电感耦合等离子体质谱法在食品中重金属检测中的应用

摘要：电感耦合等离子体质谱法作为一种先进的元素分析技术，近年来在食品重金属检测领域得到了广泛的应用，它具有灵敏度高以及线性范围宽等优点，能够满足食品中痕量重金属检测的需求。本文探讨了食品样品前处理方法，分析了该方法在粮食及其制品以及肉类及其制品等不同食品类型中重金属检测的具体应用，还论述了检测过程中的质量控制与干扰消除措施，指出其虽面临一些问题，但在保障食品安全方面具有不可替代的重要作用。

关键词：电感耦合等离子体质谱法；食品；重金属检测

引言：

伴随工业的快速发展以及人类活动的增加，食品中重金属污染的情况日益严峻。环境污染以及农业投入品的不合理使用以及食品加工过程中的不当操作等，都可能导致食品中重金属含量超标，表1就是食品中常见重金属对人体的危害分析。因此，准确快速地检测食品中的重金属含量，对于保障食品安全和维护消费者健康具有至关重要的意义。

表1 重金属对人体危害表

一、电感耦合等离子体质谱法在食品重金属检测中的前处理方法

（一）样品的采集与保存

鉴于食品来源广泛且成分复杂，不同产地批次以及加工方式的食品其重金属含量可能存在差异，以粮食为例，同一品种的粮食在不同土壤条件下种植吸收的重金属量不同，所以采集粮食样品时要从多个地块和不同粮堆部位选取，保证所采样品能够反映该批次粮食整体的重金属污染情况。

采集样品时还需重视随机选择，不能主观挑选外观以及色泽等有明显特征的样品，应利用随机抽样的方式保证每个样品都有被选中的机会，以在水果批发市场采集水果样品为例，可采用随机数表法确定摊位和具体的水果个体，避免因人为选择导致样品不具代表性。采集的样品量要恰当，量过少或许无法满足后续检测的需求，过多则会增加保存和处理的难度与成本，一般固体食品采集量通常在几百克到一千克左右，液体食品则依据检测项目和方法的要求采集几百毫升到一升不等。

样品保存首要目标是防止样品中重金属出现损失污染和变化，采集的水分含量较高的固体食品样品可先将其洗净并晾干表面水分，然后用密封袋或容器包装好后放入冰箱冷藏保存，将温度控制在 2 - 8℃，这样既能抑制微生物生长又能减少重金属的化学变化。干燥的固体食品如谷物和豆类可储存在干燥阴凉且通风的环境中，用密封容器盛装防止受潮和外界灰尘污染。

（二）常见的前处理方法

湿法消解是利用硝酸和高氯酸等强氧化性酸在加热条件下将食品样品中的有机物质分解，使重金属元素释放并转化为离子状态，其优点是消解能力强，能有效破坏各类有机物质让重金属元素充分释放，但它也存在不足，消解过程需使用大量具有腐蚀性和毒性的强酸，对操作人员的安全有一定威胁，并且消解过程会产生大量酸雾和有害气体，需要良好的通风设备来处理[1]。

干法灰化是将食品样品放在高温炉中，利用高温使样品中的有机物质燃烧分解，留下包含重金属元素的无机残渣，其优点是操作相对简单无需使用大量化学试剂，可避免试剂引入的污染，不过它也有局限性，高温可能致使汞和铅等易挥发的重金属元素损失，进而影响检测结果的准确。

（三）前处理方法的优化与选择

不同食品样品的基质成分存在显著差异，这对前处理方法的选择影响重大，以富含油脂的坚果类食品为例，若在进行前处理时采用常规的湿法消解，油脂可能会干扰消解效果导致消解不完全，此时可先借助有机溶剂萃取的方式去除油脂，再开展后续的消解步骤，如此便能避免油脂对消解过程的干扰，提升重金属的释放效率；而蛋白质含量高的肉类食品，蛋白质在消解过程中可能形成难溶的络合物，影响重金属的测定，可在消解前添加适量的蛋白酶进行预处理，将蛋白质分解使重金属更易释放出来。

二、电感耦合等离子体质谱法在不同食品类型中重金属检测的应用

（一）粮食及其制品

粮食在生长过程中有可能从土壤以及空气中吸收重金属，其中土壤中的重金属污染是导致粮食重金属超标的重要原因，一些工业活动和化肥的使用等会使土壤中铅以及汞等重金属含量增加，当粮食作物生长在这样的土壤中时其根系会吸收这些重金属并在体内积累，水稻对镉具有较强的吸收能力，若种植在镉污染的土壤中，大米中的镉含量很可能会超标。

凭借高灵敏度和多元素同时分析的能力，电感耦合等离子体质谱法能够准确检测粮食及其制品中的多种重金属元素，在检测大米中的重金属时需先对大米样品进行前处理，通常采用湿法消解的方法将大米样品与强酸混合并在加热条件下使样品中的有机物质分解，让重金属元素转化为离子状态，之后把处理后的样品溶液引入电感耦合等离子体质谱仪中进行分析，仪器会依据离子的质荷比将不同的重金属离子分离并检测其含量[2]。

面粉等粮食制品检测过程与之类似，但由于面粉经过加工处理，其基质成分或许与原粮不同，前处理方法可能需要适当调整，以面粉中可能含有的一些添加剂为例，这些添加剂可能会影响消解过程和检测结果，在这种情况下需要挑选合适的消解试剂和消解条件，保证样品中的重金属能够完全释放出来。

（二）肉类及其制品

肉类在生产过程中可能经由多种途径遭受重金属污染，在养殖环节若动物食用的饲料受到重金属污染就会致使重金属在动物体内蓄积，一些地区土壤和水源被重金属污染，生长的农作物含有较高的重金属，以此为原料制成的饲料会将重金属传递给养殖动物，养殖环境中的空气和水等也可能含有重金属，动物会通过呼吸和饮水摄入重金属。

电感耦合等离子体质谱法能够精准检测肉类及其制品中的多种重金属元素，检测前需对肉类样品进行合适的前处理，通常采用湿法消解的方式将肉类样品与强酸混合并在加热条件下使样品中的有机物质分解[3]。让重金属元素转化为离子状态，这一过程需要严格把控温度和时间以保证消解完全且重金属元素不损失，消解猪肉样品要依据样品的量和性质，精确控制硝酸和高氯酸的比例以及加热的温度和时长。

（三）水产品

水产品易受重金属污染，水环境作为水产品的生存场所，工业废水和生活污水的排放以及农业面源污染等会使大量重金属进入水体，一些工厂将含汞以及铅等重金属的废水未经处理直接排入江河湖海。这些重金属会在水体中积累，水产品通过呼吸和摄食等方式将水中的重金属摄入体内并在体内蓄积，像贝类等滤食性生物会不断过滤大量的水，从而富集水中的重金属，水产养殖过程中使用的质量不合格的饲料和药物等也可能含有重金属进一步增加了水产品受污染的风险。

电感耦合等离子体质谱法能够准确检测水产品中的多种重金属元素，检测前需对水产品样品进行前处理，通常采用微波消解的方法把水产品样品放入消解罐中，加入如硝酸等适量的强酸，再利用微波的能量使样品在高温高压下快速消解，这样可将样品中的有机物质分解。

（四）乳制品

乳制品可能在多个环节遭受重金属污染，在奶源生产阶段若奶牛食用的饲料来源于受重金属污染的土壤种植的农作物，或者饮用了被污染的水源，重金属会在奶牛体内蓄积并进入牛奶中，一些工业活动导致周边土壤中铅和镉等重金属含量超标，生长在这样土壤中的牧草被奶牛食用后重金属会通过食物链传递到牛奶里。

在乳制品加工过程中加工设备和包装材料等也可能成为重金属污染的源头，一些质量不合格的加工设备，其金属部件可能含有铅和铬等重金属，在与牛奶接触过程中重金属会溶解到牛奶中，若包装材料不符合卫生标准也可能向乳制品中迁移重金属，某些劣质的塑料包装可能含有重金属添加剂，在储存和运输过程中这些重金属会逐渐渗透到乳制品中。

电感耦合等离子体质谱法能够精准检测乳制品中的多种重金属元素，检测前需对乳制品样品进行前处理，通常采用湿法消解的方法将乳制品样品与强酸混合并在加热条件下使样品中的有机物质分解，让重金属元素转化为离子状态，以奶粉样品为例，将其溶解后与硝酸等强酸混合，在加热板上加热消解，一段时间后奶粉中的蛋白质和脂肪等有机物质被分解，重金属离子游离出来[4]。

三、结束语

电感耦合等离子体质谱法凭借其独特的原理和显著的特点，在食品重金属检测领域展现出了强大的优势和不可替代的重要作用，该方法灵敏度高能够检测到极低浓度的重金属元素，为准确识别食品中痕量重金属提供了有力保障，多元素同时分析能力突出，提高了检测效率，能够快速获得多种重金属元素的含量信息。

参考文献

[1]柳克浩,张增坤.电感耦合等离子体质谱法在食品检测中的应用研究进展[J].食品安全导刊,2025,(05):177-180.

[2]赵英飞,王小龙,李凯,等.关于电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法在科学、技术、产品、应用方面的思考[J].中国无机分析化学,2025,15(03):382-388.

[3]段旭,白新悦,杨柳晨.微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定食品添加剂膨润土中的砷和铅[J].现代食品,2024,30(23):187-189.

[4]黄鑫彦,胡晓菁.石墨消解-电感耦合等离子体质谱法测定食品中16种稀土元素[J].粮食与油脂,2024,37(10):159-162.