食品添加剂中重金属元素前处理与检测方法研究进展

何天宝

(甘肃省张掖市临泽县食品药品检验检测中心，甘肃临泽 734200)

摘　要：随着经济的高速发展，食品行业也得到了较大的创新和进步。多数厂商为改善食品的风味和外观、延长保质期等，往往会在食品中添加食品添加剂。而部分添加剂中含有重金属元素，过量添加会对人体健康会产生较大的危害。因此在食品检测中应加强对重金属元素检测，采取有效的前处理方法，提高检测准确度。鉴于此，本文主要分析食品添加剂中重金属元素前处理措施，并探究其检测技术的应用，旨在为加强食品检测安全提供借鉴和参考。

关键词：食品添加剂;重金属元素前处理;检测方法

食品添加剂在现代食品工业快速发展的过程中应用越来越广泛，部分不法厂商为降低生产成本，出现乱加、多加食品添加剂的现象，从而对消费者的身体健康产生威胁。近年来因食品添加剂引发的食品安全问题频发，如三鹿奶粉事件、苏丹红事件、染色馒头事件等，造成了极为恶劣的影响。因此在新发展时期下，对食品安全检测提出了更高的要求，尤其是对于重金属元素的检测至关重要，因此相关检测人员需要采取有效的前处理措施，应用科学先进的检测技术，保证食品安全达标。

1　食品添加剂中重金属元素超标的危害

当前我国食品添加剂共有23个类别、2 000余个品种，其中包括常见的抗氧化剂、漂白剂、着色剂、增味剂、防腐剂及甜味剂等。对于各种食品添加剂均有明确的限量规定，超出限量值则判定为不合格食品。但随着食品行业竞争日益激烈，部分不法厂商仍通过不合理利用食品添加剂降低成本，以此则会酿成安全事故，其中重金属元素的超标所造成的危害相对较大。

通常，食品添加剂中的重金属则是指比重超过4.5的金属元素，常见有铜、镉、汞、砷和铅等[1]。这一类重金属元素一旦被人体摄入，会对人体内的蛋白质产生较大的影响，诱发多种疾病，严重会导致畸形、癌变等，对肝脏及细胞等造成不可逆损坏，同时部分重金属物质通过食物进入人体后，不易被排出。当其在体内大量积累，会影响正常的生理功能，极大损伤身体健康。铅对人体的造血系统和神经系统会产生较大的损伤，会使人感到头疼头晕、失眠、食欲减退、贫血等。特别是对儿童的伤害最大，影响智力发展和生长发育。例如食品中的镉会导致人体的肾脏及消化系统受到不可逆的损伤，严重会出现吸收障碍，引起蛋白尿、氨基酸尿等疾病，同时也会导致人体骨骼疏松、甚至有致癌、致突变等作用。重金属砷主要是危害人体的消化系统，如砷中毒变现于肠胃炎，慢性砷中毒会导致皮肤色素异常，出现神经衰弱症候群等，对生命安全具有较大的威胁。汞元素中毒会入侵到人体的脑组织系统，破坏正常的生理功能，例如有机汞、无机汞以及甲基汞等，是对人体危害较大的重金属元素，影响生活质量。基于此，在新时期下应重点关注食品添加剂重金属超标问题。

2　食品添加剂中重金属元素前处理

在食品添加剂检测中，为保障待测重金属元素能够全部提取出来，便于开展检测活动，应当先进行样品前处理。根据待测样品的物理和化学性质选择合适的操作方法，目的是进一步降低损失、减少误差的出现。

2.1　湿法消解

通常情况下，对食品添加剂中的重金属元素进行前处理，可采用湿法消解方法，其是将样品与酸、碱溶液等进行混合，然后利用加热板实施赶酸处理。待剩余少量样本，经冷却后可进行定容检测。该方法在运用过程中具有程序复杂、污染隐患较大等特点，对环境会产生一定的影响。不过近年来该方法得到优化和改进，强调利用聚四氟乙烯材质的消解罐替代传统容器，并引进自动控温电热板开展消解赶酸工序，对大米等食品中的重金属元素检测可提供良好基础，有利于检测出铅元素、镉元素等，并且回收率相对较高。但在处理中样品基底容易被影响的情况，各个待测元素之间存在共存干扰，对检测试验的结果产生较大的影响。因此需要进一步开展样品萃取和纯化。例如，在测定食品添加剂山梨酸钾中的铅元素时，相关人员可在定容后的样本中加入适量的萃取剂及络合剂，从而能够消除共存元素的干扰。该方法适用于在高温下易挥发重金属元素的前处理，但如果对时间要求较短、大批量检测需求等，则该方法不适用[2]。

2.2　干法灰化处理

针对食品添加剂中的重金属元素实施前处理，可采用灰化处理，其相对于湿式消解法而言，属于干法处理措施。该方法是我国当前重金属检测前处理的推荐方法之一，符合国家相关检测标准要求。在具体操作中，相关人员需先将样本进行加热，当其呈现灰化状做冷却处置，再开展定容检测。传统的灰化处理存在比较明显的弊端，如操作方法复杂繁多，耗费时间相对较长，并且可能会导致重金属元素出现遗失等问题，同时传统灰化处理的效果相比于湿法较差。为优化这一方法，当前可在样本中润湿，加入适当量的酸性溶液，然后进行蒸干操作，有效地提高了处理效果，为提高检测准确度提供良好条件，对其处理过程进行优化，引入一次完成样品炭化和灰化的方法。如对样品进行浸湿处理，然后直接放置到马弗炉中开展消解。取出样品后加入适当体积的酸溶液，借助电热板实施蒸干，当其冷却后再进行定容检测，可达到比较优越的加标回收率。经过优化后干法处理的操作简便，有助于提高消化效率。不过该处理方法与湿式消解法相同，存在样品基底影响。为提高后续检测的精密度，应当配合共沉淀法，即是在定容后的样品中计入适当体积的共沉淀剂，保证待测元素有效富集，从而将试样中的铅、镉等离子进行捕集，能够保障检测结果的准确性得到提升[3]。

2.3　微波前处理

相比于湿法消解及干法灰化，微波前处理方式是一种新兴的技术。在高温和高压条件下，使用微波加热密闭容器将试样、酸混合液等进行快速消解。该方法的应用能够比较显著的提高前处理效率，以此保证重金属检测更加便捷、安全。当前阶段常用HF-HCIO4消化体系来检测壳聚糖中的重金属元素镉的痕量，其可实现回收率在80%以上，具有高效、快速、操作性优越等特征。除此，最近几年在食品添加剂的重金属前处理实践中，为保证待测元素更好的提取、纯化和消除基体效应等，可采用固相萃取装置，通过对重金属元素的预富集，提高前处理效果。例如将pH值参数设定为7.3，流速控制在50.0 mL/min，检测效果达到最佳[4]。

3　食品添加剂中重金属元素检测方法

经过前处理后，可对食品添加剂中的重金属元素进行检测。随着当前科学技术的不断进步，相关检测技术得到较大的优化，进一步提高检测及时性、准确性，并具有较高的灵敏度，比较常用的检测技术有以下几项。

3.1　光谱技术

光谱技术是食品检测行业中最为常见的方法之一，针对食品添加剂的检测，可应用3种有效技术，即是火焰光谱检测、石墨光谱检测以及原子荧光检测。

(1)火焰光谱检测技术。对食品添加剂开展重金属元素检测时，可有效测定六偏磷酸钠金属铁等元素。在实践中其检出率可高达0.038 mg/kg，回收率达91%～102%，符合现代检测技术标准[5]。同时将其与氢化物相关发生装置进行联合应用，能够准确测定食品添加剂中碳酸钙的铅含量。并通过生成气态氢化物的运力，顺利分离出样品中的金属离子。可实现加标回收率在93%～104%[6]。还可有效消除对基体组的干扰，保证检测结果具有较高的灵敏性和准确性。

(2)石墨光谱检测技术。该方法的应用则是利用石墨材料，将其制作形成原子化器，准确测定食品添加剂中含有的重金属元素。在操作中先将改进剂注入到样本中，能够有效实现原子化。但其检测灵敏度相比于火焰光谱检测技术要低，抗干扰性也相对较差。为优化该技术，可适当加入一定体积的基体改进剂，有助于消除共存元素产生的干扰。如在茶多酚、二氧化钛中重金属元素的测定中，运用石墨光谱检测技术，能够保障限量及加标回收率在可接受范围内。

(3)原子荧光光谱检测技术。在实际应用中，主要是借助蒸汽状态下的基态原子，在吸收特定频率后，能够激发出一定的高能态。并以光辐射的方式发射出具有相应特征的长荧光，按照其表现特点开展分析，测定重金属元素。在该技术实施过程中，大量基体元素难以进入到原子化器中，可消除基体效应。并且光谱干扰和化学干扰较小，针对食品添加剂中的重金属元素检测具有较高的准确度和灵敏度。例如针对食品添加剂焦亚硫酸钠中含有的微量砷元素进行测定时，能够实现检出率在0.4 μg/kg左右，加标的回收率达98%～100%，检测准确度较高[7]。并可与氢化物发生装置进行连用，通过添加相应的屏蔽试剂，能够消除共存金属元素的干扰性。

3.2　显色技术

检测食品添加剂中重金属元素过程中，采用显色技术主要是侧重对比显色法、分光光度法两种。

(1)运用对比显色法。即是借助硫化氢比色原理，对食品添加剂中的重金属实施比色。通常情况下，当pH值在3.0～4.0时，样本与硫化氢中的重金属铅离子会发生化学反应而呈现棕黑色，通过对比标准液测定重金属的限量。不过在实际应用过程中，由于硫化氢具有一定的毒性，因此检测过程中可能会出现其他污染带入，影响检测结果的准确性。因此在当前阶段，主要是采用硫代乙酰胺溶液作为显色剂，能够充分体现该检测技术的快捷性、简单化，而且毒性相对较小，满足食品添加剂的安全、准确检测要求。

(2)运用分光光度法。该方法主要是利用近红外-紫外可见分光光度计，有效对食品添加剂中的重金属元素实施测定。当pH值在3.8～5.1时，溴代磺酸偶氮与重金属离子可发生显色反应，一般是生成蓝绿色的络合物。同时在波长659.8 nm条件下，可应用外标法实施定量操作，保障在加标回收率在84%～100%[8]。该技术在实践应用中具有一定范围，适用性不强，但其具有较为简单的操作优势，灵敏度较高。

3.3　电感耦合等离子体-质谱法

在食品添加剂重金属元素检测过程中，运用电感耦合等离子体-质谱法，能够有效测定诸多金属元素，并且具有灵敏度高、时间短等特点。通常在应用中可实现加标的回收率在92%～109%。检测原理则是根据元素特征的强度、波长等，开展重金属元素的定性与定量检测分析。操作中先要对样品进行必要的消化处理，合理设置RF的发射功率，一般设定为1 200 W左右。同时控制雾化器的流量应在0.60 mL/min。该技术的样本回收率能够达到91%～96%[9]，满足相关检测要求。因为其能够快速、有效的检测多种重金属元素，在痕量元素的检测和分析中具有较好的适用性。

电感耦合等离子体-原子发射光谱法是将等离子体作为激发光源的原子发射光谱检测技术。按照重金属元素、特征、强度以及波长等对相对应的元素实施定量和定性测定。为提高食品添加剂中重金属元素检测效果[10]，可适当增加射频发射功率或者气流流量。该方法具有对各项元素进行快速、高效检测的优势，适用于食品添加剂盐酸中的铅、汞、砷等元素的测定。

4　结语

随着当前社会对食品安全的重视程度越来越高，食品添加剂作为一种非营养物质，主要作用是改善食品外观及风味，保障食品质量。但如果食品添加剂添加不合理，则会导致食品中的重金属含量超标，对使用者产生较大的健康威胁。因此需要充分加强对食品添加剂中重金属元素的检测。在具体实施检测技术前，还需合理采用湿法消解法、干法灰化处理及微波处理等措施，并结合食品添加剂的检测要求，选用光谱技术、显色技术、电感耦合等离子体-质谱法等，进一步提高食品添加剂检测科学性和准确性，切实保障食品质量安全。

参考文献

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63-65.