食品中重金属检测前处理技术研究进展

重金属是食品术研指密度大于4.59/cm³的金属元素，包括汞、中重展铅、金属检测究进镉、前处硒等45种。理技重金属中又有一部分金属元素可在人体内富集后产生毒性，食品术研这些金属元素称为有毒重金属。中重展重金属能通过食物链在食物中富集，金属检测究进然后进入人体，前处危害机体健康。理技目前，食品术研面对频发的中重展食品重金属污染问题一方面需要加强环境治理和保护，另一方面则要开展严格、金属检测究进规范的前处食品中重金属检测，为食品安全保驾护航。理技面对日益增长的检测需求，提高检测效率，开发便捷、高效的样品前处理方法就显得尤为重要。目前，食品中重金属检测方法主要有原子荧光法、电感耦合等离子体发射法、ICP-MS以及原子吸收光谱法。一般来说，各个检测方法或简或繁均需要对样品进行前处理，传统的前处理方法主要有干法灰化、湿法消解、微波消解和高压罐消解。据胡曙光等报道传统的前处理方法存在着一系列缺点，限制了其推广应用，如干法灰化费时、湿法消解易污染、微波消解能力弱及高压罐消解程序繁杂等。目前便捷高效的前处理方法有无需消解的直接进样、微波辅助提取、溶剂提取和光降解技术等，这些前处理技术相对传统前处理技术具有多种优点，如操作便捷、程序少、应用范围广和节约试剂环境友好等。

一、前处理方法

1、溶剂提取法

溶剂提取法是酸提取、碱提取和有机溶剂提取的统称，该法具有操作简单、成本低和污染小的优势，广泛应用于食品中重金属及其形态检测的前处理过程中。酸提取技术是通过利用硝酸、盐酸、硫酸等对金属元素的较强的溶解能力，使金属元素以盐的形式溶解于提取液中，因此能被用于仪器检测。酸提取的效率与所用酸液的浓度和种类密切相关。

目前，测定农产品中重金属的前处理的国标法是传统的微波消解法，该法存在反应条件苛刻、设备昂贵等缺点，限制了其在实际检测中的应用。李海露等将稀硝酸作为浸提液提取秸秆和稻米中的镉元素，并优化了硝酸浓度、浸提方式、浸提时间和固液比四个因素，结果显示提取率与提取液浓度呈正相关。

碱提取技术是指在含重金属样品中加入碱性提取剂，如氢氧化钠，再通过震荡、离心等步骤后得到重金属的聚合物溶液，最后利用仪器对该聚合物溶液中重金属含量进行测定。

碱提取技术能避免低价态金属发生氧化，适用于食品中铬元素的分析。SoaresM等将碱提取法应用于面包中铬含量的测定，取得了较好的结果。但碱液中重金属离子不够稳定，这在一定程度限制了碱提取法的应用范围。

定程度限制了碱提取法的应用范围。有机溶剂提取实质是一类分散液-液微萃取的方法，用于萃取食品中的重金属。李杨杨等分别采用微波消解法、乙酸提取法和BCR提取法对照研究了白酒陶瓷包装中重金属的含量和形态。结果显示，BCR提取法所得陶瓷包装中重金属形态的总量为微波消解后总量的84.9％～109.38％，且陶瓷材料长期存放含有氧化还原性物质的白酒时重金属溶出的风险较大，该法能够用于检测包装材料中重金属在白酒中的溶出规律。需要指出的是，有机溶剂提取剂的选择要根据重金属目标物的性质进行选择，比如利用两者的相似相容性或螯合作用形成沉淀物来提取食品中的重金属。有机溶剂提取法操作简单，提取液含盐量低，已在多种食品样品中获得满意的提取效果，但也存在试剂用量较大、重金属易损失的缺陷。另外，有机溶剂提取还普遍存在提取时间长，需要加以辅助技术，如超高压萃取、超声波萃取、微波萃取等方法联用来提高萃取效率。但是部分沸点较低的有机溶剂，尤其是毒性溶剂会对检测人员和食品加工过程带来健康和安全风险。

2、微波辅助前处理技术

微波辅助前处理技术是指借助微波辐射能达到加速溶剂提取目标分析物的过程。相对传统的微波消解法，该法具有操作条件温和、目标物损失少和操作便捷的优点。张朵等应用微波辅助提取工艺结合ICP-MS法检测了山茶花花粉中重金属元素和稀土的含量，结果显示该法不但前处理简单，而且方法有效、稳定性好。此外，微波氧燃烧也是微波辅助前处理的一种，尤其适用于复杂样品基质中重金属的检测，如油脂丰富的粮油、畜禽肉类食品，该法能够克服现行国标法使用的传统微波消解法消解不彻底的缺陷。MacielJV等应用微波氧燃烧法制备了鱼肉样品，并通过ICP-MS检测了镉、砷、铜、锰、镍、钴等元素的含量，方法的加标回收率大于94％。DaSilvaSV等则将该法应用于测定牛奶乳清蛋白中溴和碘元素的含量。微波氧燃烧法在处理样品过程中有机物的充分燃烧能够充分氧化，样品的中碳元素以二氧化碳排除，这样既能降低背景干扰，又有利于仪器的维护，因此，该法相对来说具有更低的检出限和更高的消解效率。据报道，微波氧燃烧在重金属检测方面的应用较少，而等多应用于食品中卤族元素的分析。

3、紫外光解技术

紫外光解技术主要基于紫外光的强氧化性来消解食品基质中的有机物，以获得无机离子的过程。该法能够有效降低复杂基质成分对目标物的干扰，但也会受到光照强度、光照时间及氧化剂等因素的影响。李万霞等将紫外光解法用于酸奶喝牛奶样品的前处理，提取其中的铅和铜，并优化了光照强度、光照时间、氧化剂的配比及用量的最优参数，在最优条件下测定牛奶中铅和铜离子的加标回收率分别为97.8％和94.0％，酸奶中铅和铜离子的加标回收率分别为97.2％和94.16％，这一结果与应用湿法消解处理所得结果一致。

4、无需消解的直接进样技术

直接进样技术是前处理技术的最新成果之一，具体来说，直接进样技术又有固体直接进样和悬浮液进样两种方式。其中固体直接进样是利用进样器把经过均质的样品直接导入电离源或原子化器中的一种进样方法。固体直接进样技术应用了直接原子化、激光烧蚀、样品直接插入等技术。该技术不但无需消解，能够有效避免样品的损失和污染，而且样品无需稀释，尤其适用于痕量目标物的分析，该前处理技术大大压缩了样品的前处理步骤，具有样品损失小、检出限低、节约试剂等优点，已成为许多分析试验室的首选前处理方法。直接进样技术已广泛应用于水产品、粮油、果蔬、茶叶、肉制品及包装材料中各种重金属，如铅、汞、锡、镉、铜、铁、镍、铬、锌等元素的测定。

KantorT和ChanGCY等均应用基于该技术的样品处理方法测定样品中的重金属含量，取得了满意的结果。邓勃对该技术的原理、应用范围和发展趋势进行了总结。据文献报道固体直接进样技术已广泛应用于果蔬、奶制品、粮油、肉品茶叶等食品中汞、铅、镉、锡、铬、铁、镍、铜等金属元素含量的测定，并取得了理想的效果。朱瑞瑞等建立了一种快速检测粮食中汞含量的方法，该法采用固体直接进样方式处理粮油样品，并将所得结果与采用国标GB/T5009.17—2014的“化学蒸汽发生一原子荧光法”的检测结果进行了对比分析，结果显示基于固体直接进样前处理的快速检测方法在重现性、准确度方面均显著优于国标推荐的方法。固体进样方式的优点很有竞争力，但该技术的进一步发展还需突破标曲制作难、样品代表性差及受热不均等瓶颈。

悬浮液进样是指将粉碎后的样品溶解在液体介质中并进行均质，然后将其直接导入检测仪器，该方法也适用于果蔬、水产品、茶叶和粮食样品的前处理。吴晨曦等开发了基于悬浮液直接进样一石墨炉原子吸收光谱检测明胶中铬含量的方法，并在制备悬浮液时考察了表面活性剂用量、定容体积比、明胶大小和用量对分析结果的影响，最终确定了各因素的最优参数。方法验证试验结果显示该法检出限低至0.001mg/kg，加标回收率范围为95％～115％，相对标准偏差小于5％，可见该法能够快速、有效地测定明胶中的铬含量。孙杨杨等也利用类似方法检测了巴戟天中镉和铅的含量，也取得了满意的结果。但悬浮液进样也存在一些缺点，如易受样品基体干扰、对稳定剂和均质方式要求苛刻等。

二、结语

目前，追求简单、快速、有效是食品重金属测定方法中样品前处理技术的发展趋势，如车载或便携式前处理设备的开发、直接进样与检测仪器的联用等技术发展非常迅速，并广泛应用于食品中重金属的检测。在样品前处理技术发展过程中，强化便捷性、提高检测效率的同时，还要重点解决重金属，特别是痕量重金属在前处理中如何进一步提高提取率和准确性的问题，这是该技术发展的重点，也是食品中重金属测定的关键环节。

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