墨炉原子吸收光谱法检测的金属元素范围有限，还需要花费检测工作人员大量的时间和精力。就目前来看，人们更加倾向于将火焰原子吸收光谱法与石墨炉原子吸收光谱法两者进行综合应用，从而互相补足其缺点。

2.3 冷原子吸收光谱法

在常温下，金属元素汞是液体，容易挥发。由于汞蒸气对波长253.7 nm 的共振线具有强烈的吸收作用，相关工作人员通过酸消解样品使汞转化为离子状态，在强酸介质中以氯化亚锡还原元素汞，载气将元素汞吹入测汞仪，从而进行重金属元素的分析测定。这样不仅可以实现对食品当中汞金属元素的定量分析，还可以实现对食品当中金属元素的定性分析。食品中的金属汞常以化合物的形式存在，所以食品检测工作人员还需借助还原剂将食品中的汞化合物还原为金属汞。在对食品进行重金属元素检测的过程中，如果食品中含有过量的汞元素，就可以选择冷原子吸收光谱法。

3 原子吸收光谱法在食品重金属检测中的具体应用

3.1 蔬菜、水果中重金属的检测

在我国人们生活水平不断提高的背景下，部分生产商家为了获取更多的经济效益，降低成本，提高利润，减少病虫害对蔬菜、水果的影响，会使用大量的农药，结果导致生产的蔬菜、水果中有农药残留。大多数农药都含有铅、汞、铬和镉等金属元素，这些金属元素一旦被人们误食，会严重影响人体的各项机能，可借助原子吸收光谱法对蔬菜、水果中的重金属进行检测。通过应用原子吸收光谱法检测蔬菜水果中的重金属元素，既可以保障蔬菜水果的安全性，同时可以有效杜绝重金属元素对人体的伤害。

3.2 肉及肉制食品当中的重金属元素检测

人们的日常生活离不开肉制品，肉制品中含有一些锌或铁元素，这些元素对人体有利。但是不同的肉制品或同一类型的生物体内所含有的金属元素不相同。所以针对这种现象，消费者通过应用原子吸收光谱法可以有效检测肉制品中的重金属元素含量，从而进行合理的选择和判断。例如，家猪和野猪生长方式、生活环境有很大区别，所以家猪与野猪肉中的锌元素以及铁元素含量有较为明显的差别。消费者可借助原子吸收光谱法精准地判断两者肉中所含有的铁元素和锌元素。此外，借助原子吸收光谱法不仅可以检测猪体内的金属元素，还可以了解猪肉的营养价值，为人们高效利用猪肉奠定良好的基础。为了提高检测结果的准确性，人们可以辅助应用其他检测方法[5]。在进行重金属检测的过程中，可以应用原子吸收光谱法，辅助增加悬浮液检测方法。随着我国时代的进步，社会的发展，食品安全检测技术也在不断发展，原子吸收光谱法在检测食品重金属领域得到了大量的应用。原子吸收光谱法不仅可以有效预防一些重金属含量比较高的肉制品进入市场，还可以帮助消费者合理选择市场上的肉制品，进而为消费者的身体健康保驾护航。

3.3 水产动物及其制品中重金属的检测

生活中，人们会经常食用水产动物及其制品，水产动物种类繁多，但是具有食用价值的主要有鱼类、鲸类、甲壳类、软体类和海龟类，其脂肪含量低，具有丰富的蛋白质和维生素A、维生素D。无论是淡水鱼类还是海产类，重金属污染都比较严重，常见的有汞、铅、铬、镉元素等重金属元素。重金属通过食物链进入人体，不断在人体内蓄积，并与人体内的蛋白质发生反应，危害人体健康。与火焰原子吸收光谱法相比，石墨炉原子吸收光谱法标准曲线系列浓度低，故选用石墨炉原子吸收法检测重金属含量低的样品更加准确。随着人们生活水平的提高，相关部门要加强进口以及对本土水产动物安全风险的监测，只有检验合格的绿色水产品，才可以进入市场流通，继而保证消费者的健康安全[6]。

3.4 粮食当中重金属的检测

粮食中存在镉、汞、砷和铬等重金属污染，其中又以镉污染为首。在农作物的生长发育过程中，许多工业废气由于自然沉降将重金属蓄积于土壤中；工业废水排入地表水或者渗入地下水，污染了水源和土壤，再通过灌溉、种植等途径，使农作物在生长过程中对重金属进行富集。这些重金属元素的存在不仅会影响农作物的生长和发育，还会对人体造成较为严重的损害。《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）规定，稻谷、糙米、大米中镉的限量值不能超过0.2 mg·kg-1。食品重金属检测人员在应用原子吸收光谱法进行检测时，还可以依托其他的辅助方法进行重金属元素的检测，如电感耦合等离子体质谱法、等离子体发射光谱法等。采取不同的检测方法对食品中不同的重金属元素进行检测，所得结果的精准度也存在着一定的差别。例如，与其他检测方法相比，石墨炉原子吸收光谱法检测的金属镉元素含量精准度较高；而在对食品中的金属铝元素进行检测的时，应用石墨炉原子吸收光谱法的精准度相对较低。因此要强化粮食产品的质量安全监督和国家粮食储备专项抽检检测，切实守护好广大消费者的“米袋子”。

4 结语

在科学技术不断进步与发展的当下，人们在对食品当中的重金属元素进行检测时，要严格按照国家相关标准认真处理样品，了解掌握好原子吸收光谱仪的原理以及实际检测过程中的正确使用仪器操作。通过借助原子吸收光谱法，既提高了重金属元素检测的效率，同时提高了重金属检测的精准度，所以原子吸收光谱法值得在食品重金属检测方面进行推广和应用。