原子吸收光谱法在食品重金属检测中的运用研究

2023-09-20张爱国彭文娟

食品安全导刊 2023年9期

张爱国，张蒙，彭文娟

（1.北京慧安清检测科技有限公司，北京 101407；2.北京市产品质量监督检验研究院，北京 101300）

现阶段，常见的食品重金属检测手段较多，但从实际检测工作开展中能够看出，传统检测手段有明显的局限性。原子吸收光谱法最早出现于20 世纪50 年代，主要用途为无机元素定性分析和定量分析。正是在该项技术的帮助下，元素周期表中的大多数元素均能得到检测，实际检出限值与元素性质存在一定关系。通过该技术，可了解微量和痕量元素的含量情况，应用优势十分明显。

1 食品中重金属元素来源及危害

食品中重金属来源主要包括以下两方面：①食品加工时使用的原材料，若原材料出现重金属污染现象，会导致原材料携带大量重金属元素；②在产品生产加工过程中，常因某些必要的加工工艺方式而引入一些重金属元素，再加上废水、废气的排放，引发新的环境污染问题。常见的五大重金属污染物包括汞、镉、铅、砷、铬。近年来，人们的饮食结构发生了巨大变化，很多消费者开始提升对食品安全问题的关注度。重金属主要是通过食物链进入人体，在重金属元素影响下，会增加人体癌症、心血管等疾病的患病概率。食品种类不同，对应的重金属元素种类及含量存在较大差异，人体摄入少量重金属元素不会对机体产生太大影响，但如果长期摄入，会对人体的各个系统造成影响，严重时甚至出现中毒死亡情况[1]。

2 原子吸收光谱法的分类

2.1 火焰原子吸收光谱法

在原子吸收光谱法中，火焰原子吸收光谱法属于一个重要的应用分支。从其应用角度来看，火焰原子吸收光谱法具备较强的灵敏度和可操作特点，能在食品重金属检测方面呈现出明显优势。该方法检测流程相对完善，样品重现性好，已成为很多食品检测机构的首选方法。该方式在应用时也存在很多缺陷，其检测结果易受到温度影响，在具体检测工作中，工作人员需对火焰燃烧温度进行控制，使温度始终保持在合理范围，从而确保最终检测结果的精确性。

2.2 石墨炉原子吸收光谱法

石墨炉原子吸收光谱法进行食品重金属检测主要是依靠石墨材料制作的原子化器进行，常见的形状有管状、杯状等，通过电流加热原子化手段完成原子吸收和分析操作。该方式能实现对浓度较低的重金属元素的检测，应用范围较广。但该方法的检验流程较复杂，同时需消耗较长的检测时间，成本也比火焰原子吸收光谱法高出很多[2]。

2.3 氢化物原子吸收光谱法

氢化物原子吸收光谱法最早应用时间为20 世纪60 年代末。检测时，相关人员要做好样品处理操作，先将待测元素用硼氢化钠进行还原，得到元素的氢化物，之后将其送入到原子吸收光谱仪中进行检测，明确元素的具体含量。常见的氢化物发生器类型有两种，即双雾化型和连续分离型。原子光谱检测器分为原子吸收、原子荧光及等离子体发射光谱。具体检测时，工作人员需以氢化物发生法为基础进行样品引入，保证其以气体形式进入到原子化器中，提升样品传输效率。此外，氢化物原子吸收光谱法能做到对待测物与基体的有效分离，提升分析效果和灵敏度。

2.4 冷原子吸收光谱法

利用冷原子吸收光谱法对食品中重金属元素含量进行检测，最常见的检测材料有盐酸羧胺以及二氧化锡，尤其是在汞元素含量检测中，可保证其还原反应稳定进行。金属汞生成后，检测人员可依靠空气流方式，提升汞蒸气进入石英吸管的速度，对原子吸收量进行测量，了解食品中重金属汞的实际含量。冷原子吸收光谱法检测准确度不易受到外在因素影响，尤其是在汞元素检测方面，优势十分明显[3]。

3 影响原子吸收光谱检测方法的常见因素

3.1 样品前处理方法造成的影响

原子吸收光谱检测实验操作中，常见的样品处理方式包括干法灰化、湿法消解、微波与高压罐等。具体检测时，不同样品处理手段会对分析准确度产生不同影响。例如，干法灰化法酸的用量不多，但消耗的处理时间较长，如果元素具备低沸点挥发性特点，该检测手段将不适用。硝酸-高氯酸在湿法消解操作中极为常见，能在混合酸体系中发挥作用，当温度提升到一定程度后，消解速度较快，但由于氯元素存在，会对最终的分析结果产生极大影响。微波消解能对痕量元素挥发过程中产生的样品污染问题进行预防，但其应用需消耗较高成本，不能直接消解清孔，高压罐消解方式也无法对部分样品进行消解。因此，相关人员在开展重金属元素检验前，应确定重金属元素种类，从而保证检测方式的合理选择，提升检测结果的精确性。

3.2 基体干扰方面的影响

在重金属检测的过程中，存在很多干扰物质，最常见的包括氯化钠和氯化钾。为规避干扰物质的影响，工作人员可采用相应的改善手段，保证干扰物质在灰化阶段全部挥发。根据测定元素种类的不同，工作人员应做好基体改进剂的选择。例如，针对铅和镉元素的测定，需准备好相应的硝酸钯溶液，还需做好空白对照，避免其他因素对主体实验流程产生影响[4]。

3.3 分析容器产生的影响

玻璃容器与溶液金属元素易发生反应，在进行实际检测时，应尽可能应用聚四氟乙烯容器。容器使用前均需经过酸浸泡过夜，消除其他干扰的因素。在食品重金属元素检测中，分析容器的选择十分关键，若分析容器精度不足，原子吸收光谱法应用效果也会受到影响。因此，为维护最终检测结果的精确程度，分析容器应选择塑料材质，该类材质不会与样品溶液重金属元素发生化学反应。现阶段，聚四氟材料在分析容器制作中比较常见，该材料很难与重金属元素产生化学反应。当检测工作完成后，工作人员应及时开展分析容器的清洗操作，避免其表面存留大量的化学残留物。具体操作时，可先使用清洗剂进行清洗，之后再利用离子冲洗水完成二次冲洗任务，结合干燥处理模式，使检测效果得到全方位提升。

4 原子吸收光谱法在食品重金属检测中的具体运用

4.1 果蔬中重金属元素的检测

近年来，随着社会经济的持续发展，我国民众生活条件越来越好，市场中各类水果蔬菜产品也处于供不应求的状态。为降低生产成本，提升水果蔬菜产量，部分种植者会选择大量喷洒农药，虽然该操作能降低水果蔬菜病虫害的出现概率，但部分农药也会渗入到果实内部，增加农产品重金属元素含量。一般来说，果蔬中常见的重金属元素有铅、汞、镉等，这些元素会给人体健康带来极大威胁。为了使果蔬产品质量处于最佳状态，相关人员可借助原子吸收光谱法开展果蔬重金属元素含量的检测，将不合格的果蔬产品剔除出去，更好维护我国民众的身体健康。原子吸收光谱法的应用，能对果蔬中微量元素种类及含量进行检测，便于人们掌握果蔬产品微量元素含量情况，做到对产品的合理选择[5]。

4.2 粮食中重金属元素的检测

为确保粮食安全，避免重金属元素对人体产生损害，相关人员应做好粮食重金属检测工作。在粮食种植过程中，水源和土壤的影响力较大，因此需提高对水源和土壤检测的重视程度。在粮食重金属元素检测工作中，相关人员可借助原子吸收光谱法，并结合电化学法以及离子发射光谱法提升检测质量。应用的检测手段不同，检测结果也会出现一定的差异性，为保证检测结果的准确度，工作人员应根据具体情况选择最佳的检测技术。

4.3 畜禽肉制品中重金属元素的检测

在人们的日常生活中，畜禽肉制品属于重要饮食类产品。畜禽肉制品中包含的金属元素种类有锌、铁、钙等。为保证畜禽肉制品质量，在畜禽肉制品出售前，相关人员应检查其重金属含量情况。例如，家猪与野猪的生长环境不同，猪肉中铁、锌等元素含量差异明显，可利用原子吸收光谱法得到猪肉中铁、锌等元素的具体含量，便于工作人员对猪肉营养价值进行判断。检测时，为保证检测结果的准确性，工作人员可结合其他检测技术进行检测。例如，在锌元素检测上，除原子吸收光谱法外，还可增加悬浮液检测模式。除了猪肉外，该技术还能在其他肉类重金属含量检测中得到应用，避免重金属含量较高的肉类进入到销售市场，维护我国居民的身体健康。

4.4 酒水饮品中重金属元素的检测

为提升酒水饮料的口感，提升生产企业的经济效益，厂家往往会在酒水饮料生产过程中加入一些添加剂，若添加剂超量使用，易引发重金属含量超标情况，进而给人体健康带来巨大影响。现阶段，我国相关部门针对酒水饮品重金属含量的控制出台了相应标准。在其重金属元素含量检测中，原子吸收光谱法可发挥重要作用。例如，使用石墨炉原子吸收光谱法对白酒中铅含量进行检测，利用石墨管充当原子化器电流，做好待测原子加热工作，之后通过光谱照射，明确光谱吸收和发射特点，得到最终的铅含量。

4.5 海产品中的重金属检测

海产品的重金属含量远高于粮食和蔬菜，其中最为常见的重金属元素为汞和镉。实际检测过程中，相关人员可使用石墨炉原子吸收光谱法对鱼肉、鱼内脏等进行检测，鱼内脏器官的重金属元素含量明显高于鱼肉。除此之外，贝类也是常见的食用海产品之一，可采用原子吸收光谱法对其重金属元素含量检测，贝类产品中铅、镉含量较高，其内脏中重金属含量最高。