阳极溶出伏安法（ASV）与食品中的重金属检测

阳极溶出伏安法（ASV）与食品中的重金属检测

1食品安全中重金属问题

食品安全一直是人们关注的焦点，而食品中的重金属污染是重要方面之一。重金属广泛存在于食品加工的整个过程中，包括制作、包装、运输等环节。大多数重金属元素对人体有害，而且会在人体内累积，进而危害人们的身体健康，甚至导致严重的疾病。在20世纪60年代，日本富山县发生的由镉污染（大米和饮用水）而引起的环境公害病“痛痛病”，是世界上最著名的农产品重金属污染事件之一。

常见的重金属包括铅、镉、砷、铜等，都且具有显著的生物毒性。中国每年因重金属污染的粮食达千万吨，美国每年因重金属污染损失在百亿美元以上。重金属污染问题已对生态环境、食品安全、百姓身体健康和农业可持续发展构成了严重威胁。因此，联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）及世界各国政府近年来都加强了食品安全工作并制定了相关标准与法规，如下（单位：mg/Kg）：

2 粮食作物及肉制品的重金属污染

当重金属元素进入农田土壤，会随着溶解、沉淀、凝聚、络合、吸附等各种反应，通过作物的累积而直接进入食物链，富集于人体。农作物中重金属含量是表征其质量的重要指标。国内外对有关蔬菜和粮食等农作物中重金属含量及其健康风险等问题进行了大量的研究，其中，水稻籽实中的重金属主要来源于土壤、灌溉水、大气、收割、翻晒和加工设备等，其中最主要是土壤和灌溉水。在一定范围内，水稻籽实中重金属的含量与土壤中重金属的含量呈正相关。

此外，某些动物内脏中会有一定量的重金属沉积，因此不可避免的会存在重金属超标的风险，其中铅、镉、砷和铬等最为常见。目前的禽畜全靠工业饲料喂养，但是这些饲料或饮用水源具有不确定性，一旦不安全的饲料进入饲养环节，或饲养用水被重金属污染，这些进入禽畜体内的重金属元素都要靠内脏来代谢，从而导致一些重金属元素在某些脏器中蓄积。

我国在《GB 2762-2017 食品安全国家标准 食品中污染物限量》中，对动物内脏中的重金属含量做出以下规定：

铅：0.5mg/Kg（ppb）；

镉：肝脏：0.5mg/Kg（ppb）；肾脏1.0 mg/Kg（ppb）。

因此，建立一种快速、简便、准确的食品重金属检测方法显得尤为重要。不仅是对粮食作物、肉制品还是蔬菜。这一方面可以为食品进入市场增加一道保障，确保消费者的食用安全，另一方面可以用来排查食品生产企业所使用原料及水源的安全性。

3 食品中重金属检测方法研究进展

近年来，随着阳极溶出发的发展，人们更加注重使用环境友好型的材料来代替汞电极。铋膜电极（BFE）是一种新的金属膜电极，以其优良的电化学性能和对环境及工作人员无毒害作用的特性，渐渐地被广泛地应用于重金属和一些有机物的检测。

有相关专家以铋膜电极为工作电极，采用阳极溶出法测定痕量铅、镉和锌３种重金属元素。研究结果显示，铅、镉和锌在铋膜电极上产生灵敏的溶出峰，铋离子的存在有利于痕量铅、镉和锌的测定。这是因为铋膜有利于待测金属离子铅、镉和锌被还原沉积在电极表面，达到更有效地富集金属离子的目的，从而增大溶出电流。

铋膜电极对铅、镉和锌的氧化溶出具有良好的电化学响应。该电极可较好的应用于食品中痕量铅和镉的检测，实测样品中铅和镉的测定结果与石墨炉原子吸收光谱法相符。该方法操作简单、快速、重现性好、检测灵敏度高，并且无环境污染。

相关研究结果已由宁波出入境检验检疫局的王晓娟、邬蓓蕾发表于《理化检验－化学分册》（2015, 51），《铋膜电极溶出伏安法测定食品中痕量重金属》。

4   MicroTrace PDV

PDV6000ultra可以检测多种金属（如：As, Cd, Cr, Cu,Hg, Ni, Pb, Se, Tl, Zn 等），检测限可达一位数的ppb级，且样品颜色及浊度对测量结果没有影响。此外，PDV也可使用配备了铋膜电极的LabCell SV分析室，使得Co, Cr 和 Ni 的检测可达到1ppb 水平，并且可检测 Mo 和 U。

在阳极溶出法安法的发展过程中，也曾有使用PDV检测食品重金属的相关应用案例，如下：

§     对小麦籽粒中的镉进行分析检测，检出下限为5ppb，对不同样品5次分析结果的相对标准偏差(RSD)为4%，也可以应用于其他谷物和蔬菜事宜；

§     对水稻或其他植物中的铅分析检测，检出下限为10ppb，对不同样品5次分析结果的相对标准偏差(RSD)为3%；

§     对动物内脏组织中的镉分析检测，检出下限为5ppb，对不同样品5次分析结果的相对标准偏差(RSD)为4%；

§     对鱼和贝类中的汞分析检测，检出下限为5ppb，对不同样品5次分析结果的相对标准偏差(RSD)为4%。