食品添加劑中重金屬元素前處理與檢測方法研究進展

何天寶

(甘肅省張掖市臨澤縣食品藥品檢驗檢測中心，甘肅臨澤 734200)

摘　要：隨著經濟的高速發展，食品行業也得到了較大的創新和進步。多數廠商為改善食品的風味和外觀、延長保質期等，往往會在食品中添加食品添加劑。而部分添加劑中含有重金屬元素，過量添加會對人體健康會產生較大的危害。因此在食品檢測中應加強對重金屬元素檢測，采取有效的前處理方法，提高檢測準確度。鑒於此，本文主要分析食品添加劑中重金屬元素前處理措施，並探究其檢測技術的應用，旨在為加強食品檢測安全提供借鑒和參考。

關鍵詞：食品添加劑;重金屬元素前處理;檢測方法

食品添加劑在現代食品工業快速發展的過程中應用越來越廣泛，部分不法廠商為降低生產成本，出現亂加、多加食品添加劑的現象，從而對消費者的身體健康產生威脅。近年來因食品添加劑引發的世界杯賽程預測問題頻發，如三鹿奶粉事件、蘇丹紅事件、染色饅頭事件等，造成了極為惡劣的影響。因此在新發展時期下，對世界杯賽程預測檢測提出了更高的要求，尤其是對於重金屬元素的檢測至關重要，因此相關檢測人員需要采取有效的前處理措施，應用科學先進的檢測技術，保證世界杯賽程預測 達標。

1　食品添加劑中重金屬元素超標的危害

當前我國食品添加劑共有23個類別、2 000餘個品種，其中包括常見的抗氧化劑、漂白劑、著色劑、增味劑、防腐劑及甜味劑等。對於各種食品添加劑均有明確的限量規定，超出限量值則判定為不合格食品。但隨著食品行業競爭日益激烈，部分不法廠商仍通過不合理利用食品添加劑降低成本，以此則會釀成安全事故，其中重金屬元素的超標所造成的危害相對較大。

通常，食品添加劑中的重金屬則是指比重超過4.5的金屬元素，常見有銅、鎘、汞、砷和鉛等[1]。這一類重金屬元素一旦被人體攝入，會對人體內的蛋白質產生較大的影響，誘發多種疾病，嚴重會導致畸形、癌變等，對肝髒及細胞等造成不可逆損壞，同時部分重金屬物質通過食物進入人體後，不易被排出。當其在體內大量積累，會影響正常的生理功能，極大損傷身體健康。鉛對人體的造血係統和神經係統會產生較大的損傷，會使人感到頭疼頭暈、失眠、食欲減退、貧血等。特別是對兒童的傷害最大，影響智力發展和生長發育。例如食品中的鎘會導致人體的腎髒及消化係統受到不可逆的損傷，嚴重會出現吸收障礙，引起蛋白尿、氨基酸尿等疾病，同時也會導致人體骨骼疏鬆、甚至有致癌、致突變等作用。重金屬砷主要是危害人體的消化係統，如砷中毒變現於腸胃炎，慢性砷中毒會導致皮膚色素異常，出現神經衰弱症候群等，對生命安全具有較大的威脅。汞元素中毒會入侵到人體的腦組織係統，破壞正常的生理功能，例如有機汞、無機汞以及甲基汞等，是對人體危害較大的重金屬元素，影響生活質量。基於此，在新時期下應重點關注食品添加劑重金屬超標問題。

2　食品添加劑中重金屬元素前處理

在食品添加劑檢測中，為保障待測重金屬元素能夠全部提取出來，便於開展檢測活動，應當先進行樣品前處理。根據待測樣品的物理和化學性質選擇合適的操作方法，目的是進一步降低損失、減少誤差的出現。

2.1　濕法消解

通常情況下，對食品添加劑中的重金屬元素進行前處理，可采用濕法消解方法，其是將樣品與酸、堿溶液等進行混合，然後利用加熱板實施趕酸處理。待剩餘少量樣本，經冷卻後可進行定容檢測。該方法在運用過程中具有程序複雜、汙染隱患較大等特點，對環境會產生一定的影響。不過近年來該方法得到優化和改進，強調利用聚四氟乙烯材質的消解罐替代傳統容器，並引進自動控溫電熱板開展消解趕酸工序，對大米等食品中的重金屬元素檢測可提供良好基礎，有利於檢測出鉛元素、鎘元素等，並且回收率相對較高。但在處理中樣品基底容易被影響的情況，各個待測元素之間存在共存幹擾，對檢測試驗的結果產生較大的影響。因此需要進一步開展樣品萃取和純化。例如，在測定食品添加劑山梨酸鉀中的鉛元素時，相關人員可在定容後的樣本中加入適量的萃取劑及絡合劑，從而能夠消除共存元素的幹擾。該方法適用於在高溫下易揮發重金屬元素的前處理，但如果對時間要求較短、大批量檢測需求等，則該方法不適用[2]。

2.2　幹法灰化處理

針對食品添加劑中的重金屬元素實施前處理，可采用灰化處理，其相對於濕式消解法而言，屬於幹法處理措施。該方法是我國當前重金屬檢測前處理的推薦方法之一，符合國家相關檢測標準要求。在具體操作中，相關人員需先將樣本進行加熱，當其呈現灰化狀做冷卻處置，再開展定容檢測。傳統的灰化處理存在比較明顯的弊端，如操作方法複雜繁多，耗費時間相對較長，並且可能會導致重金屬元素出現遺失等問題，同時傳統灰化處理的效果相比於濕法較差。為優化這一方法，當前可在樣本中潤濕，加入適當量的酸性溶液，然後進行蒸幹操作，有效地提高了處理效果，為提高檢測準確度提供良好條件，對其處理過程進行優化，引入一次完成樣品炭化和灰化的方法。如對樣品進行浸濕處理，然後直接放置到馬弗爐中開展消解。取出樣品後加入適當體積的酸溶液，借助電熱板實施蒸幹，當其冷卻後再進行定容檢測，可達到比較優越的加標回收率。經過優化後幹法處理的操作簡便，有助於提高消化效率。不過該處理方法與濕式消解法相同，存在樣品基底影響。為提高後續檢測的精密度，應當配合共沉澱法，即是在定容後的樣品中計入適當體積的共沉澱劑，保證待測元素有效富集，從而將試樣中的鉛、鎘等離子進行捕集，能夠保障檢測結果的準確性得到提升[3]。

2.3　微波前處理

相比於濕法消解及幹法灰化，微波前處理方式是一種新興的技術。在高溫和高壓條件下，使用微波加熱密閉容器將試樣、酸混合液等進行快速消解。該方法的應用能夠比較顯著的提高前處理效率，以此保證重金屬檢測更加便捷、安全。當前階段常用HF-HCIO4消化體係來檢測殼聚糖中的重金屬元素鎘的痕量，其可實現回收率在80%以上，具有高效、快速、操作性優越等特征。除此，最近幾年在食品添加劑的重金屬前處理實踐中，為保證待測元素更好的提取、純化和消除基體效應等，可采用固相萃取裝置，通過對重金屬元素的預富集，提高前處理效果。例如將pH值參數設定為7.3，流速控製在50.0 mL/min，檢測效果達到最佳[4]。

3　食品添加劑中重金屬元素檢測方法

經過前處理後，可對食品添加劑中的重金屬元素進行檢測。隨著當前科學技術的不斷進步，相關檢測技術得到較大的優化，進一步提高檢測及時性、準確性，並具有較高的靈敏度，比較常用的檢測技術有以下幾項。

3.1　光譜技術

光譜技術是食品檢測行業中最為常見的方法之一，針對食品添加劑的檢測，可應用3種有效技術，即是火焰光譜檢測、石墨光譜檢測以及原子熒光檢測。

(1)火焰光譜檢測技術。對食品添加劑開展重金屬元素檢測時，可有效測定六偏磷酸鈉金屬鐵等元素。在實踐中其檢出率可高達0.038 mg/kg，回收率達91%～102%，符合現代檢測技術標準[5]。同時將其與氫化物相關發生裝置進行聯合應用，能夠準確測定食品添加劑中碳酸鈣的鉛含量。並通過生成氣態氫化物的運力，順利分離出樣品中的金屬離子。可實現加標回收率在93%～104%[6]。還可有效消除對基體組的幹擾，保證檢測結果具有較高的靈敏性和準確性。

(2)石墨光譜檢測技術。該方法的應用則是利用石墨材料，將其製作形成原子化器，準確測定食品添加劑中含有的重金屬元素。在操作中先將改進劑注入到樣本中，能夠有效實現原子化。但其檢測靈敏度相比於火焰光譜檢測技術要低，抗幹擾性也相對較差。為優化該技術，可適當加入一定體積的基體改進劑，有助於消除共存元素產生的幹擾。如在茶多酚、二氧化鈦中重金屬元素的測定中，運用石墨光譜檢測技術，能夠保障限量及加標回收率在可接受範圍內。

(3)原子熒光光譜檢測技術。在實際應用中，主要是借助蒸汽狀態下的基態原子，在吸收特定頻率後，能夠激發出一定的高能態。並以光輻射的方式發射出具有相應特征的長熒光，按照其表現特點開展分析，測定重金屬元素。在該技術實施過程中，大量基體元素難以進入到原子化器中，可消除基體效應。並且光譜幹擾和化學幹擾較小，針對食品添加劑中的重金屬元素檢測具有較高的準確度和靈敏度。例如針對食品添加劑焦亞硫酸鈉中含有的微量砷元素進行測定時，能夠實現檢出率在0.4 μg/kg左右，加標的回收率達98%～100%，檢測準確度較高[7]。並可與氫化物發生裝置進行連用，通過添加相應的屏蔽試劑，能夠消除共存金屬元素的幹擾性。

3.2　顯色技術

檢測食品添加劑中重金屬元素過程中，采用顯色技術主要是側重對比顯色法、分光光度法兩種。

(1)運用對比顯色法。即是借助硫化氫比色原理，對食品添加劑中的重金屬實施比色。通常情況下，當pH值在3.0～4.0時，樣本與硫化氫中的重金屬鉛離子會發生化學反應而呈現棕黑色，通過對比標準液測定重金屬的限量。不過在實際應用過程中，由於硫化氫具有一定的毒性，因此檢測過程中可能會出現其他汙染帶入，影響檢測結果的準確性。因此在當前階段，主要是采用硫代乙酰胺溶液作為顯色劑，能夠充分體現該檢測技術的快捷性、簡單化，而且毒性相對較小，滿足食品添加劑的安全、準確檢測要求。

(2)運用分光光度法。該方法主要是利用近紅外-紫外可見分光光度計，有效對食品添加劑中的重金屬元素實施測定。當pH值在3.8～5.1時，溴代磺酸偶氮與重金屬離子可發生顯色反應，一般是生成藍綠色的絡合物。同時在波長659.8 nm條件下，可應用外標法實施定量操作，保障在加標回收率在84%～100%[8]。該技術在實踐應用中具有一定範圍，適用性不強，但其具有較為簡單的操作優勢，靈敏度較高。

3.3　電感耦合等離子體-質譜法

在食品添加劑重金屬元素檢測過程中，運用電感耦合等離子體-質譜法，能夠有效測定諸多金屬元素，並且具有靈敏度高、時間短等特點。通常在應用中可實現加標的回收率在92%～109%。檢測原理則是根據元素特征的強度、波長等，開展重金屬元素的定性與定量檢測分析。操作中先要對樣品進行必要的消化處理，合理設置RF的發射功率，一般設定為1 200 W左右。同時控製霧化器的流量應在0.60 mL/min。該技術的樣本回收率能夠達到91%～96%[9]，滿足相關檢測要求。因為其能夠快速、有效的檢測多種重金屬元素，在痕量元素的檢測和分析中具有較好的適用性。

電感耦合等離子體-原子發射光譜法是將等離子體作為激發光源的原子發射光譜檢測技術。按照重金屬元素、特征、強度以及波長等對相對應的元素實施定量和定性測定。為提高食品添加劑中重金屬元素檢測效果[10]，可適當增加射頻發射功率或者氣流流量。該方法具有對各項元素進行快速、高效檢測的優勢，適用於食品添加劑鹽酸中的鉛、汞、砷等元素的測定。

4　結語

隨著當前社會對世界杯賽程預測 的重視程度越來越高，食品添加劑作為一種非營養物質，主要作用是改善食品外觀及風味，保障食品質量。但如果食品添加劑添加不合理，則會導致食品中的重金屬含量超標，對使用者產生較大的健康威脅。因此需要充分加強對食品添加劑中重金屬元素的檢測。在具體實施檢測技術前，還需合理采用濕法消解法、幹法灰化處理及微波處理等措施，並結合食品添加劑的檢測要求，選用光譜技術、顯色技術、電感耦合等離子體-質譜法等，進一步提高食品添加劑檢測科學性和準確性，切實保障食品質量安全。

參考文獻

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