4772.食品中重金屬污染現(xiàn)狀及其檢測技術(shù)論文正文

1、畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）題 目 食品中重金屬污染現(xiàn)狀及其檢測技術(shù) 指導(dǎo)老師 專業(yè)班級 生物技術(shù)及應(yīng)用0701 姓 名 學(xué) 號 2010 年 5 月 30 日摘 要重金屬超標(biāo)會造成環(huán)境污染,同時重金屬在生物體內(nèi)的積累效應(yīng)會對人類的健康造成潛在的威脅。本文綜述了我國食品中重金屬的污染現(xiàn)狀，介紹了食品中重金屬的限量規(guī)定，著重介紹了當(dāng)前食品中重金屬污染物的檢測技術(shù)，并且討論了目前檢測重金屬的新技術(shù)。關(guān)鍵詞：食品；重金屬污染；限量標(biāo)準(zhǔn)；檢測技術(shù)目錄引言11 重金屬污染概況12 食品中重金屬污染的來源及危害12.1 食品中重金屬污染的來源.12.2 重金屬污染的危害.23 我國食品中重金屬污染現(xiàn)狀33.1

2、食品中鉛的污染現(xiàn)狀.33.2 食品中砷的污染現(xiàn)狀.33.3 食品中汞和鎘的污染現(xiàn)狀.34 食品中重金屬污染的限量45 食品中重金屬的檢測技術(shù)55.1 食品中重金屬的常用檢測方法.55.1.1食品中鉛的常用檢測方法.65.1.2食品中鎘的常用檢測方法.65.1.3食品中總汞的常用檢測方法.65.1.4食品中總砷的常用檢測方法.65.2 食品中重金屬的檢測新技術(shù).7參考文獻.9引言2008年，我國相繼發(fā)生了貴州獨山縣、湖南辰溪縣、廣西河池、云南陽宗海、河南大沙河等砷污染事件，2009年8月份以來，又發(fā)生了陜西鳳翔兒童血鉛超標(biāo)、湖南瀏陽鎘污染及山東臨沂砷污染等事件。在一些專家看來，連續(xù)爆發(fā)的重金屬污

3、染事件是自然界發(fā)出的警示信號：解決過去發(fā)展積累、遺留下來的重金屬污染問題，已經(jīng)迫在眉睫。鉛、鎘、汞、鉻、鋅和類金屬砷帶來的污染，都被劃在這個范圍之內(nèi)。本文綜述了目前食品中重金屬的污染情況，介紹了國內(nèi)外對食品中重金屬的限量規(guī)定，著重介紹了當(dāng)前食品中重金屬污染物的檢測技術(shù)，并且討論其未來的發(fā)展趨勢。1 重金屬污染概況重金屬是指比重在5以上的金屬，約有45種，如銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鉻、汞、鈷、錫、鉬等1。通常情況下,重金屬的自然本底濃度不會達到有害的程度，但隨著社會工業(yè)化的快速發(fā)展，進入大氣、水和土壤的有毒有害重金屬如鉛、汞、鎘、鉻等不斷增加，超過正常范圍則會引起環(huán)境的重金屬污染。從食品安全方面

4、考慮的重金屬污染，目前最引人關(guān)注的是汞、鎘、鉛，以及類金屬砷等有顯著生物毒性的重金屬2。近十幾年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境治理和環(huán)境污染日趨失衡。例如我國的水體污染嚴(yán)重，全國7大水系中近一半河段以及許多湖泊遭到污染，80以上的城市河段水質(zhì)普遍超標(biāo)，尤其是重金屬污染問題十分突出3；我國的土壤重金屬污染程度也正在加劇，污染面積在逐年擴大，因而導(dǎo)致食品的重金屬污染問題也越發(fā)嚴(yán)重，這已引起各級政府以及相關(guān)部門的高度重視4。2 食品中重金屬污染的來源及危害2.1 食品中重金屬污染的來源某些地區(qū)自然地質(zhì)條件特殊，環(huán)境中有高本底重金屬含量。如在一些特殊地區(qū)，礦區(qū)、海底火山活動的地區(qū)，因為地層有毒金屬的

5、含量高而使動植物有毒金屬含量顯著高于一般地區(qū)。人為的環(huán)境污染而造成有毒有害金屬元素對食品的污染。工業(yè)生產(chǎn)中排放的含重金屬的廢氣、廢水和廢渣，農(nóng)用化學(xué)品，如含重金屬的農(nóng)藥和化肥的使用，可造成水體及土壤的環(huán)境污染。如污染的水體中鎘的濃度可以達到0.2- 3mg/kg，比正常水體高1000-2000倍5,6。污染的土壤中鎘的濃度可以比正常土壤中的濃度高出800倍，在這些土壤中種植的植物含鎘量就明顯增加7。值得提出的是，重金屬污染和一般的農(nóng)藥、化肥造成的污染不同，即使它們在環(huán)境中的濃度很低，但由于環(huán)境不容易凈化，生物從環(huán)境中攝取重金屬后通過食物鏈的生物放大作用，可以在較高級生物體內(nèi)成千上萬倍地富集起來

6、，然后通過食物進入人體導(dǎo)致潛在的危害。在食品加工、儲存、運輸和銷售過程中使用和接觸的機械、管道、容器以及因工藝需要加入的添加劑中含有的有毒金屬元素導(dǎo)致食品的污染。2.2 重金屬污染的危害8汞在自然界中有金屬單質(zhì)汞（俗稱水銀）、無機汞和有機汞等幾種形式。汞及其化合物是常見的應(yīng)用廣泛的有毒金屬和化合物。汞中毒以有機汞中毒為主,汞中毒患者往往表現(xiàn)為手指、口唇和舌頭麻木、說話不清、視野縮小、運動失調(diào)及神經(jīng)系統(tǒng)損害，嚴(yán)重者可以發(fā)生癱瘓、肢體變形、吞咽困難，甚至死亡。鎘是一種藍白色金屬，在自然界中分布廣泛但含量極小。鎘可通過植物根系的吸收進入植物性食品，并通過飲水與飼料轉(zhuǎn)移到動物體內(nèi)，使畜禽類食品中含有鎘

7、。鎘進入人體后主要蓄積于腎臟和肝臟中，鎘中毒主要損害腎功能、骨骼和消化系統(tǒng)。研究表明鎘及其化合物還具有一定的致突變、致畸和致癌作用。鉛是一種灰白色金屬, 主要用于制造蓄電池、顏料、釉料等，四乙基鉛等烷基鉛因為其具有良好的抗震性而曾經(jīng)被用作汽油的防爆劑廣泛使用。鉛中毒是一種蓄積性中毒, 隨著人體內(nèi)鉛蓄積量的增加可引起造血、腎臟及神經(jīng)系統(tǒng)損傷。鉛中毒后往往表現(xiàn)為智力低下, 反應(yīng)遲鈍, 貧血等慢性中毒癥狀。從危害程度來說，鉛對胎兒和幼兒生長發(fā)育影響最大，因此兒童發(fā)生鉛中毒的幾率遠遠高于成年人，目前我國兒童金屬鉛污染較為嚴(yán)重。砷是一種非金屬，但由于其許多理化性質(zhì)類似于金屬，故常稱其為類金屬。砷的化合物

8、包括無機砷和有機砷。砷對人體中的許多酶有很強的抑制作用，可使人體內(nèi)多種酶的活性及細胞的呼吸、分裂和繁殖受到嚴(yán)重干擾而引起體內(nèi)代謝障礙。砷中毒分急性和慢性兩種。急性砷中毒主要表現(xiàn)為胃腸炎癥狀，嚴(yán)重者可導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹而死亡，病人常有七竅流血的現(xiàn)象。慢性砷中毒的癥狀除有一般的神經(jīng)衰弱癥候群外，還有皮膚色素沉著、過度角質(zhì)化、末梢神經(jīng)炎等?，F(xiàn)在砷及其化合物已被確認為致癌物。3 我國食品中重金屬污染現(xiàn)狀3.1 食品中鉛的污染現(xiàn)狀對目前國內(nèi)蔬菜中重金屬污染的資料進行研究分析表明，蔬菜中的鉛污染問題非常突出9。我國食品中重金屬污染主要是鉛污染，通過膳食計算，我國各年齡段鉛的攝入量偏高，特別是兒童已經(jīng)達到

9、ptwi(每周耐受攝入量)的105.6% -109.7%，說明我國食品中鉛的含量偏高10。3.2 食品中砷的污染現(xiàn)狀據(jù)報道，海水含砷為2-30ug/kg，而工業(yè)城市毗鄰的沿海水域可達140-1000 ug/kg。砷在我國大部分地區(qū)的蔬菜中檢出率近100%11。糧食、水果、蔬菜、肉、乳、蛋、魚類及其制品、茶葉等食品均有檢出，有的超過食品安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)12。3.3 食品中汞和鎘的污染現(xiàn)狀 上世紀(jì)五十年代后期，農(nóng)業(yè)上使用含汞殺螨劑以來，汞對土壤、自然水系、大氣的污染日益嚴(yán)重。工廠排放含汞的廢水，是水體污染的主要來源。我國生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定汞不超過0.001mg/l。鎘是最常見的污染食品和飲料的

10、重金屬元素。鎘可通過環(huán)境污染、生物濃縮和含鎘化肥的使用而致食品污染。我國水稻、蔬菜等農(nóng)作物中鎘的檢出率較高，超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重13。對成都地區(qū)蔬菜樣品檢測結(jié)果表明，鉛和鎘是該地區(qū)蔬菜中的主要污染元素，它們的超標(biāo)率分別為22%和29.4%，汞和砷的檢出率均為100%14。對昆明市蔬菜及其土壤中重金屬含量水平調(diào)查發(fā)現(xiàn)，超過土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值15二級標(biāo)準(zhǔn)值的樣品占85.71%16。4 食品中重金屬污染的限量由于食品的重金屬污染問題日趨嚴(yán)重，使世界各國政府、有關(guān)團體和組織及眾多企業(yè)的認識和關(guān)注也不斷提高，許多相應(yīng)的政策法規(guī)應(yīng)運而生。我國在近幾年內(nèi)也修訂和發(fā)布了有關(guān)的規(guī)定，以適應(yīng)國際經(jīng)濟形勢的發(fā)展。美國等其它

11、西方國家也修訂或發(fā)布了許多相應(yīng)的法規(guī)文件。表4.1列出了部分我國于2005年10月1 日起強制實施的對食品中汞、鉛、鎘、砷等重金屬污染限量的國家標(biāo)準(zhǔn)(gb2762-2005)17。聯(lián)合國糧食農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織（fao/who）食品法典委員會(cac)制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也列于該表中以便比較。表4.1 食品中某些重金屬限量指標(biāo) 單位：mg/kg食品名gb2762-2005鉛鎘總汞(b)谷類0.20.1-0.20.02(c)豆類0.20.2-薯類0.20.1(a)0.01禽畜肉類0.20.10.05魚類0.50.10.5(d)蔬菜0.10.05-0.20.01水果0.10.050.01鮮蛋0.20.

12、050.05表4.2 食品中某些重金屬限量指標(biāo) 單位：mg/kg食品名cac標(biāo)準(zhǔn)砷(e)鉛鎘谷類0.1-0.20.20.1-0.2豆類0.20.10.2薯類-0.1禽畜肉類0.050.10.05魚類0.10.2-蔬菜0.050.10.05-0.2水果0.050.10.05鮮蛋0.05-注：(a)根莖類蔬菜; (b)以hg計; (c)成品糧;(d)以甲基汞計不包括食肉魚類;(e)無機砷由表4.1和表4.2可以看出，我國的限量指標(biāo)多數(shù)已符合國際標(biāo)準(zhǔn)。但有些限量則由于我國的國情不同和國際標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距。例如魚類的鉛限量指標(biāo)我國為0.5mg/kg，cac標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)格得多，僅為0.2mg/kg；又如禽

13、畜肉類的鉛限量指標(biāo)我國為0.2mg/kg，cac標(biāo)準(zhǔn)則為0.1mg/kg。需要說明的是，隨著國內(nèi)外經(jīng)濟形勢的變化和發(fā)展，食品中各種污染物的限量指標(biāo)也會隨著變化以適應(yīng)形勢的要求。但總的來說限量指標(biāo)有更加嚴(yán)格的趨勢。我國在1994年制定的國家標(biāo)準(zhǔn)對谷類、豆類、薯類和禽畜肉類中鉛的限量分別為0.4、0.8、0.4和0.5mg/kg，而2005年的標(biāo)準(zhǔn)則已將限量指標(biāo)調(diào)整到了0.2mg/kg。另外，不同國家往往有不同的限量標(biāo)準(zhǔn)。因此對于從事國際貿(mào)易的部門和有關(guān)企業(yè)，及時了解掌握相關(guān)國家對有關(guān)產(chǎn)品中污染物的限量標(biāo)準(zhǔn)是相當(dāng)重要和必要的。表4.1和表4.2中僅僅列出了部分食品中部分重金屬污染的限量指標(biāo)。5 食

14、品中重金屬的檢測技術(shù)5.1 食品中重金屬的常用檢測方法食品中重金屬元素限量的檢測方法有比色法、比濁法、色譜法、光譜法、電化學(xué)分析法、中子活化分析等。有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)均詳細規(guī)定了食品中重金屬元素的含量測定方法。以下列出的是食品中的鉛、鎘、汞和砷的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。5.1.1 食品中鉛的常用檢測方法石墨爐原子吸收光譜法，它的原子化器為石墨爐原子化器，是將試樣放置在石墨管壁、石墨平臺、碳棒盛樣小孔或石墨坩堝內(nèi)用電加熱至高溫從而實現(xiàn)原子化，其檢出限為5ug/kg18。火焰原子吸收光譜法，該法采用火焰原子化器，火焰原子化器由噴霧器、預(yù)混合室、燃燒器三部分組成，檢出限為0.1mg/kg。單掃描極譜法，它是一種

15、控制電位的極譜法，電極電位是時間的線性函數(shù)，因用示波器觀察電流-電位曲線，故又稱線性變位示波極譜法，該法檢出限為0.085mg/kg。二硫腙比色法，該法用二硫腙做顯色劑，通過比較或測量溶液顏色深度來確定待測組分含量，檢出限為0.25mg/kg。氫化物原子熒光光譜法，原子熒光光譜法是介于原子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法之間的光譜分析技術(shù)，它的基本原理就是：基態(tài)原子（一般為蒸氣狀態(tài)）吸收合適的特定頻率的輻射而被激發(fā)至高能態(tài)，而后，激發(fā)態(tài)原子在去激發(fā)過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光19。因為氫化物可以在氬氫焰中得到很好的原子化，而氬氫焰本身又具有很高的熒光效率以及較低的背景，這些因素的結(jié)合使得

16、采用簡單的儀器裝置即可得到很好的檢出限，其檢出限為5ug/kg20。5.1.2 食品中鎘的常用檢測方法石墨爐原子吸收光譜法，其檢出限為0.1ug/kg；火焰原子吸收光譜法，檢出限為5ug/kg；比色法，檢出限為50ug/kg；原子熒光法，檢出限為1.2ug/kg。5.1.3 食品中總汞的常用檢測方法原子熒光光譜分析法，檢出限為0.15ug/kg21；二硫腙比色法，檢出限為25ug/kg。甲基汞的分析常常先用酸提取巰基棉吸附分離，然后用氣相色譜法或冷原子吸收光譜法22進行測定。5.1.4 食品中總砷的常用檢測方法氫化物原子熒光光譜法，檢出限0.01mg/kg；銀鹽法，檢出限為0.2mg/kg23

17、；砷斑法，檢出限為0.25mg/kg；硼氫化物還原比色法，檢出限為0.05mg/kg。5.2 食品中重金屬的檢測新技術(shù)食品中重金屬的檢測新技術(shù)主要表現(xiàn)在3個方面：檢測儀器本身的技術(shù)進步，其硬件和軟件功能的不斷提升；樣品的處理，包括樣品的消解和必要的富集方法的進步；測定方法的改進和優(yōu)化24。目前原子吸收光譜儀多采用ccd固態(tài)檢測器代替光電倍增管，其自動化程度大大提高，可以實現(xiàn)火焰和石墨爐一體并自動切換。儀器的軟件功能已有很大提高，操作更加靈活方便。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（icp-ms）25不僅可以同時測定多種金屬元素的濃度，而且可以給出有關(guān)同位素的信息，因此可以進行同位素的示蹤研究。目前icp-

18、ms最引人注目的進展是動態(tài)反應(yīng)池技術(shù)。該技術(shù)可以大大延長icp-ms質(zhì)量分析器的壽命，提高icp-ms的分析靈活度。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（icp-oes）26現(xiàn)在也已經(jīng)成為食品中重金屬測定的常用方法。經(jīng)過消解的樣品可直接進入溫度為50007000k的高溫等離子體，并通過多色儀觀測發(fā)射線同時進行分析。這種方法的優(yōu)點是能進行約70多個元素的分析，每個元素都有很高的靈敏度。而采用雙單色儀光學(xué)系統(tǒng)和具有雙檢測器的全譜直讀icp-oes儀則可以避免傳統(tǒng)全譜直讀icp光譜儀預(yù)熱時間較長、入射光狹縫小、檢測器壽命短等不足，應(yīng)該是今后全譜直讀icp光譜儀發(fā)展的方向。研究證明，元素在食品中的形態(tài)和其毒

19、性密切相關(guān)，例如三價砷的毒性就遠大于五價砷，因此分離并能定量測量樣品中元素的真實形態(tài)將是一個十分重要的目標(biāo)。目前高效液相色譜（hplc）27與icp-ms聯(lián)用是最為常用的形態(tài)分析手段，占到形態(tài)分析研究的70以上。此外，將毛細管電泳、超臨界色譜和氣相色譜等分離方法與icp-oes或者icp-ms進行聯(lián)用將會是今后形態(tài)分析的發(fā)展方向。在實際工作中，往往要求能夠較快地得到檢測結(jié)果，因此研究發(fā)展快速檢測技術(shù)將是今后的重要發(fā)展方向之一。對于檢測儀器本身來說，其發(fā)展的趨勢是具有越來越好的穩(wěn)定性和檢出限，越來越容易使用，分析的速度也更快，且能同時獲得越來越豐富的信息。而對于食品中重金屬污染快速檢測技術(shù)的發(fā)展

20、，不僅有賴于先進儀器的使用，在很大程度上也有賴于樣品的前處理和制備技術(shù)。隨著各種既快速高效又靈敏的重金屬污染物分析儀器及分析方法的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，傳統(tǒng)的樣品前處理和制備技術(shù)已不能滿足實際工作的需要。因此食品微波消解溶樣技術(shù)28,29的利用和發(fā)展，為重金屬污染物的快速檢測提供了有利條件。微波消解方法具有簡便快速、高效安全、重現(xiàn)性好、應(yīng)用廣泛的優(yōu)點，和相應(yīng)的儀器方法配合使用，完全可以滿足食品中重金屬污染物的快速檢測要求。對于我國大多數(shù)中小型食品生產(chǎn)經(jīng)營企業(yè)來說，一般沒有條件使用大型昂貴的高級儀器，因此較為經(jīng)濟的分光光度計30成為重金屬污染物測定的主要儀器。但是一般的分光光度計檢測限較高，有時不能滿

21、足測定的要求。在這種情況下，必須預(yù)先對樣品中的重金屬進行有效的分離和富集。參考文獻1 魏成熙, 譚麗娟, 常德榮. 貴陽市主要土壤重金屬狀況研究j. 中國土壤與肥料, 2006, 4, 20-24.2 張正堯, 鹿塵, 苗春雨等. 周口市食品中重金屬污染檢測分析j. 中國公共衛(wèi)生, 2006, 22 (12): 1525-1525.3 王想霞, 麻廣順, 李林奇等. 濮陽市10類食品重金屬及農(nóng)藥污染調(diào)查j. 中國公共衛(wèi)生, 2006, 21 (6): 695-695.4 孫鐵珩, 周啟星, 李培軍. 污染生態(tài)學(xué)m. 北京: 科學(xué)出版社, 2001. 115 徐小清, 鄧冠強. 長江三峽庫區(qū)江段

22、沉積物的重金屬污染特征j. 水生生物學(xué)報, 1999, 23 (1): 191.6 李學(xué)鵬, 勵建榮, 段青源等. 杭州市近江市場食用貝類中重金屬含量調(diào)查及評價j. 中國食品學(xué)報, 2008, 8 (4), 14-20.7 孟凡喬, 史雅娟, 吳文良. 我國無污染農(nóng)產(chǎn)品重金屬元素土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定與研究進展j. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護, 2000, 19: 356-359.8 付曉萍. 重金屬污染對人體健康的影響j. 遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技, 2004, 24 (6): 8-9.9 董秋洪, 聶根新, 涂田華等. 食品中重金屬污染對人體健康的影響及其對策j. 江西農(nóng)業(yè)科技, 2008, (3): 37-3

23、8.10 王竹天. 食品污染物監(jiān)測及其健康影響評價的研究簡介j. 中國食品衛(wèi)生雜志, 2009, 16 (2): 99-103.11 王小驪, 張永志, 王鋼軍等. 蔬菜中有害重金屬元素污染研究進展j. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2009, 16 (5): 259-262.12 林升清, 蔡一新, 趙道輝等. 福建省2001年各類食品化學(xué)性污染監(jiān)測分析j. 海峽預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志, 2006, 7 (6): 50-51.13 李光德, 朱魯生, 王玉軍等. 泰安市蔬菜中重金屬污染調(diào)查研究j. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2008, 29 (3): 330-334.14 許煉烽, 郝興仁, 馮顯湘. 城市蔬菜的重金屬污染及其對策j. 生態(tài)科學(xué), 2007, 19 (1): 80-85.15 葛曉光, 張智敏. 綠色蔬菜生產(chǎn)m. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1997. 20-35.16 祖艷群, 李元, 陳海燕等. 昆明市蔬菜及其土壤中鉛、鎘、銅和鋅含量水平及污染評價j. 云南環(huán)境科學(xué), 2008, 22 (增刊): 55-57.17 中國預(yù)防科學(xué)院標(biāo)準(zhǔn)處. 食品衛(wèi)生國家標(biāo)準(zhǔn)匯編(1-6)s. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2005.18 顧萱, 張琪. 石墨爐原子吸收法測定中成藥中汞的含量j. 中國藥科大學(xué)學(xué)報, 1994, 25 (4): 221-223.1