代悦 马宏伟

摘 要：粮食是人们日常饮食的重要组成部分，但粮食容易被重金属污染。重金属通过被污染的粮食进入人体内，会影响人类健康。目前检测粮食中重金属的方法多种多样，本文对国内外的几种重金属检测方法在粮食中的应用进行了综述。

关键词：重金属；粮食；检测方法

Research Progress on Heavy Metal Detection Methods for Grain

DAI Yue， MA Hongwei

（Anshan Grain and Oil Quality and Health Monitoring Station， Anshan 114000， China）

Abstract： Grain is an important component of peoples daily diet， but it is easily contaminated by heavy metals. Heavy metals enter the human body through contaminated food and can affect human health. At present， there are various methods for detecting heavy metals in grains. This article reviews the application of several heavy metal detection methods in grains both domestically and internationally.

Keywords： heavy metal; grain; detection methods

1 重金属污染的来源及危害

重金属是具有高密度、较大的相对原子质量的金属元素。重金属稳定性好、半衰期长、不能被生物降解，但具有生物累积性，已成为食品污染的常见问题。水、空气、土壤中的重金属可以转移到植物和生物体中，通过食物链威胁人们的身体健康。镉、铅、铬、砷、汞和铜是常见的重金属污染物。铅蓄积会影响儿童的记忆力和智力，导致胃肠道疾病、白血病和心血管并发症；汞中毒可能引发肝炎及尿毒症；砷长期积累可能引发各种生理疾病，严重的会导致死亡；长时间食用含有镉的食物会导致癌症、糖尿病、肺部炎症和高血压。

重金属能在可食用部位积累，而谷物具有很高的重金属积累能力。我国每年被重金属污染的粮食达1 200万t。在中國、印度和孟加拉国，超过50%的人食用大米并作为主食。大部分大米可以富集镉；稻米对甲基汞的平均生物富集因子是无机汞的800倍；除镉污染外，稻米中铅、汞、砷含量超标现象也时有发生。小麦是世界范围内重要的粮食作物，但也是镉暴露的主要来源。

2 重金属检测相关标准规范

已有相关标准对食品中重金属的限量值进行了规定，同时已发布了多种食品中重金属元素的检测方法。例如，《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）规定了食品中重金属的限量标准。《食品安全国家标准 食品中铅的测定》（GB 5009.12—

2023）规定了食品中铅的检测方法；《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》（GB 5009.11—2014）规定了食品中总砷及无机砷的检测方法；《食品安全国家标准 食品中镉的测定》（GB 5009.15—2023）规定了食品中镉的检测方法；《食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》（GB 5009.17—2021）规定了食品中总汞及有机汞的检测方法；《粮油检验 稻谷中镉含量快速测定 X射线荧光光谱法》（LS/T 6115—2016）规定了稻谷中镉含量的快速测定方法。

3 粮食重金属检测方法

3.1 原子吸收光谱法

原子吸收光谱法依赖于基态原子对光的吸收，从而量化特定元素。该方法检出限低、应用范围广、操作便捷、准确性和精密度高，但一次只能分析一种元素。有研究人员认为该法容易存在人为因素而使检测结果产生偏差。ADAM等[1]采用原子吸收分光光度计对出售的谷物和豆类中的镉、铅、锌、铜和砷进行了测定，回收率为92%～103%，镉、铅、锌、铜和砷检出限分别为0.04 mg·L-1、2.0 mg·L-1、

0.02 mg·L-1、0.3 mg·L-1和0.02 mg·L-1。ABUDALLAH

等[2]采用灰化法-原子吸收光谱仪测定了玉米粒中的镉、铬、铜、铁和铅，检出限分别为0.03 g·mL-1、

0.04 g·mL-1、0.024 g·mL-1、0.06 g·mL-1和0.05 g·mL-1。

3.1.1 石墨炉原子吸收光谱法

试样消解处理后，经石墨炉原子化，在特定波长处测定吸光度，在一定的浓度范围内吸光度值与含量成正比。GE等[3]采用微波消解消化谷物样品中的镉、汞和砷，湿法消化样品中的铅，采用石墨炉原子吸收光谱法检测镉和铅的含量，液相色谱-原子荧光光谱法检测甲基汞和砷的含量，砷的检出限是0.01 mg·kg-1。SAATLOO等[4]采用石墨炉原子吸收法测定小麦粉中的铅和镉含量，铅和镉检出限分别为1.38 μg·kg-1和0.1 μg·kg-1。石墨炉原子吸收光谱法在样品称量、消解、定容、仪器检测等步骤容易产生误差，要防止试剂与消解罐对检测结果的影响，防止石墨炉中的灰尘影响，定期检查石墨管并更换。对于基体复杂的样品存在背景干扰，检验过程需要经过原子化、灰化及冷却，检测时间较长，成本比火焰原子吸收光谱法高。

3.1.2 火焰原子吸收光谱法

火焰原子吸收光谱法灵敏度较高，易于操作，重复性好，但火焰燃烧温度容易影响检测结果，需要严格控制，元素灯电流和乙炔流量也会对检验结果产生影响。CUSTODIO等[5]将样品用浓硝酸消化，通过火焰原子吸收分光光度法检测玉米和大麦的铜、铁、铅、锌和砷。还有学者使用火焰原子吸收光谱法检测了红花籽油中铜的含量，线性关系系数为0.999 49[6]。

3.2 氫化物发生法

氢化物发生法可测定砷、汞等元素，主要基于化学反应产生氢化物气体，与基体分离，从而减少基体的干扰，提高准确性，有较高的灵敏度[7]。有研究人员依据GB 5009.11—2014，进行前处理方法优化，然后采用氢化物原子荧光光谱法测定玉米样品及国家标准物质样品中砷的含量，优化后的检测结果符合要求，可以提高检测效率[8]。

3.3 电化学分析法

电化学分析法的原理是重金属在工作电极表面得到或失去电子而被氧化或还原，将化学信号转化为电信号，进而得出测定结果。电化学发生装置包括电化学传感设备和电化学测试设备等[9]。该方法有灵敏度较高，成本较低，检测结果准确、快速，可实现现场检测。TIAN等[10]采用四氧化三铁、琼脂糖、亚氨基二乙酸为基础的电化学检测可现场同时测定大米、小麦、玉米样品中的Cd2+、Pb2+，预处理不需要强酸和高温，回收率在84.1%～109.7%，Pb2+和Cd2+的检出限分别为0.02 mg·kg-1和0.01 mg·kg-1，检验结果与电感耦合等离子体质谱法一致。SELVAN等[11]通过方波阳极溶出伏安法检测大米中的镉和铅含量，回收率在98.7%～100.0%。

3.4 电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法的检测原理为样品消解后，经气体推动进入高温等离子中心区，通过蒸发、分解、激发和电离等过程完成离子化，进入质谱仪，根据质荷比分离，转化为脉冲信号，得到元素的种类和含量。该方法准确度和灵敏度高，检测速度快，可测定多种元素[12]。有研究人员等采用电感耦合等离子体质谱法检测大米中的铅、汞、镉、砷和铬含量，结果发现铅、镉、砷和铬在1～200 μg·L-1、汞在0.05～2.00 μg·L-1线性关系较好，加标回收率为96.2%～99.0%，相对标准偏差为2.8%～3.9%[13]。ADJEI-MENSAH等[14]采用电感耦合等离子体质谱法分析木薯中的砷、镉、汞和铅，回收率分别为98.29%±0.71%、89.56%±0.29%、99.84%±0.07%和99.79%±0.14%。

3.5 原子荧光光谱法

采用原子荧光光谱法测定食品中重金属元素含量时，样品经消解后会被还原成原子态，被载气带入原子化器，基态原子受到空心阴极灯的照射被激发至高能态，回到基态时发出特征波长的荧光，在一定的浓度范围内荧光强度与含量成正比。LIU等[15]采用硝酸和过氧化氢对小麦和玉米进行消化处理，用原子荧光光度计测定砷和汞，检出限均为2 μg·kg-1。URANGO-C?RDENAS等[16]采用氢化物发生-原子荧光光谱法检测大米中三价砷和五价砷的含量，三价砷回收率在99%～101%，五价砷回收率在91%～96%，三价砷和五价砷检出限分别为2.5 μg·kg-1和3.75 μg·kg-1。

3.6 免疫检测法

免疫检测法前处理过程简单、检测速度快，主要基于抗原和抗体的特异性结合进行检测。郭健等[17]制备了胶体金试纸条，并将其用于粮食样品中镉含量的测定。结果表明，在0～400 μg·kg-1，试纸条线性较好，检出限为9.11～10.35 μg·kg-1；用该方法和原子吸收光谱法同时进行测定，回收率在85.7%～114.5%。

3.7 X射线荧光光谱法

X射线荧光光谱法的检测原理是试样被X射线激发后获得元素的特征X射线荧光，基于荧光强度与含量成正比进行样品分析。该方法前处理简单、检测速度快，样品经过粉碎后即可进行测定，不需要使用化学试剂。有研究人员采用X射线荧光光谱法和石墨炉原子吸收光谱法检测稻谷中的镉，发现两种方法得到的结果没有明显差异[18]。IBIAM等[19]采用X射线荧光光谱法测定了白薯块茎、木薯块茎、花生中的铅含量，检出限为1.13 mg·kg-1，定量限为

4.14 mg·kg-1，将实验值除以标准物质的标准值，比率在0.97～1.02。

4 结语

随着人们对粮食安全的日益重视，重金属检测也备受关注。原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、氢化物发生法和电感耦合等离子体质谱法准确性高，需要特定的实验条件，更适合实验室检测。电化学分析法、免疫检测法、X射线荧光光谱法检测速度快、操作简单，更适合快速检测。快速、简单、准确性高的检测方法将是未来重金属检测的研究方向。

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