摘要 : 重金属在人体内的蓄积会对人体健康造成严重危害，因此，准确、快速地检测食品中的重金属含量具有重要意义。本文围绕食品中重金属检测工作，系统梳理了样品前处理的干灰化法、微波消解法和湿消化法三种主流方法，并对电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电化学分析法、生物传感器法等常见检测技术的原理与适用性进行深入分析。展望了食品中重金属检测技术的发展趋势。

关键词: 重金属；样品前处理；检测技术；研究进展

一、引言

随着人们对饮食安全关注度的持续上升，食品中重金属污染已成为影响公共健康的重要因素。食品是人类生存和发展的物质基础，食品安全直接关系到人类的健康和生命安全。然而，随着工业化进程的加速和环境污染的加剧，食品中的重金属污染问题日益严重。重金属是指密度大于 5g/cm³ 的金属元素，如铅（Pb）、汞（Hg）、镉（Cd）砷（As）、铬（Cr）等。这些重金属在自然界中难以降解，可通过食物链在生物体内富集，对人体健康造成严重危害。例如，铅可损害人体的神经系统、血液系统和肾脏；汞可导致神经系统损伤和肾脏功能障碍；镉可引起骨质疏松、肾功能衰竭等疾病；砷可导致皮肤癌、肺癌等恶性肿瘤；铬可引起皮肤过敏、呼吸道疾病等。因此，准确、快速地检测食品中的重金属含量，对于保障食品安全、保护人类健康具有重要意义。

近年来，随着科学技术的不断进步，食品中重金属检测技术也得到了快速发展。国际上已普遍建立了严格的重金属限量标准与检测体系。我国亦高度重视食品中重金属的检验工作，持续推动检测技术和标准体系的更新 [1]。尽管如此，目前在样品处理技术、检测手段选择及方法标准化方面仍面临诸多挑战，某些检测方法适应性不足、前处理易导致成分损失。传统的检测方法如原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，虽然具有较高的准确性和灵敏度，但存在操作复杂、分析时间长、设备昂贵等缺点。为了满足快速、准确、现场检测的需求，新型的检测技术如电化学分析法、生物传感器法、纳米材料检测技术等不断涌现。这些新技术具有操作简便、分析速度快灵敏度高、成本低等优点，展现出了良好的应用前景。本文对食品中重金属样品前处理和检测技术的研究进展进行了综述，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。

一、检验前样品处理方法

在食品重金属检测中，样品的前处理是影响检测结果准确性和精密度的关键环节。不同种类的食品具有不同的基质特性，如水分、脂肪、蛋白质等成分复杂，因此在进行重金属检测之前，必须对样品进行适当的前处理，样品中的复杂成分可能干扰重金属的准确检测，且不同食品类型的前处理方法不同，增加了操作的复杂性[2]，干灰化法、微波消解法、湿消化法等在检测重金属前处理中应该广泛，其中微波消极法能够大大提高样品消解效率，消化效果较好。

1.1 干灰化法处理

食品样品中含有较多容易挥发的成分，可影响检测结果的准确性，因此要进行样品预处理，采用干灰化法处理技术去除水分及其他容易挥发等杂质，避免该类物质干扰后续重金属检验结果。采集食品待测样本后，对样本进行干燥处理，先消除水分，然后再进行高温煅烧、灼烧，使之形成白色的灰烬。食品样品经过干燥及高温炉煅烧后，可形成干燥、疏松的灰烬。该处理技术较为简单方便，且处理过程中接触的仪器及器械相对较少，不容易出现污染情况 [3]。

1.2 微波消解法

微波消解法的目的是促进食品中待测成分充分溶解至溶液中，从而真实反映样本中重金属元素含量水平。食品样本置入酸性溶液后，通过微波的电磁场作用，吸收大量热能，促进介质分子相互摩擦，使食品中的各种元素充分溶解至酸性溶液中。微波消解法的操作简单且处理方法迅速，可有效促进样本中的各种成分溶解在酸性溶液中，具有简单、高效的优势。微波消解法采用密闭容器完成操作，处理过程中酸性溶液损失较少，废弃物产生量也相对较少，对于后续检测较为有利。

1.3 湿消化法

湿消化法主要采用氧化性强酸处理样品。总砷检测用湿消化法样品前处理效果佳。先将食品样品中加入氧化性强酸冷消化放置一晚，然后进行加热处理，促进其中的有机物分解破坏，同时使其中的无机物充分溶解释放，使其溶解质氧化性酸硝酸中，便于后续检测重金属元素。采用高强度的氧化强酸，可快速完成食品中无机物的提取，对于金属元素损耗较少，有助于保障食品重金属检测的准确性。但是，该样品处理时间相对较长，且单次处理的样品量相对有限，无法进行大样本量的快速检测。此外，应注意湿法消化法不适用于油脂含量较高的食品样本处理。油脂在氧化强酸的作用下可形成油膜，漂浮于混合酸表层，加热时容易发生飞溅、剧烈沸腾等反应。

二、食品中重金属检测技术

2.1 原子吸收光谱法（AAS）

原子吸收光谱法是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量的分析方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、准确度高、分析速度快等优点，是目前食品中重金属检测最常用的方法之一。

根据原子化方式的不同，原子吸收光谱法可分为火焰原子吸收光谱法（FAAS）和石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）。FAAS 操作简单、分析速度快、成本较低，但灵敏度相对较低，适用于检测含量较高的重金属元素；GFAAS 灵敏度高，可检测痕量重金属元素，但分析速度较慢、成本较高，且易受到基体干扰[4]。

例如，在检测食品中铅含量时，采用GFAAS法，可将铅元素原子化，通过测量铅原子对特定波长光的吸收程度，从而准确测定食品中的铅含量。原子吸收光谱法在食品中重金属检测方面应用广泛，但也存在一些局限性，如只能进行单元素分析，对于多元素同时检测较为困难；对样品的前处理要求较高，需要将样品消解成溶液状态。

2.2 原子荧光光谱法（AFS）

原子荧光光谱法是利用原子在辐射能激发下发射的荧光强度进行定量分析的方法。该方法具有灵敏度高、选择性好、线性范围宽等优点，尤其适用于检测食品中的砷、汞、硒等重金属元素。

AFS的原理是：样品经消解后，其中的重金属元素转化为气态原子，在特定波长的光激发下，气态原子被激发至高能态，当它们从高能态返回基态时，会发射出特征波长的荧光，通过检测荧光强度，即可确定样品中重金属元素的含量。

例如，在检测食品中砷含量时，采用AFS 法，可将食品样品消解后，使砷元素转化为砷化氢气体，通过原子化器将砷化氢原子化，在激发光源的作用下，砷原子发射出荧光，通过检测荧光强度来测定砷的含量。原子荧光光谱法在食品中重金属检测方面具有独特的优势，但仪器价格相对较高，且对实验环境和操作人员的要求也较高。

2.3 电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

电感耦合等离子体质谱法是将电感耦合等离子体（ICP）与质谱（MS）相结合的一种分析技术。ICP-MS 具有灵敏度高、分辨率高、分析速度快、可多元素同时测定等优点，能够检测食品中痕量和超痕量的重金属元素，是目前最先进的重金属检测技术之一。

ICP-MS 的原理是：样品经消解后，通过雾化器将样品溶液转化为气溶胶，然后进入ICP 炬中，在高温等离子体的作用下，样品中的元素被离子化，形成离子束。离子束经过质量分析器的分离和检测，根据离子的质荷比（ m/z ）来确定元素的种类和含量。

例如，在检测食品中多种重金属元素时，采用ICP-MS 法，可同时测定铅、汞、镉、砷、铬等元素的含量，且检测限低，能够满足食品中痕量重金属检测的要求。然而，ICP-MS 设备昂贵，运行成本高，对操作人员的技术要求也很高，在一定程度上限制了其广泛应用。

2.4 电化学分析法

电化学分析法是利用物质在溶液中的电化学性质及其变化规律来进行分析的方法。该方法具有仪器设备简单、操作方便、分析速度快、灵敏度高、成本低等优点，可用于食品中重金属的现场快速检测。

常见的电化学分析法包括伏安法、电位分析法、电导分析法等。其中，伏安法在食品中重金属检测方面应用较为广泛。伏安法是通过测量电流- 电压曲线来进行分析的方法，根据工作电极上发生的氧化还原反应，测定溶液中重金属离子的浓度。

例如，采用阳极溶出伏安法检测食品中的铅离子，首先将工作电极置于含有铅离子的溶液中，在一定电位下，使铅离子在电极表面还原并富集，然后向电极施加反向电压，使富集在电极表面的铅氧化溶出，产生氧化电流。根据氧化电流与铅离子浓度的关系，即可测定食品中铅离子的含量。电化学分析法虽然具有很多优点，但易受到溶液中其他离子的干扰，检测的准确性和可靠性有待进一步提高。

3.5 生物传感器法

生物传感器法是利用生物分子与重金属之间的特异性相互作用，结合物理或化学信号转换技术 [5]，实现对重金属的快速、灵敏检测。该方法具有选择性好、灵敏度高、检测速度快、操作简便等优点，是一种具有广阔应用前景的新型检测技术。

生物传感器主要由生物识别元件、信号转换元件和换能器组成。生物识别元件如酶、抗体、核酸适配体等能够特异性地识别重金属离子，与之结合后会引起生物识别元件的结构或性质发生变化；信号转换元件将这种变化转化为可检测的物理或化学信号，如电信号、光信号等；换能器将信号转换元件产生的信号进一步放大和处理，最终输出检测结果。

例如，基于核酸适配体的生物传感器，核酸适配体能够特异性地识别目标重金属离子，当与重金属离子结合后，核酸适配体的构象发生变化，通过电化学或荧光等信号转换技术，将这种构象变化转化为可检测的信号，从而实现对重金属离子的检测。生物传感器法目前还处于研究和发展阶段，存在生物识别元件的稳定性差、寿命短、成本高等问题，需要进一步改进和完善。

2.6 其他检测技术

除了上述几种常见的检测技术外，还有一些其他的检测技术也在食品中重金属检测领域得到了应用或研究。例如，X 射线荧光光谱法（XRF）是利用X 射线与物质相互作用产生的荧光来分析物质成分的方法，该方法具有无损检测、多元素同时测定、分析速度快等优点，可用于食品中重金属的快速筛查，但灵敏度相对较低；激光诱导击穿光谱法（LIBS）是利用高能激光脉冲将样品表面的物质蒸发并电离，形成等离子体，通过检测等离子体发射的光谱来分析样品中元素的含量，该方法具有无需样品前处理、可实现原位检测等优点，但检测精度和重复性有待提高。此外，还有基于纳米材料的检测技术，如纳米粒子比色法、纳米传感器等，利用纳米材料独特的物理和化学性质，实现对食品中重金属的高灵敏度检测，这些技术具有广阔的发展前景，但目前还存在一些技术难题需要解决。

三、食品中重金属检测技术的发展趋势

3.1 多种检测技术联用

单一的检测技术往往存在一定的局限性，难以满足食品中重金属检测的所有要求。因此，将多种检测技术联用，发挥各自的优势，是未来食品中重金属检测技术的发展方向之一。例如，将高效液相色谱与电感耦合等离子体质谱法联用，基于HPLC 的分析提纯能力和ICP—

MS 高灵敏度多元素同时检测，提高检测效率和准确性；用液相色谱与原子荧光光谱连用，HPLC 可以分离不同形态的砷，再用原子荧光光谱检测其含量，能更好分析砷的存在价态；将电化学分析法与生物传感器法联用，可结合两者的优点，实现对重金属的快速、灵敏检测。

3.2 小型化、便携化和现场快速检测

随着人们对食品安全问题的关注度不断提高，对食品中重金属的现场快速检测需求也日益增加。因此，开发小型化、便携化的检测设备，实现对食品中重金属的现场快速检测，是未来检测技术的重要发展趋势。例如，研发便携式电化学检测仪、手持式 ΔX 射线荧光光谱仪等，这些设备体积小、重量轻、操作简便，可在现场快速检测食品中的重金属含量，及时发现食品安全问题。

3.3 智能化和自动化

随着人工智能、大数据、物联网等技术的快速发展，食品中重金属检测技术也将朝着智能化和自动化的方向发展。智能化检测设备可自动采集、分析和处理检测数据，实现检测过程的自动化控制和质量监控；通过大数据分析，还可对食品安全风险进行预测和评估，为食品安全监管提供科学依据。例如，利用人工智能算法对检测数据进行分析，可提高检测的准确性和可靠性，减少人为因素的干扰。

3.4 高灵敏度和高选择性检测

为了更好地保障食品安全，对食品中重金属检测的灵敏度和选择性要求也越来越高。未来的检测技术将不断提高对痕量和超痕量重金属的检测能力，同时提高检测的选择性，减少其他物质的干扰。例如，开发新型的生物识别元件和纳米材料，提高生物传感器和纳米传感器的灵敏度和选择性；优化检测方法和仪器设备，降低检测限，提高检测精度。

四、结论

目前，食品中重金属检测技术种类繁多，各有优缺点。原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等传统检测技术具有较高的准确性和灵敏度，但存在操作复杂、设备昂贵等问题；电化学分析法、生物传感器法等新型检测技术具有操作简便、分析速度快、成本低等优点，但在检测的准确性和稳定性方面还需要进一步提高。未来，食品中重金属检测技术将朝着多种检测技术联用、小型化、便携化、智能化、自动化以及高灵敏度和高选择性的方向发展。随着科技的不断进步，相信会有更加先进、高效、便捷的检测技术和设备出现，为食品安全保驾护航。

参考文献：

[1] 王志红 ， 贾俊杰 ， 陈晓岚 . 食品重金属检验样品处理和检验方法分析 [J]. 现代食品 ，2025（04）：170-172.

[2] 李刚，朱城杰，汪向婷，等 . 食品中重金属的危害现状及检测技术 [J]. 中外食品工业，2024（21）：81-83.

[3] 杜艳 . 食品重金属检验样品处理和检验方法研究 [J]. 现代食品 ，2023，29（04）：130-132.

[4] 郭蕊 ， 刘艳花 . 食品药品工程中重金属检测技术的比较与应用 [J]. 中外食品工业 ，2024（16）：57-59.

[5] 张静 . 生物检测技术在现代食品检验检测中的应用 [J]. 中国食品工业 ，2024（24）：105-107.

作者简介：程鑫（1984 年生），女，副主任技师，研究方向为食品、饮用水检验检测。