摘 要：原子吸收技术常用于检测食品中的金属元素含量，该技术可检测的金属元素种类较多，具有选择性好和准确度高等优点。本文综述了原子吸收技术测定食品中金属元素含量的应用进展。

关键词：原子吸收;金属元素;消解

食品中的金属如钾、钠和钙，是人体必需的元素，它们在食品中的含量应在一个合理范围内，以促进人体健康。食品中的重金屬问题作为食品安全问题中的重要一环，一直被国家和人民高度重视。重金属在生物体内无法被消化，并在食物链中被逐渐放大，最终到达人体内，造成重大危害。对食品中的金属元素含量进行监控离不开检测手段。在20世纪50年代，澳大利亚的沃尔什率先提出将原子吸收应用于化学分析，并在1960年和他的同事设计并制造出第一台原子吸收光谱仪。经过几十年的发展，原子吸收技术已广泛应用于食品检验、石油化工、医疗卫生和地质岩矿分析测试等领域。本文综述了原子吸收技术在食品中金属元素含量检测方面的应用。

1 样品的消解

消解的目的是破坏有机物、溶解颗粒物，并将各种价态的待测元素氧化成单一高价态或转换成易分解的无机化合物。对需检测金属元素含量的样品进行前处理，须将待测样品中的金属元素转移到待测液中，然后通过原子吸收光谱仪测量出样品中该金属元素的含量。常用的样品消解方法包括干法、湿法、微波和高压等[1]。

1.1 干法消解

干法消解是利用高温对样品进行分解，在电炉丝上低温炭化至无烟后在马弗炉中高温灰化至完全，使被测物以固态形式残存，用稀酸溶液溶解残留的矿物质灰分，制成待测液。干法消解酸用量少，且步骤简单，易操作;并可同时处理大量样品，可彻底破坏有机物;但是干法消解中灰化过程所需温度高，不适合易挥发的元素，例如汞。若食品中含有相当量的氯离子和磷酸根，在干法消解过程中中铅、镉等金属会生成易挥发的金属氯化物或磷酸盐，最终导致结果偏低，所以干法也不适用于容易与其周围无机物反应，生成易挥发性化合物的元素[2]。若灰化不完全，需再次炭化、灰化，费时且繁琐[3]。干灰化法适用于难挥发、高沸点元素的前处理，如铬、砷和镍等。

1.2 湿法消解

湿法消解是在一定温度下，在氧化性酸或非氧化性酸存在下，必要时加入一些氧化剂或催化剂，借助化学反应使样品分解，将待测金属以离子形态转移到消解溶液中，湿法消解常用的试剂有硫酸、硝酸、高氯酸和过氧化氢等[4]。该法效率高，易实现自动化，具有设备简单，操作便捷等优点。但湿法消解需要较多试剂，若使用玻璃仪器作为消解容器，因为玻璃对金属存在吸附和解吸作用，易导致空白值偏高[5-6]，在消解过程中为减小试剂的消耗和减少某些元素因气化造成的损失，宜盖上玻璃漏斗，便于酸雾冷凝、回流。在操作中应使用高纯度的酸并尽量少添加其他试剂，尽量使样品消解完全，同时降低空白值。为防止待测液中的硝酸或高氯酸浓度偏高，损坏原子吸收火焰燃烧头或者石墨管，采用湿法消解时，一定要有赶酸这一步骤。

1.3 微波消解

微波是一种频率在300 MHz～300 GHz的电磁波，即波长在1m～1mm的电磁波。微波消解自动化程度高，同样适用于被检测样品的前处理。微波加热与传统的外部加热技术不同，它是一种直接的内加热方法，可在试样内部产生热效应，使加热更迅速、均匀，从而缩短加热时间[7]。在微波消解中，常用的试剂有硝酸、硫酸、氢氟酸和过氧化氢等，高氯酸因易爆而不宜使用。微波消解一般可分为两类：敞口型和密闭型，密闭微波消解较敞口微波消解常用。微波消解溶样迅速，所用试剂量少[8]，且消解容器的高度密闭性可避免元素的挥发损失及样品的污染[9]。微波消解的缺点亦明显，即消解罐容积较小，因此样品取量较少，这就对样品的均匀性有较高的要求;而且微波消解仪和消解罐价格偏高，入门成本较高[10]。

1.4 高压消解

高压消解是在常压湿法消解的基础上进行密封加压，利用外部加热，在密闭的消解罐内产生高温高压，以实现快速消解难溶物质的目的。高压消解罐内杯材质为聚四氟乙烯，耐酸抗碱，因此可在硝酸消解试剂体系中加入适量氢氟酸，把硅酸盐分解为气态SiF4，以达到除硅效果，因此对于硅含量较高的样品宜采用硝酸-氢氟酸体系进行消解，促进难溶元素的游离。高压罐的密闭性和所用材料的惰性使该方法的空白值较低，适合多数金属元素的消解，特别适合易遭污染的元素，如汞[11]。高压消解能有效减小试剂和挥发性元素的损失，同时高校消解污染小，分解样品能力强，酸用量少，所需设备只有普通干燥箱和高压罐，因此投资小。但是存在某些样品分解不完全，取样量少和卸载消解罐盖需要一定力度等缺点，而且高压具有一定的安全隐患。

2 原子吸收光谱仪的应用

原子吸收光谱仪检测食品中金属元素含量的原理是金属元素被原子化后会吸收特定波长的光，利用从空心阴极灯发出的相应波长的光的减弱程度来判定被测元素含量[12]。原子吸收光谱仪是发展时间较长、技术比较成熟的一种检测仪器，根据原子化方式的不同，可以分为火焰原子吸收光谱仪、石墨炉原子吸收光谱仪、氢化物原子吸收光谱仪和冷原子吸收光谱仪这4种[13]。氢化物原子吸收光谱仪可以检测锗、砷、硒、锡、锑、汞、铅和铋等的含量，该技术可将氢化物的检出限降低1～2个数量级，且消除了基体的干扰。冷原子吸收光谱仪仅适用于测定食品中的汞含量，相对另两种仪器而言，这两种比较少用。

2.1 火焰原子吸收光谱仪

火焰原子吸收光谱仪具有操作简单、迅速、适用范围广、分析条件稳定和重现性好的优点。火焰原子吸收光谱仪的检出限一般为mg/kg级别，因此常用来检测食品中的钾、钠、镁和铜元素，而很少用来检测食品中的铅、镉、汞、砷和铬这些元素。包先金[14]用次灵敏线火焰原子吸收法测定食品中钠、钾和镁的含量，发现该方法具有线性范围宽，精密度和准确度均较好等优点，完全能满足分析工作的需要。

2.2 石墨炉原子吸收光谱仪

石墨炉原子吸收光谱仪具有进样量小、操作简单和灵敏度高等优点，被广泛应用于食品中金属元素含量的检测。石墨炉升温程序中的灰化和原子化温度是很重要的参数，灰化使试样中的有机质组分挥发而被除掉，使处理后的试样中只留有待测金属，为接下来的原子化处理做准备。若灰化温度太低则有机质会有残留，若灰化温度太高，易使待测元素挥发，严重时可使被检测的金属元素全部丧失。所以测定低熔点、易激发且在空气中化学性质稳定性较差的金属时，例如铅，需要添加基体改进剂。基体改进剂可以在提高灰化温度的同时，保护被检测金属元素，常用的基体改进剂有磷酸二氢铵和硝酸钯等。原子化是将样品中的待测金属元素从分子状态转变为中性自由原子的过程。若原子化温度低于所需温度，则被测元素的原子化不完全，导致检测结果偏低，同时会出现信号峰拖尾现象;若原子化温度高于所需温度，出峰时间提前，且出现分叉峰形，甚至影响测定结果，同时浪费电能、损耗石墨管[15]。

3 结语

在检测食品中金属元素含量的过程中，消解方法有干法、湿法、微波和高压等，它们有各自的优点和缺点。原子吸收光谱仪的优点是具有较高的灵敏度和精密度，并具有较好的选择性和较强的抗干扰能力，在实际应用过程中操作便捷，且分析范围相对较广泛。但是，该方法仍存在一些问题，需要进一步完善。例如，一次进样只能检测一种元素，在分析多种元素时需要更换灯源;使用石墨炉原子吸光谱仪测定某些金属元素时，标准曲线范围相对较窄，例如镉元素，其标准曲线范围一般0～3.0 μg/L。检测工作者应根据样品种类、被检测金属的性质和含量范围选择合适的消解方法和恰当的原子吸收光谱仪设备，以得到准确、值得信赖、平行性好的结果。

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作者简介：谷政伟（1990—），男，湖南郴州人，硕士。研究方向：化学元素含量分析。