粮食重金属检测方法的研究进展

摘要：重金属的污染含量问题在粮食的种植、收购、储存以及生产过程中一直是我国粮食及食品行业关注的重要问题。随着社会经济的发展，人们对食品安全的关注度日益增加，食品安全国家标准也对铅、铬、镉、汞、砷、锡、镍等金属污染物的限量值做了具体的规定要求，所以重金属元素的检测方法也日益在发展进步，快速、准确、操作简单的重金属元素检测方法可以有效的提高检测效率，本文对目前粮食现行的检测方法进行了分析探讨，为重金属元素的检测方法的选择提供一定的参考。

关键词：粮食;重金属;检测方法

Abstract：the pollution content of heavy metals has always been an important issue concerned by China's grain and food industry in the process of grain planting，purchase，storage and production. With the development of social economy，people pay more and more attention to food safety. The national standard for food safety also makes specific requirements for the limit values of metal pollutants such as lead，chromium，cadmium，mercury，arsenic，tin and nickel. Therefore，the detection methods of heavy metal elements are also developing and improving，fast，accurate The simple detection method of heavy metal elements can effectively improve the detection efficiency. This paper analyzes and discusses the current detection methods of grain，so as to provide a certain reference for the selection of detection methods of heavy metal elements.

Key words：grain; Heavy metals; test method

重金属检测是与毒素检测并肩的粮食安全监测的非常重要的监测指标。原粮的安全监测是把控食品安全的首要环节。随着技术的发展，检测重金属的方法不断更新，越来越快捷、可靠。目前粮食行业中出现的重金属的检测方法有X射线荧光光谱法、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、电感耦合等离子体发射光谱法、紫外分光光度法、近红外漫反射光谱技术、酶抑制比色法、微分电位溶出分析法、胶体金法等，对于各重金属污染元素的检测方法的研究结果如下。

铅的检测方法

国家食品安全标准GB5009.2762对铅的检测方法，规定按GB5009.12中的方法测定。GB5009.12中铅含量测定的电感耦合等离子体质谱法、石墨炉原子吸收光谱法、火焰原子吸收光谱法和二硫腙比色法。石墨炉原子吸收光谱法检出限是0.02mg/kg，定量限是0.04mg/kg;电感耦合等离子体质谱法检出限是0.02mg/kg，定量限是0.05mg/kg;火焰原子吸收光谱法方法检出限是0.4mg/kg，定量限是1.2mg/kg;二硫腙比色法检出限是1mg/kg，定量限是3mg/kg。几种方法样品前处理方法是湿法消解、微波消解和压力罐消解，消解定容后的样品溶液用不同方法进行测定的操作复杂程度及完成时间有差异。

火焰原子吸收光谱法单样检测完成时间在几种方法中最短，约一分钟左右，进样量在几种方法中较大，约三毫升;电感耦合等离子体质谱法单样检测完成时间约两分半钟，进样量约一毫升;石墨炉原子吸收光谱法单样检测完成时间约三分钟左右，进样量最大100微升;二硫腙比色法是樣品消解定容后还需加试剂于分液漏斗中振荡过滤方可取样液放入比色皿然后用分光光度计进行测定，单样检测完成时间约十五分钟，样液用量约4毫升。

日常工作中，为提高工作效率，一般不采用操作繁琐的二硫腙比色法。而火焰原子吸收光谱法的方法检出限远高于GB2762规定的限量值，不能用于粮食样品中铅的检测。石墨炉原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法检出限和定量限差不多，石墨炉原子吸收光谱法与电感耦合等离子体质谱法单样检测时长相近，石墨炉原子吸收光谱法检测成本低，且有的石墨炉分光光度计可以直接固体进样[1]减少样品前处理过程中的误差。所以，目前粮食行业中检测铅元素的方法以石墨炉原子吸收分光光度法为主。

铬的检测方法

国家食品安全标准GB5009.2762对铬的检测方法规定按GB5009.123中的方法测定。GB5009.123中铬含量的测定只有石墨炉原子吸收光谱法，该法检出限是0.01mg/kg，定量限是0.03mg/kg。样品前处理方法有湿法消解、微波消解和压力罐消解，消解定容后的样液直接进行测定。

镉的检测方法

国家食品安全标准GB5009.2762对镉的检测方法规定按GB5009.15中的方法测定。GB5009.15中镉含量测定的方法只有石墨炉原子吸收光谱法，该法检出限是0.001mg/kg，定量限是0.003mg/kg。样品前处理方法有湿法消解、微波消解和压力罐消解，消解定容后的样液直接进行测定。

汞的检测方法

国家食品安全标准GB5009.2762对汞的检测分为总汞和有机汞，均按照GB5009.17规定的方法测定。GB5009.17中总汞测定的方法有原子荧光光谱分析法和冷原子吸收光谱法。原子荧光光谱分析法检出限是0.003mg/kg，定量限是0.010mg/kg;冷原子吸收光谱法检出限是0.002mg/kg，定量限是0.007mg/kg。两种方法的样品前处理方法都是是回流消解、微波消解和压力罐消解，消解定容后的样品溶液用不同方法进行测定的操作复杂程度及完成时间有差异。

原子荧光光谱分析法用原子荧光光谱仪的自动进样器直接吸入消解定容后的样液，单样检测完成时间约20秒，用样量约一毫升;冷原子吸收光谱法方法用冷原子吸收光谱仪进行测定消解定容后的样液，单样检测完成时间较原子荧光光谱分析法长，进样量约五毫升。由于原子荧光光谱分析仪的检出限、灵敏度、重现性均好于冷原子荧光光谱仪，且国家食品安全标准GB2762对汞的限量值规定的低，所以目前粮食行业中检测总汞的方法为原子荧光光谱分析法。

GB5009.17中规定了甲基汞含量测定的液相色谱-原子荧光光谱分析法，本方法样品前处理方法是用5mol/L的盐酸溶液浸泡过夜，然后超声提取，离心过滤后进行检测。目前粮食样品中只做总汞的检测。

砷的检测方法

国家食品安全标准GB5009.2762对砷的检测分为总砷和无机砷，均按照GB5009.11中的方法测定。GB5009.11中总砷含量测定的方法有电感耦合等离子体质谱法、氢化物原子荧光光谱法和银盐法。电感耦合等离子体质谱法检出限是0.003mg/kg，定量限是0.010mg/kg;氢化物发生原子荧光光谱法检出限是0.010mg/kg，定量限是0.040mg/kg;银盐法检出限是0.2mg/kg，定量限是0.7mg/kg。电感耦合等离子体质谱法的样品前处理方法有微波消解法和高压密闭消解法;氢化物发生原子荧光光谱法的样品前处理方法有湿法消解和干灰化法;银盐法的样品前处理方法有硝酸-高氯酸-硫酸法、硝酸-硫酸法、灰化法。消解定容后的样品溶液用不同方法进行测定的操作复杂程度及完成时间有差异。

电感耦合等离子体质谱法用电感耦合等离子体质谱仪的蠕动泵吸入消解定容后的样液，单样检测完成时间约两分半钟，进样量约一毫升;原子荧光光谱分析法用原子荧光光谱仪的自动进样器直接吸入消解定容后的样液，单样检测完成时间约20秒，用样量约一毫升;银盐测定砷含量，样品消化定容后还需加试剂反应45min方可取样液放入比色皿然后用分光光度计进行测定，单样检测完成时间约两个小时，样液用量约4毫升。

日常工作中，为提高工作效率，一般不采用操作过程繁琐、耗时较长、检出限高的银盐法，若没有其他方法所需的仪器设备，可采用此法。电感耦合等离子体质谱法方法检出限优于氢化物发生原子荧光光谱法，但氢化物发生原子荧光光谱法检测成本低，所以目前粮食行业中检测总砷的方法以氢化物发生原子荧光光谱法为主。

GB5009.11中規定了无机砷含量测定的液相色谱-原子荧光光谱分析法和液相色谱-电感耦合等离子体质谱法。液相色谱-原子荧光光谱分析法测定无机砷的检出限是稻米0.02mg/kg、水产动物0.03 mg/kg、婴幼儿辅助食品0.02 mg/kg;定量限是稻米0.05mg/kg、水产动物0.08 mg/kg、婴幼儿辅助食品0.05 mg/kg;液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定无机砷的检出限是稻米0.01mg/kg、水产动物0.02 mg/kg、婴幼儿辅助食品0.01 mg/kg;定量限是稻米0.03mg/kg、水产动物0.06 mg/kg、婴幼儿辅助食品0.03 mg/kg。两种检测方法的样品前处理方法一样，都是用0.15mol/L的硝酸溶液浸泡过夜，然后加热提取，冷却离心后过滤得到待测液进行测定。

液相色谱-电感耦合等离子体质谱法的方法检出限优于液相色谱-原子荧光光谱分析法，但液相色谱-原子荧光光谱分析法检测成本低，所以目前粮食行业中检测无机砷的方法以液相色谱-原子荧光光谱分析法为主。

锡和镍的检测方法

GB2762中关于污染物锡的限量只对用镀锡薄板容器包装的食品和罐装婴幼儿配方食品、罐装婴幼儿辅助食品规定了限量值;关于污染物镍的限量只对氢化植物油和氢化植物油为主的产品规定量限值。均为对两种污染物在粮食中的限值作出规定，本文就不予以讨论研究。

对于粮食中铅、铬、镉、汞、砷几种污染物的检测方法，除了GB2762指定的检测方法，日常检测工作中还有很多现行等同有效的检测方法。铬、镉、总汞也可以用电感耦合等离子体质谱法进行检测;镉、砷、铅也可以用X射线荧光光谱法进行检测[16];汞可以用直接测汞仪进行测定等。除此之外还有很多方法比如胶体金免疫层析法系统检测法[2-4]、电化学检测法[5-6]、近红外漫反射光谱技术[9]等。

结语

粮食中检测重金属污染的方法很多，有快速检测方法也有专业的检测方法，日常工作中可以把实际工作需要和检测方法的适用性相结合来选择合适的检测方法。随着科技的发展，操作便捷、结果准确的检测方法也一直在更新。

参考文献：

[1]Gunduz S，Akman S. Determination of lead in rice grains by solid sampling HR-CS GFAAS[J]. Food Chem，2013，141（3）：26342638.

[2]郭健，张念英，张璐璐，等.胶体金免疫层析快速定量检测粮食中镉残留[J].食品科技，2018，43（11）：354-357.

[3]刑常瑞.重金属与微囊藻毒素单克隆抗体制备和快速检测技术研究[D].无锡：江南大学，2015

[4]刘美辰.石墨炉原子吸收光谱法和胶体金快速定量法测定粮食中铅的对比研究[J].食品 研究与开发，2019，40（9）：149-153.

[5]李向力，王永，王法云，等.基于微分电位溶出法分析技术的面制品中砷含量的快检方法[J]. 河南科学，2013，31（9）：1355-1357.

[6]万素娟，栾景合，陈平，等.方波阳极溶出伏安法测定大米中的痕量镉[J].辽宁石油化工大学学报，2012，32（2）：31-33.

[7]庞艳华，薛大方，田苗.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定食品中的18种元素[J]. 现代科学仪器，2011，（3）：78-80.

[8]朱忠宝.粮食重金属的污染防治及检验测算技术[J].现代食品，2019（13）：158-161.

[9]徐庆贤，沈恒胜，林斌.利用近红外漫反射光谱技术建立甘薯茎叶重金属预测模型[J].食品工业科技，2007，28（3）：233-235.

[10]GB2762-2016，食品安全国家标准 食品中污染物限量[S].

[11]GB5009.12-2017，食品安全国家标准 食品中铅的测定[S].

[12]GB5009.11-2014，食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定[S].

[13]GB5009.15-2014，食品安全国家标准 食品中镉的测定[S].

[14]GB5009.17-2014，食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定[S].

[15]GB5009.123-2014，食品安全国家标准 食品中铬的测定[S].

[16]李菲菲. X射线荧光光谱法检测粮食中镉元素的应用探讨[J].粮食与饲料工业，2020（2）：21-25.

[17]巩佳第，曹晓林，曹赵云，等.液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定稻米中的5种砷形态[J].色谱，2014（7）：717-722.

[18]刘斌，黎天勇，蔡扬尧. 微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定大米中镉的含量[J].粮食科技与经济，2019，44（1）：32-33.

[19] 陈凌锋.糙米中砷形态检测方法的对比研究[J].食品安全质量检测学报，2020，11（17）：6132-6135.

作者简介：

张爱英（1988-），女，汉族，安徽濉溪县人，硕士研究生，助理工程师，主要从事光度分析研究。地址：安徽省合肥市蜀山区潜山北路432号;邮箱：673253215@qq.com;电话：18326091926