食品中金属元素的检测方法

食品中金属元素的检测方法

近年来随着工业技术的发展，有越来越多的农药化肥用于农业耕作中，这导致一些有害金属元素如铅、镉、铜、汞等进入食品中。这些金属元素随食物进入人体内，会转变成具有高毒性的化合物。而且多数金属具有蓄积性，半衰期较长，能产生急性和慢性毒性反应，还有可能产生致畸、致癌和致突变的作用。自我国加入WTO后，食品安全受到了政府和人民更广泛的关注，而食品中有害金属元素的检测问题也变得日趋重要。目前常用于食品中金属元素的检测方法有物理法、化学法及生物法，以下将分别进行介绍。

物理法

1、光谱法

（1）原子吸收光度法

原子吸收光光度法（Atomic Absorption Spectrometry,AAS）是基于被测元素基态原子在蒸气状态对其原子共振辐射的吸收进行元素定量分析的一种方法。AAS具有灵敏度高

（ng/mL-pg/mL、准确度高、选择性高、分析速度快等优点。但是，AAS也存在不足，即不能多元素同时分析。

AAS是国家标准所规定的用于检测砷（GB/T5009.11-2003）、铅（GB/T5009.12-2003）、铜（GB/T5009.13-2003）、锌（GB/T5009.14-2003）、镉（GB/T5009.15-2003）、汞

（GB/T5009.17-2003）等元素的方法。B.Demi等人使用AAS检测面包中铁、铜、锌、铅和钙等金属离子的含量，测出了这些离子的平均含量，取得了满意的结果。

(2)原子发射光谱法

原子发射光谱法（Atomic Emission Spectroscopy,AES）是根据原子或离子在电能或热能激发下离解成气态的原子或离子后所发射的特征谱线的波长及其强度测定物质的化学组成和含量的分析方法。

AES操作简单，分析速度快；具有较高的灵敏度（ng/mL-pg/mL）和选择性；试剂用量少，一般只需几克至几十毫克；微量分析准确度高；使用原子发射仪测定，仪器较简单；可以定性及半定量的检测食品中的金属元素。

在《2005年最新国家食品生产认证与质量检验标准实施手册》中规定使用AES检测食品中的微量金属元素。在实际应用中，AES常与电感耦合等离子发射技术（ICP）结合使用，以达到更好的效果。

(3)原子荧光光谱法

原子荧光光谱法（atomic fluorescence spectrometry,AFS），是依据气态原子在辐射激发下发射的荧光强度来进行定量分析的方法，通常使用的仪器是原子荧光光度计。

AFS的主要特点是检出限低、灵敏度高，检测限可达pg/mL。而且AFS还具有谱线简单、干扰小、线性范围宽、易实现多元素同时测定、所用试剂毒性小、便于操作、实用性较强等一系列优点。但是AFS也存在一些不足，即在使用的时候会存在荧光淬灭效应、散射光干扰等问题，这导致在测量复杂试样或高含量样品时会遇到困难。因此，AFS的应用不如AAS和AES广泛，但可作为这两种方法的补充。

在国家标准中，AFS是规定使用的测定水中汞含量（NF/T90-113-2-2002）、果品制品中硒含量（GB/T5009.93-2003）以及食品中锡含量（GB/T5009.137-2003）的检测方法。Taicheng Duan等人使用氢化物发生AFS的方法检测茶叶中的痕量金属镉的含量，证实了该法对镉的检测限为10.8pg/mL。

(4)X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法（X-ray Fluorescence spectrometry,XFS）是利用样品被激发后所发射的x射线随样品中的元素成分及元素含量的变化而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法，其检测限可达到µg/g。

XFS具有分析迅速、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单、光谱干扰少、成本低等优点。目前被大量用于金属的无损检测、污水中金属元素的检测以及仪器的无损探视等。该法不仅可以用于检测金属元素，也可以检测非金属元素。季桂娟等人使用该法直接测定茶叶中锌、铅、铜、镉等22种元素，通过数学软件校正基体效应、元素间的谱线重叠干扰等问题，取得了较好的效果。

2、其他方法

(1)光学传感器

光学传感器是在20世纪诞生的一种分析重金属离子的方法。它是一种信号传导器，通常与对金属敏感的物质结合使用而达到检测样品中金属元素的目的。

(2)激光诱导分解光谱法（laser induced breakdown spectroscopy,LIBS）

LIBS是通过检测激光诱导产生的质子的荧光来达到定性定量检测金属元素的目的。与传统的荧光光谱法相比，LIBS的灵敏度与精确度更高。S.koch等人使用该法检测水中钴离子的含量，在信噪比为2的情况下得出其最低检出限为40mg/L。

化学法

1、双硫腙比色法

双硫腙（dithizone，即二苯基硫卡巴腙，diphenylthiocarbazone）比色法是依据双硫腙与某些金属离子形成有色络合物，再采用分光光度计进行比色的一种定性定量的检测方法。

双硫腙比色法只需要分光光度计，不需要特殊的仪器设备，现仍是基层实验室用于测定食品、水、化妆品、生物材料等样品中金属元素的常用方法。但由于该方法操作比较繁琐，稍有操作不当，易造成实验失败，试剂成本较高，检测元素种类受限制，灵敏度较低，重复性差等不足，正逐渐被其他方法所取代。

双硫腙法是国家标准规定使用的用于检测食品中铅（GB/T5009.12-2003）、锌（GB/T5009.14-2003）、汞(GB/T5009.17-2003）等金属元素的方法。同时，双硫腙法还可用于铁、铜等金属元素的测定。徐茂军利用表面活性剂Tween20的胶束增溶作用，建立了以双硫腙水相反应体系直接比色测定食品中铅的新方法。该方法中不需要使用有机溶剂萃取，同时又避免了使用氰化钾等有毒物质，取得了满意结果。

2、高效液相色谱法

高效液相色谱法（High performance Liquid Chromatography,HPLC）是基于流动相中的各组分与固定相发生作用的大小、强弱不同以致在固定相中滞留时间不同的原理进行检测的一种方法。

痕量金属离子可与有机试剂形成稳定的有色络合物，可据此使用高效液相色谱分离，紫外-可见光度检测器定性定量检测金属离子。

HPLC具有分辨率和灵敏度高、分析速度快、重复性好、定量精度高、应用范围广、可实现多元素同时测定的优点，适用于分析高沸点、大分子、强极性、热稳定性差的化合物。但是该法费用较昂贵，要用各种填料柱，容量小，分析生物大分子和无机离子困难，流动相消耗大且有毒性的居多。胡秋芬等建立以试剂2-2-喹啉偶氮）-5-二乙氨基酚（QADEAP）为柱前衍生试剂，内含2%醋酸甲醇溶液和pH4.0醋酸-醋酸钠缓冲溶液梯度洗脱为流动相，Waters Nova-Pak-C18液相色谱柱，二极管矩阵检测器，测定了食品中铁、钴、镍、铜、锌和锰，方法相对标准偏差在1.6%-3.5%之间，加标回收率在93%-107%之间。

3、毛细管电泳分析法