大米中重金属镉检测技术的研究进展
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关键词：大米；重金属镉；检测方法；快速检测
镉（cadmium）是一种通过工业生产和农业实践广泛传播 的银白色有毒金属污染物，主要应用于电池和颜料的生产 中，具有不可降解性和积聚性，是环境中毒性最强的重金属 之一。金属铬普遍存在于环境中，会通过水源、土壤、空气 流动等进入生态系统内循环，其中土壤中的镉可被水稻根系 吸收到体内，严重影响水稻的正常生长，并通过食物链对人 体健康造成危害。大米是膳食重金属摄入的主要来源，人们 食用被镉污染的大米，会出现软骨病、骨质疏松、高血压、 肺气肿等病症，还有致畸和致癌作用 [1]。近年来，对大米中 重金属镉的检测已经取得巨大进展。常规的检测方法操作繁 琐、耗时耗力且灵敏度低，难以满足要求，总结了各种常规 方法的局限性，同时结合市场上的实际需求，对大米中重金 属的快速检测技术进行概述，为快速、准确检测大米中的镉 提供依据。 1 大米中重金属镉检测的常规方法
原 子 荧 光 光 谱 法 [（9] Aomic fluorescence spectrometry， AFS）的基本原理是特定的基态吸收特定频率的辐射，其中 部分受激发态原子在激发过程中以光辐射的形式发射出特 征波长的荧光，检测器测定原子发出的荧光而实现对元素的 测定。原子荧光光谱法是目前测定镉元素含量最为优良的方
大米作为我国主要的粮食作物，种植面积广阔，其重 金属含量是一项重要的安全指标。随着金属镉污染的加剧， 进行大米中重金属镉的检测满足当前社会驾护航。目前，大米中重金 属镉检测的常规方法有石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等 离子体质谱法、原子荧光光谱法等。 1.1 石墨炉原子吸收光谱法
石墨炉原子吸收光谱法（Graphite furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS），是用电流加热原子化进行原子吸收 分析的方法。该法要用到原子化器，根据需要将石墨材料制 成管、杯等形状，使用过程中样品经原子化器全部进行原子 化吸收分析，并且避免了原子浓度在火焰气体中的稀释，因 此该法分析灵敏度得到了显著的提高。现行有效的国家标准 《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15—2014） 便采用的石墨炉原子吸收光谱法，这种方法是将大米灰化或 者酸消解后注入一定量样品液于原子吸收分光光度计石墨炉 中，采用标准曲线法定量，检出限为 0.001 mg/kg，定量限为
作者简介：张凯淇（2002—），女，汉族，河北沧州人，本科在读。研究方向：食品安全。
172 食品安全导刊 2021年9月 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
食品科技
法，它的线性范围、测定时间、灵敏度优于石墨炉原子吸收 光谱法等，但其测定结果会受到多种因素的交互影响。在原 子荧光光谱法检测技术的基础上，李金桥等 [10] 以 2%HCl 作 为酸的介质，再分别加入质量分数为 0.5% 的硫脲和 3.0 mL 的钴离子作为荧光增敏剂，与质量分数为 0.5% 的氢氧化剂 和质量分数为 3% 的硼氢化钾还原剂反应，得到了最佳镉含 量的荧光强度。 1.4 液相色谱法
0.003 mg/kg。该方法属于国家标准方法，在性能上优于其他 众多方法，用于测定痕量金属元素。测定结果准确度、灵敏 度高，精密度好，检出限低，应用领域广泛，并且可用于少 量样品的直接分析。但在称样、消化、定容、进样上机测定 等的过程中容易引起操作误差，且由于操作步骤复杂存在重 复性差、检测费用高，只能应用于单元素检测等缺点 [2-4]。彭 斓兰等人 [5] 对石墨炉原子吸收光谱法的预处理条件进行了优 化，采用超声和酸法联合提取，研究结果表明在三氟乙酸浓 度为 26 mol/L，大米与三氟乙酸的比例为 1 ∶ 20，木粉度为 100 目筛，双频超声频率为 25/40 kHz 时，检出限为 0.7 μg/L， 大大提高了检出限，且结果准确可靠。 1.2 电感耦合等离子体质谱法
液相色谱法是利用色谱柱将重金属离子与有机试剂发 生反应形成的络合物分离成单个成分，再通过检测器对其进 行检测，从而实现对重金属的一种定量分析方法。李明等 [11] 在测定食品中的重金属镉元素时，则采用的此方法。食品样 品经微波消化后用四 -（邻氯苯基）- 卟啉（T2CPP）柱将其消 化液中的镉进行前衍生，然后富集镉的络合物，以甲醇 - 四 氢呋喃（92/8）为流动相，与其络合物进行快速分离，最后用 二极管矩阵检测器进行检测。该方法具有较高的选择性与灵 敏度，具有一定的专一性，适用于重金属离子含量低的样品 检测。用此方法也可同时对多种重金属元素进行检测。
食品科技
大米中重金属镉检测技术的研究进展
张凯淇，于 泽，陈怡霏，刘 柯，张春晓，孔钦冰
（河北农业大学理工学院，河北沧州 061100）
摘 要：水稻是能量、维生素和矿物质的重要来源，也是易消化的蛋白质和碳水化合物的适度来源。我国是世界上最 早种植水稻的国家，每年有相当一部分水稻会被加工成大米。大米可补充人体所需的营养成分，提高机体免疫力。然而水 稻是吸收重金属最多的农作物之一。近年来，由于化学和环境污染，频繁发生大米镉超标事件，由此造成的重金属急性和 慢性中毒严重危害人们的健康。基于此，本文对大米中重金属镉检测技术的研究进展进行了分析，为粮食中其他重金属检 测提供一定的依据。
电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 法 [6-（7] Inductively coupled plasma/mass spectrometry，ICP/MS），是一种用来测量食品 中元素含量的理想方法，它是以独特的接口技术将电感耦合 等离子体的高温电离特性与质谱计的灵敏快速扫描的优点 相结合而形成的一种高灵敏度的光谱分析技术，它的本质是 分析样品中的质荷比来确定样品中重金属离子的含量。该方 法用于痕量分析，由于光谱干扰少、线性范围广，它最大 的优点是可以同时检测多种元素及其同位素，凌东辉等人 [8] 通过微波消除技术对大米进 行前处理，然后采用电感耦合 等离子体质谱法实现了对大米中铅、镉、铬等 13 种元素的 同时测定，各元素的加标回收率达到了 85.7%，相对标准偏 差为 0.88%，这种方法灵敏度高，检出限低，精确度高，分 析时间短，抗干扰能力强，但该法也存在应用范围较小，操 作费用较高，并要求操作者要有一定的操作经验等缺点。 1.3 原子荧光光谱法
镉（cadmium）是一种通过工业生产和农业实践广泛传播 的银白色有毒金属污染物，主要应用于电池和颜料的生产 中，具有不可降解性和积聚性，是环境中毒性最强的重金属 之一。金属铬普遍存在于环境中，会通过水源、土壤、空气 流动等进入生态系统内循环，其中土壤中的镉可被水稻根系 吸收到体内，严重影响水稻的正常生长，并通过食物链对人 体健康造成危害。大米是膳食重金属摄入的主要来源，人们 食用被镉污染的大米，会出现软骨病、骨质疏松、高血压、 肺气肿等病症，还有致畸和致癌作用 [1]。近年来，对大米中 重金属镉的检测已经取得巨大进展。常规的检测方法操作繁 琐、耗时耗力且灵敏度低，难以满足要求，总结了各种常规 方法的局限性，同时结合市场上的实际需求，对大米中重金 属的快速检测技术进行概述，为快速、准确检测大米中的镉 提供依据。 1 大米中重金属镉检测的常规方法
原 子 荧 光 光 谱 法 [（9] Aomic fluorescence spectrometry， AFS）的基本原理是特定的基态吸收特定频率的辐射，其中 部分受激发态原子在激发过程中以光辐射的形式发射出特 征波长的荧光，检测器测定原子发出的荧光而实现对元素的 测定。原子荧光光谱法是目前测定镉元素含量最为优良的方
大米作为我国主要的粮食作物，种植面积广阔，其重 金属含量是一项重要的安全指标。随着金属镉污染的加剧， 进行大米中重金属镉的检测满足当前社会驾护航。目前，大米中重金 属镉检测的常规方法有石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等 离子体质谱法、原子荧光光谱法等。 1.1 石墨炉原子吸收光谱法
石墨炉原子吸收光谱法（Graphite furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS），是用电流加热原子化进行原子吸收 分析的方法。该法要用到原子化器，根据需要将石墨材料制 成管、杯等形状，使用过程中样品经原子化器全部进行原子 化吸收分析，并且避免了原子浓度在火焰气体中的稀释，因 此该法分析灵敏度得到了显著的提高。现行有效的国家标准 《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15—2014） 便采用的石墨炉原子吸收光谱法，这种方法是将大米灰化或 者酸消解后注入一定量样品液于原子吸收分光光度计石墨炉 中，采用标准曲线法定量，检出限为 0.001 mg/kg，定量限为
作者简介：张凯淇（2002—），女，汉族，河北沧州人，本科在读。研究方向：食品安全。
172 食品安全导刊 2021年9月 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
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法，它的线性范围、测定时间、灵敏度优于石墨炉原子吸收 光谱法等，但其测定结果会受到多种因素的交互影响。在原 子荧光光谱法检测技术的基础上，李金桥等 [10] 以 2%HCl 作 为酸的介质，再分别加入质量分数为 0.5% 的硫脲和 3.0 mL 的钴离子作为荧光增敏剂，与质量分数为 0.5% 的氢氧化剂 和质量分数为 3% 的硼氢化钾还原剂反应，得到了最佳镉含 量的荧光强度。 1.4 液相色谱法
0.003 mg/kg。该方法属于国家标准方法，在性能上优于其他 众多方法，用于测定痕量金属元素。测定结果准确度、灵敏 度高，精密度好，检出限低，应用领域广泛，并且可用于少 量样品的直接分析。但在称样、消化、定容、进样上机测定 等的过程中容易引起操作误差，且由于操作步骤复杂存在重 复性差、检测费用高，只能应用于单元素检测等缺点 [2-4]。彭 斓兰等人 [5] 对石墨炉原子吸收光谱法的预处理条件进行了优 化，采用超声和酸法联合提取，研究结果表明在三氟乙酸浓 度为 26 mol/L，大米与三氟乙酸的比例为 1 ∶ 20，木粉度为 100 目筛，双频超声频率为 25/40 kHz 时，检出限为 0.7 μg/L， 大大提高了检出限，且结果准确可靠。 1.2 电感耦合等离子体质谱法
液相色谱法是利用色谱柱将重金属离子与有机试剂发 生反应形成的络合物分离成单个成分，再通过检测器对其进 行检测，从而实现对重金属的一种定量分析方法。李明等 [11] 在测定食品中的重金属镉元素时，则采用的此方法。食品样 品经微波消化后用四 -（邻氯苯基）- 卟啉（T2CPP）柱将其消 化液中的镉进行前衍生，然后富集镉的络合物，以甲醇 - 四 氢呋喃（92/8）为流动相，与其络合物进行快速分离，最后用 二极管矩阵检测器进行检测。该方法具有较高的选择性与灵 敏度，具有一定的专一性，适用于重金属离子含量低的样品 检测。用此方法也可同时对多种重金属元素进行检测。
食品科技
大米中重金属镉检测技术的研究进展
张凯淇，于 泽，陈怡霏，刘 柯，张春晓，孔钦冰
（河北农业大学理工学院，河北沧州 061100）
摘 要：水稻是能量、维生素和矿物质的重要来源，也是易消化的蛋白质和碳水化合物的适度来源。我国是世界上最 早种植水稻的国家，每年有相当一部分水稻会被加工成大米。大米可补充人体所需的营养成分，提高机体免疫力。然而水 稻是吸收重金属最多的农作物之一。近年来，由于化学和环境污染，频繁发生大米镉超标事件，由此造成的重金属急性和 慢性中毒严重危害人们的健康。基于此，本文对大米中重金属镉检测技术的研究进展进行了分析，为粮食中其他重金属检 测提供一定的依据。
电 感 耦 合 等 离 子 体 质 谱 法 [6-（7] Inductively coupled plasma/mass spectrometry，ICP/MS），是一种用来测量食品 中元素含量的理想方法，它是以独特的接口技术将电感耦合 等离子体的高温电离特性与质谱计的灵敏快速扫描的优点 相结合而形成的一种高灵敏度的光谱分析技术，它的本质是 分析样品中的质荷比来确定样品中重金属离子的含量。该方 法用于痕量分析，由于光谱干扰少、线性范围广，它最大 的优点是可以同时检测多种元素及其同位素，凌东辉等人 [8] 通过微波消除技术对大米进 行前处理，然后采用电感耦合 等离子体质谱法实现了对大米中铅、镉、铬等 13 种元素的 同时测定，各元素的加标回收率达到了 85.7%，相对标准偏 差为 0.88%，这种方法灵敏度高，检出限低，精确度高，分 析时间短，抗干扰能力强，但该法也存在应用范围较小，操 作费用较高，并要求操作者要有一定的操作经验等缺点。 1.3 原子荧光光谱法