2.1.2 質譜分析法

電感耦合等離子體質譜法(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-M S)是以電感耦合等離子體為離子源，在質譜儀中按照質荷比分離待測物，根據(jù)質譜結果對大多數(shù)元素(除了汞)進行定性和定量分析的方法。ICP-MS比原子光譜法更靈敏，不僅可以在短時間內同時分析多種金屬元素，還可進行同位素的快速測定，與液相色譜儀等儀器聯(lián)用時可進行元素形態(tài)分析，目前在重金屬檢測中得到了廣泛的應用。但是ICP-MS易受質譜、基體效應、電離等的干擾，其設備昂貴，運行和維護成本較高。Qin等設計了一種羧基功能化中空聚合物微球作為吸附劑裝入固相萃取柱，然后用ICP-MS同時測定消化后的紫菜、魚肉和雞肉中的釩離子(V5+)、鉻離子(Cr3+)、銅離子(Cu2+)、Cd2+和Pb2+。該方法在食品樣品中對目標金屬元素的檢出限為0.20～0.80μg/kg。Herath等建立了一種超高效液相色譜-電感耦合等離子體質譜聯(lián)用(UPLC-ICP-MS)同時測定不同形態(tài)砷的快速分析方法，還可以同時精確分離并定量測定亞砷酸、砷酸鹽、二甲基胂酸鹽和一甲基胂酸鹽。此方法對不同形態(tài)砷的檢出限在0.3～0.5μg/L;該研究還定量檢測了澳大利亞和斯里蘭卡商用水稻中不同形態(tài)的砷，形態(tài)分析結果表明，砷離子(As3+)在水稻樣品中廣泛分布。UH-PLC-ICP-M S能準確、可靠地鑒定和定量不同形態(tài)的砷，并且具備分離速度快、分辨率高、檢出限低等優(yōu)點。

2.2 快速檢測技術

傳統(tǒng)的儀器檢測方法雖然可以精確測定樣品中的各類重金屬含量，但是對昂貴的大型儀器和專業(yè)的檢測人員需求，大大提高了它們的分析成本，也成為進行大量樣本實時快速檢測的一大阻礙?？焖贆z測技術建立在免疫學、納米材料學、光譜學、電化學等交叉學科上，其檢測成本低、快捷、操作簡單、可進行半定量和定量分析。

2.2.1 比色法

比色法是一種基于金屬離子與溶液中的物質相互作用直接引起顏色或熒光信號改變，根據(jù)溶液中顏色的深淺來測定待測物質含量的快速檢測方法。此方法簡單直觀，分析速度快，但靈敏度低并且非常容易受到復雜基質的干擾。研究者常利用金屬與螯合劑生成穩(wěn)定的有色金屬螯合物來進行重金屬的定量測定。例如，Wang等建立了一種快速測定動物飼料、寵物食品和飲用水中鋅的微平板比色法。用三氯乙酸提取樣品中的鋅離子，與2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-(N-丙烷-N-磺基丙基氨)-苯酚(5-Br-PAPS)反應形成鋅-PAPS配合物;篩選出由水楊醛肟、去鐵胺、檸檬酸鈉等成分組成的掩蔽配方，排除其他重金屬的干擾;并提出一種分配校正方法，消除飼料樣品產生的基質效應。整個檢測過程可以在40 min內完成，線性范圍在0.038～8.000μg/mL，實際樣品的分析結果與原子吸收光譜分析結果有較好的一致性。比色法的特異性比較差，在復雜基質中的抗干擾能力也較差，現(xiàn)有的報道中大多是應用在基質相對簡單的液態(tài)樣品中，在復雜固態(tài)樣品中的應用比較受限。

2.2.2 電化學分析法

電化學分析法是以電化學反應池中的電極發(fā)生氧化還原反應引起的電化學信號的變化為基礎，根據(jù)電流、電位、電導等參數(shù)與待測物質之間的關系來進行定性和定量檢測的一種分析方法。電化學分析法靈敏度高，設備簡單，但是其特異性、重現(xiàn)性和抗干擾能力目前還有待提高，需要利用納米材料對電極進行修飾才能實現(xiàn)較好的檢測性能。電化學分析法在重金屬離子檢測中的應用主要有溶出伏安法、極譜法、離子選擇電極法等。例如，王忠政等建立了一種多壁碳納米管/Nafion溶出伏安法，并成功應用于大豆和大米中重金屬鉛的測定。此方法線性范圍為0.1～20.0μmol/L，檢測大豆和大米中鉛的回收率在98.75%～101.25%，相對偏差小于5.63%，檢測結果與ICP-MS的檢測結果相符，可以作為糧油安全的有力監(jiān)測手段。

2.2.3 免疫分析法

免疫分析法是一種使用抗體識別和捕獲目標抗原或半抗原，再根據(jù)顏色、光譜等信號的變化進行定性和定量的檢測方法。雖然相對于儀器檢測方法免疫分析法擁有許多優(yōu)勢，如操作簡單、特異性強、靈敏度高、適用于現(xiàn)場監(jiān)測等，但是重金屬的抗體制備難度較大，價格較高，使其發(fā)展受到了限制。在制備重金屬的單克隆抗體時，一般采用重金屬-螯合劑-載體蛋白質復合物作為免疫原，可以使重金屬離子獲得免疫原性，并防止其在動物體內與生物分子發(fā)生不可逆反應導致免疫動物中毒。目前飼料和食品中研究較多的主要有酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)和免疫層析法(ICA)。Xu等制備了Pb2+的單克隆抗體，此單抗對其他金屬離子的交叉反應性小于0.943%，具有較高的特異性。基于此抗體建立了ELISA和化學發(fā)光酶免疫分析法(CLEIA)用于Pb2+的檢測，檢出限分別為0.7 (ELISA)和0.1 ng/mL(CLEIA)，并成功應用于雞肉、大米、牛奶等食品中Pb2+的檢測。王亞楠等制備了Cd2+的高特異性單克隆抗體，并用膠體金標記抗體建立了免疫層析試紙條，檢出限為5μg/L，該試紙條可以在10 min內對面粉、豬肉樣品中的Cd2+進行半定量測定，非常適合食品中重金屬的現(xiàn)場初篩。

2.2.4 生物傳感器

生物傳感器是一種對生物物質(包括酶、抗體、抗原、微生物、核酸等)敏感并將其濃度轉換為電信號進行檢測的儀器。近年來，功能核酸作為分子識別元件的生物傳感器在重金屬檢測中研究應用最廣泛，是重金屬生物傳感器研究的熱點之一。功能核酸是一類可替代傳統(tǒng)蛋白酶和抗體，具有獨立結構，執(zhí)行特定生物功能的核酸分子。其性質穩(wěn)定，價格低廉，易于裁剪和修飾，包括適配體、切割核酶、錯配核酶等眾多類別。

適配體是通過指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化(SELEX)技術體外篩選得到單鏈DNA或RNA，是一種由100個以內的堿基構成的功能核酸，具有親和力高、特異性強、易于修飾等特點，可以折疊成特定的二級或三級結構，特異性結合包括重金屬在內的多種靶分子。Khoshbin等建立了一種低成本的紙基適配體傳感器陣列，可同時檢測汞離子(Hg2+)和銀離子(Ag+)。該傳感陣列是根據(jù)靶樣品注入傳感平臺后，Hg2+和Ag+的特異性適配體的構象變化及其在氧化石墨烯表面的釋放情況，通過監(jiān)測熒光隨離子濃度的變化進行定量檢測，檢出限分別低至1.33和1.01 pmol/L。該傳感器可在10 min左右同時檢測2種離子，并成功應用在人血清、水和牛奶的檢測中。Liu等設計了一種基于長鏈適配體功能化上轉換納米顆粒(UCNPs)和短鏈適配體功能化金納米顆粒(GNPs)的熒光共振能量轉移體系，開發(fā)了一種檢測Hg2+的納米傳感器。在沒有Hg2+的情況下，由于2個適配體通過堿基互補配對結合，導致UCNPs與GNPs之間發(fā)生熒光猝滅;在Hg2+存在的情況下，由于Hg2+與胸腺嘧啶之間的穩(wěn)定結合作用，長鏈適配體折疊成發(fā)夾結構，導致從UCNPs釋放GNPs，從而使猝滅的熒光恢復。此方法可以成功應用于牛奶中Hg2+的檢測，線性范圍在0.2～20μmol/L。

金屬離子依賴型切割核酶(DNAzyme)，是一類當特定金屬離子作為輔助因子存在時，可以催化切割底物鏈使其斷裂的功能核酸。切割核酶由于成本低、易于合成、性質穩(wěn)定，且具有高度的離子特異性，在重金屬分析領域備受關注，但是目前只有部分重金屬離子有特異性切割核酶，切割核酶傳感器在飼料和食品重金屬檢測中應用還很少。金屬離子依賴型錯配核酶是另一類重金屬檢測領域中常用的功能核酸，錯配核酶是指DNA的2個胸腺嘧啶堿或2個胞嘧啶本不可以配對，但可以分別結合Hg2+和Ag+，錯配連接形成穩(wěn)定的“T-Hg2+-T”和“C-Ag+-C”結構，從而進行重金屬識別。例如，Yuan等利用T-Hg2+-T結構，通過Au@gap@AuAg納米棒并排組裝，開發(fā)了一種新型級聯(lián)靈敏度的拉曼電化學生物傳感器，用于Hg2+的檢測，此傳感器靈敏度可達到0.001 ng/mL。該研究還檢測了一批飼喂高汞飼糧的雞所產雞蛋中的汞含量，發(fā)現(xiàn)蛋黃中汞的含量是蛋白中的20倍。

3 小結

重金屬的排放使環(huán)境污染日益突出，造成了食品安全問題，對人類和動物的健康造成了嚴重的威脅，本文綜述了目前在飼料和食品領域中對重金屬常用的前處理方法和分析技術。傳統(tǒng)的原子光譜法、質譜法等儀器檢測方法已經相對成熟，完成了從單一元素分析到多元素分析再到不同形態(tài)元素分析的發(fā)展，并建立了各種從樣品中萃取富集痕量元素的方法，可滿足不同的檢測需求，但是由于大型儀器的使用，阻礙了這些方法在現(xiàn)場快速檢測中的應用。近年來，以生物識別分子為基礎的生物傳感器和免疫分析法有著靈敏、快速、操作簡單、適用于現(xiàn)場檢測等獨特優(yōu)勢，不僅成為了重金屬分析領域的研究熱點，也是重金屬檢測的未來發(fā)展趨勢。目前，這些方法也存在一些問題亟待解決:樣品前處理過程還需要進一步簡化并減少污染;生物敏感元件成本較高，使用條件和范圍還需拓寬;尚未實現(xiàn)不同種類不同形態(tài)的元素同步檢測;檢測設備還需要向微型化和便攜化方向發(fā)展。核酸生物傳感器已經在重金屬檢測領域展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，但是在飼料以及動物源食品中的應用還未得到拓展。免疫層析試紙條是現(xiàn)場初篩各類有毒有害物質以及生物標志物的有力方法，但是目前高質量重金屬抗體的穩(wěn)定制備和應用還處于初級階段。隨著抗體制備、適配體篩選、DNAzmye篩選、納米材料合成、微流控系統(tǒng)等技術的日益發(fā)展，這些快速檢測方法將會在重金屬檢測領域有更加實用的成果和更加廣闊的應用前景。

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