食品中重金属和农药残留检测方法的比较与评估

◎ 闫泽华

（河南质量工程职业学院，河南 平顶山 467000）

食品作为我们日常生活中不可或缺的一部分，其质量和安全性对我们的健康至关重要。然而，食品中存在的重金属和农药残留问题已经引起了社会大众的广泛关注和担忧，这些问题对人类健康和环境产生的潜在影响已经成为全球性的重大问题。重金属是一类具有毒性的金属元素，如铅、镉、汞等，它们广泛存在于各种环境中，并通过食物链进入我们的食品中。长期摄入含有重金属的食品会对人体健康造成严重危害，包括神经系统损害、肝脏和肾脏功能受损等。农药残留则是由于农业生产中农药的使用导致农产品中残留化学物质，摄入农药残留超过安全标准的食品会对人体健康产生危害，包括慢性中毒和免疫系统紊乱等。食品安全监测是指对食品中的重金属和农药残留进行定期、系统和全面的检测和评估，其目的在于确保食品符合相关的安全标准和法规，保障公众的健康和安全。

1 食品中重金属检测方法

1.1 传统方法

食品中重金属检测的传统方法主要包括原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy, AAS）、原子荧光光谱法（Atomic Fluorescence Spectroscopy, AFS）和电化学分析法等。

1.1.1 原子吸收光谱法（AAS）

AAS是一种常用的重金属检测方法，基于重金属原子对特定波长的光的吸收度进行分析。①AAS对于痕量重金属具有较高的灵敏度，能够检测到低浓度的重金属。②AAS具有较好的选择性，能够准确测定特定重金属元素。③AAS具有较高的准确性和可靠性，广泛应用于食品中重金属的定量分析。然而，AAS仅适用于常规的重金属分析，无法同时测定多种重金属元素[1]。

1.1.2 原子荧光光谱法（AFS）

AFS是一种基于原子荧光现象的分析方法，通过激发和测量被分析样品中重金属原子发射的荧光信号来定量分析重金属含量。①AFS对于痕量重金属具有高灵敏度，能够检测到极低浓度的重金属。②AFS具有较好的选择性，可以准确测定特定重金属元素，同时可测定多种重金属元素，具有较高的分析效率。然而，AFS仪器较为复杂，需要高水平的操作技术和维护，成本较高。

1.1.3 电化学分析法

电化学分析法是一种基于电化学反应原理进行分析的方法，主要包括阳极溶出电化学分析和常规电化学分析。①对痕量重金属具有较高的灵敏度，能够检测到低浓度的重金属。②对不同重金属元素具有一定的选择性，可以定量测定特定元素。③仪器相对简单，操作容易，成本较低。通常具有较快的分析速度，适用于高通量分析[2]。

传统的食品重金属检测方法，对食品安全监测和质量控制具有重要作用,然而，传统方法存在局限性。因此，随着技术的不断发展，新兴的分析方法和技术逐渐应用于食品中重金属的检测和分析。

1.2 现代技术方法

①电感耦合等离子体质谱法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry，ICP-MS）。是一种高灵敏度的分析技术，结合了电感耦合等离子体发射光谱和质谱技术，能够快速、准确地测定多种元素的含量。②原子力显微镜（Atomic Force Microscopy, AFM）。是一种高分辨率的显微镜技术，可以直接观察和测量食品样品表面的微观形貌和结构。③X射线荧光光谱法（X-ray Fluorescence Spectroscopy, XRF）。是一种非破坏性的分析技术，利用样品受到X射线激发后发射的荧光光谱来测定样品中元素的含量。

现代技术方法在食品重金属检测方面具有重要的应用价值。它们具有更高的灵敏度、多元素分析能力、高分辨率和非破坏性等优势，有助于准确评估食品重金属的含量和分布情况，确保食品安全和质量[3]。

2 食品中农药残留检测方法

2.1 传统方法

食品中农药残留检测是确保食品安全和消费者健康的重要环节。在传统的农药残留检测中，主要使用的方法包括色谱法、质谱法、光谱法和生物学法等。

2.1.1 色谱法

①高效液相色谱法（HPLC），是最常用的农药残留检测方法之一。它通过将样品中的化合物分离并在色谱柱上进行定量分析。②气相色谱法（GC），多用于检测挥发性和半挥发性农药。③薄层色谱法（TLC），是一种简单和经济的检测方法，在涂有吸附剂的玻璃板上检测农药残留[4]。

2.1.2 质谱法

质谱法可以进一步确定和鉴定农药残留物的结构和特性。质谱技术包括质谱联用技术，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）。

2.1.3 光谱法

紫外-可见光谱法（UV-Vis），基于样品中农药的吸收光谱特性进行定量分析。

2.1.4 生物学法

酶联免疫吸附测定法（ELISA），通过抗体与农药残留物结合来实现检测。其方法具有快速、高灵敏度和特异性的优点。

2.2 现代技术方法

2.2.1 液相色谱-质谱联用（LC-MS）

该方法结合了高效液相色谱（LC）和质谱（MS）技术，具有高灵敏度和高选择性，能够同时检测多种农药残留物，并提供定量和定性分析的结果。

2.2.2 毛细管电泳（CE）

CE是一种基于电荷和大小分离物质的技术，具有高分辨率和快速分析的优势。在农药残留检测中，它可以用于分离和定量分析农药残留物。

2.2.3 表面增强拉曼光谱（SERS）

SERS是一种基于光谱技术的表面增强技术，可以提供高灵敏度的分析结果。这种方法可用于检测农药残留物，并且对样品处理要求较低[5]。

现代技术方法具有更快的分析速度和更高的准确性，可以提供即时和可靠的检测结果，也可以同时检测多种农药残留物，提高了检测效率。同时，它具有较高的灵敏度，能够检测到极低浓度的农药残留物[3]。此外，现代技术方法所需的样品量较少，减少了对样品的需求和浪费，可以与自动化设备结合使用，实现高通量的样品分析。

3 重金属和农药残留检测方法的评估和考量

3.1 重金属和农药残留检测方法的评估指标

快速性和自动化程度是评估重金属和农药残留检测方法的重要指标。

3.1.1 快速性评估

（1）分析时间。评估方法的快速性可以通过分析时间来衡量，比较不同方法在相同样品条件下所需的时间，较短的分析时间意味着方法更快速。

（2）并行性。方法的并行性是指能否同时处理多个样品。一些现代技术方法可以使用高通量设备或多通道系统实现多个样品的并行分析，从而提高分析效率。

（3）样品前处理时间。快速方法通常需要较少的样品前处理步骤和时间。通过评估方法所需的样品前处理时间，可以比较其在样品制备阶段的效率。

3.1.2 自动化程度评估

（1）自动化设备。评估方法的自动化程度可以通过使用自动化设备来实现。自动化设备可以实现样品进样、液体处理、分离和检测等步骤的自动化，减少操作员的干预，提高分析效率。

（2）软件控制。一些现代技术方法配备了专用软件，可以对仪器进行远程控制和数据管理。评估方法是否具备这些功能，可以反映其自动化程度。

（3）样品处理量。自动化方法通常具有较高的样品处理量，能够同时处理大量样品，从而提高分析效率。

3.2 重金属和农药残留检测方法的评估考量因素

3.2.1 设备评估

（1）技术需求。评估方法的设备要求，包括仪器设备、分析仪器和相关设备等。通过了解设备的规格、功能和性能，能够判断其是否满足检测需求。

（2）仪器可用性。该因素主要考察评估方法所需仪器设备的可用性和市场供应情况，确保设备易于获得并具备维护和技术支持。

（3）适用范围。该因素主要考虑设备的适用范围和灵活性，保证其适用于不同类型的食品样品和不同残留物的检测。

3.2.2 成本评估

（1）仪器成本。评估所需仪器设备的购买成本，包括仪器本身的价格以及可能的附加设备和配件的成本。

（2）操作成本。考虑仪器的维护、校准和保养成本，包括所需的耗材、试剂和标准品的费用。

（3）培训成本。评估操作人员的培训成本，包括培训课程和培训人员的费用。

4 结语

综合考虑以上因素，各实验室应根据自身情况选择检测方法。对于实验室条件有限的情况，传统方法是一个可行的选择；而对于需要高通量、快速和准确分析的实验室，现代技术方法则是更合适的选择。此外，实验室也可以将传统方法和现代技术方法结合使用，以满足不同类型食品样品的检测需求。总之，现代技术方法在食品中重金属和农药残留检测方面具有广阔的前景和应用潜力，通过不断的创新和研究，我们可以期待更高效、更准确、更快速的检测方法，为食品安全提供更有效的保障。未来的研究应关注新型检测技术的发展、多残留物检测、快速检测技术、数据分析和处理，环境友好方法以及标准化和法规要求的提升，这些研究方向将有助于提高食品中农药残留检测的准确性、快速性和环境友好性，为食品安全保障提供更好的技术支持。