齐 琼，蔡翠翠

（武汉产品质量监督检验所，湖北武汉 430040）

食品中含有多种元素，其中碳、氢、氧和氮这4种元素是构成水分和有机物质的主要元素，其他元素统称为矿物元素。目前，在人体中已发现60余种元素，以需求标准计算，每人每天需求在100 mg以上的元素为常量元素，低于100 mg则为微量元素。人体必需的常量元素有钾、钠、钙、镁、磷、硫和氯，必需的微量元素有铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴和氟等。通过食物的摄入，可以补充人体必需的营养元素。但由于食物在生长或加工的过程中，可能会富集大量的有害元素（如铅、砷、镉和汞等），过量摄入这些元素会严重危害人的身体健康。因此，准确测定食品中各种元素的含量是食品安全的重要保障。金属元素分析除了需要选择灵敏度和准确度高的分析仪器外，前处理技术的选择也关系着检测结果的准确性。

1 前处理技术

食品中的金属元素以多种形式（如无机盐、络合物、有机结合物等）存在，各种营养元素的总量是否满足相应的国家标准，有害元素的总量或不同形态的元素含量是否满足限量要求，都需要进行定量检测。前处理的目的是根据检测目的（总量测定或形态分析）的不同，将食品中的元素提取出来，满足分析检测的要求。目前，食品中金属元素分析主要是元素总量的检测及元素形态的分析。

1.1 干法灰化法

干法灰化法是食品中金属元素分析的常用方法之一，在高温下将有机质破坏并使其结合的金属元素转化为无机盐，适用于易灰化样品中高温下不易损失的金属元素测定的前处理。干法灰化的步骤如下。①碳化。将装有样品的坩埚在电热板及电炉上低温碳化至无烟状态。②灰化。将碳化后的坩埚于马弗炉中在一定温度（500～550 ℃）加热约4 h使样品灰化。③溶解。将灰化后的样品用酸溶液溶解定容。通常在灰化前可加入灰化助剂（如硝酸、硝酸镁、硫酸和过硫酸铵等）与样品混合，使灰化更有效。侯方丽等[1]采用干法灰化-石墨炉原子吸收法测定面食制品中的铝含量，结果显示该法回收率在96.4%～98.5%，操作简便、快速、干扰小。

1.2 湿法消解法

湿法消解是适用于大多数食品中金属元素分析的前处理方法。该法主要是用无机强酸或强氧化剂在加热的条件下使食品中的有机物质分解，待测的金属元素转化为可测定的无机结合形态。根据样品的性质，将两种或两种以上的强酸或氧化剂（如硝酸、硫酸、过氧化氢和高氯酸等）联合使用，能使有机物质快速平稳地消解。杨学威等[2]采用湿法消解-电感耦合等离子体-质谱法（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry，ICP-MS）测定了葡萄酒中26种矿物质元素，方法灵敏度和准确度高，适用于葡萄酒中多种元素的同时分析。

1.3 微波消解法

微波消解法是在湿法消解法的基础上发展起来的一种前处理方法，能使样品在高温增压条件下快速消解。相比于传统的湿法消解，微波消解能用较少的消解液在较短的时间内实现样品的完全消解。在微波消解时，样品和消解液处于一个密闭的容器内，不会造成易挥发元素（如砷、汞等）的损失。但由于微波消解管容积和压力的限制，消解的样品量较少。许秀兰[3]用微波消解ICP-MS法测定了香菇中9种重金属元素（铅、砷、镉、铬、铜、锌、锰、铁和镁）的含量，加标回收率为92.0%～104.6%。

1.4 压力罐消解法

压力罐消解法也是湿法消解法的一种，该方法是将样品和消解液装入高压消解罐中，在烘箱中进行加热消解。相较于传统的湿法消解，压力罐消解法能在更短时间内使样品消解得更完全。李书香等[4]用压力罐消解原子荧光光谱法对13种进口食品中的总汞进行测定，平均回收率为90.25%～121.3%，测定标准参比物质，准确性达到要求。

1.5 萃取法

萃取法通常是针对基体影响较大，被测元素浓度较低的样品采取的一种前处理方法。该方法在一定的条件下，通过将待测金属元素转化为可溶于有机溶剂的络合物，再用有机溶剂将其萃取出来，达到消除基体干扰、痕量检测的目的。《食品安全国家标准 食盐指标的测定》（GB 5009.42—2016）中铅的测定，其前处理方法就是将食盐样品用硝酸-高氯酸溶液煮沸溶解后，在一定pH条件下与二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）形成络合物，经4-甲基-2-戊酮萃取分离，再导入原子吸收光谱仪进行铅含量的测定[5]。

1.6 溶液提取法

较低浓度的酸、碱溶液均可用于金属元素的提取，溶液提取法在金属元素的形态分析中有着广泛的应用。FIGUEIREDO等[6]采用碱溶液提取的方法获得了蘑菇样品中只含有Cr（VI）的提取液，从而测定蘑菇中Cr（VI）的含量。

1.7 微波辅助提取法

微波辅助提取法是使用合适的溶剂在微波反应器中从样品中提取各种化学成分的技术和方法，此法主要用于金属元素形态分析时的样品前处理。MAR等[7]采用微波辅助酶提取的方法，实现了在温和条件下提取大米中的As（III）和As（V）。微波辅助提取法在有机锡化合物提取中也有着广泛的应用。1995年，DONARD等[8]首次将微波辅助萃取技术用于有机锡化合物样品的前处理，采用微波辅助萃取技术，可使有机锡化合物的分析时间缩短为原来的1/100～1/20。

1.8 超声辅助提取法

超声辅助提取法是利用声波产生的高速强烈的空化效应和搅拌作用来提取样品中金属元素的方法。陈文婷等[9]采用超声波辅助提取法测定奶粉中金属元素含量，与传统的湿法消解相比，结果无显著差异。超声辅助提取法在金属元素形态分析中也有着广泛的应用。食品安全国家标准中就采用超声辅助提取的方法检测样品中的甲基汞和无机砷的含量[10-11]。

1.9 固相萃取法

固相萃取法是通过固体吸附剂富集待测组分的样品前处理技术。该方法往往用于溶液提取后的样品净化，能将重金属元素与食品复杂基体分离，从而减少基体干扰。张颖等[12]采用固相萃取-原子荧光光谱法测定大米中无机硒的含量。大米粉样品用水提取，离心后上清液中加入氢氧化钠溶液，调节pH值后得到提取液，提取液经过SAX强阴离子交换柱进行固相萃取，收集洗脱液得到只含有无机硒的溶液，再采用原子荧光光谱法测定大米中无机硒的含量。

2 前处理方法的选择

为获得较高的前处理效率和准确的测定结果，应根据样品的性质和待测元素的性质选择适宜的前处理方法。干法灰化法、湿法消解法、微波消解法和压力罐消解法这4种前处理方法是将样品中的金属元素的所有形态全部破坏转化为金属离子后进行检测，因此这4种前处理方法只适用于金属元素总量的检测。如果要进行金属元素的形态分析，则应选用微波辅助提取法、超声辅助提取法。干法灰化法对含有机质较高的植物性样品能较好地灰化，但对于本身含有无机盐较多的样品并不能取得好的效果，这类样品推荐使用湿法消解法、微波消解法、压力罐消解法等方法。干法灰化的温度高，不适用于易挥发元素的样品前处理。此外，还应充分考虑实验室的条件以及安全等因素来选择合适的前处理 方法。

3 结语

选择合适的前处理方法是保证金属元素能被准确检测的前提，应根据样品性质及待测元素的性质选择合适的前处理方法。目前，有越来越多的前处理技术应用到金属元素的分析检测中，但对于某些基体复杂的样品（如高盐样品）中痕量金属元素的检测，将待测元素与基体分离从而消除基体干扰仍是一个难点，需研究更多先进的前处理技术应用到食品金属元素的分析检测中。