食用油中微量金属元素：潜在风险与新型检测技术的研究进展

作者简介：宋立里（1973.02-），男，汉族，山东省临沂市莒南县人，高級工程師，研究方向：粮油食品加工

摘要：食用油作为日常饮食的重要组成部分，其质量与安全备受关注。传统上对食用油的研究多聚焦于脂肪酸组成、氧化稳定性等方面。然而，近年来食用油中微量金属元素的研究逐渐兴起。微量金属元素在食用油中虽含量甚微，但可能源于原料生长环境、加工设备及包装材料等，它们可通过多种机制影响食用油的品质，改变油脂的物理化学性质影响其加工特性与货架期，甚至可能在长期摄入后在人体内蓄积对健康产生潜在危害。本文详细总结了食用油中微量金属元素的来源与对人体健康的影响，并重点阐述了基于纳米材料的传感器技术、高分辨电感耦合等离子体质谱技术等新型检测技术在微量金属元素检测中的应用进展，探讨了当前研究面临的挑战，旨在为食用油领域深入探究微量金属元素相关问题提供全面的参考依据，促进食用油质量控制与安全保障技术的发展创新。

关键词：食用油；微量金属；检测方法

中图分类号：TS221  文献标识码：A

Abstract： As an important part of daily diet， edible oil has drawn much attention in terms of its quality and safety. Traditionally， research on edible oil mainly focused on aspects such as fatty acid composition and oxidative stability. However， in recent years， the research on trace metal elements in edible oil has been gradually on the rise. Although the content of trace metal elements in edible oil is extremely low， they may originate from the growth environment of raw materials， processing equipment and packaging materials， etc. They can affect the quality of edible oil through multiple mechanisms， change the physical and chemical properties of the oil， influence its processing characteristics and shelf life， and may even accumulate in the human body after long-term ingestion and pose potential hazards to health.This paper comprehensively summarizes the sources of trace metal elements in edible oil and their impacts on human health， and focuses on elaborating the application progress of new detection technologies such as nanomaterial-based sensor technology and high-resolution inductively coupled plasma mass spectrometry technology in the detection of trace metal elements. It also discusses the challenges faced by current research， aiming to provide a comprehensive reference basis for in-depth exploration of issues related to trace metal elements in the field of edible oil and promote the development and innovation of quality control and safety guarantee technologies for edible oil.

Keywords： Edible oil; Trace metals; Detection methods

食用油在食品工业和日常烹饪中占据关键地位，其品质直接关系到食品的风味、营养以及消费者的健康。以往对食用油的研究主要集中在脂肪酸组成、甘油三酯结构、氧化稳定性等特性，这些研究成果在很大程度上推动了食用油生产工艺的优化和产品质量的提升。然而，随着分析检测技术的不断进步以及人们对食品安全和健康关注度的日益提高，食用油中的微量金属元素逐渐成为研究热点。深入研究食用油中的微量金属元素，对于全面理解食用油的品质特性、保障食用油的质量安全以及揭示其与人体健康的潜在联系具有极为重要的意义。

1食用油中微量金属元素的来源

常见的微量金属元素包括锰、铁、铜、铬、锌、镍、硒、铅、砷和铝等[1]。

1.1原料生长环境

油料作物在生长过程中会从土壤、水体和大气中吸收各种金属元素[2]。在一些富含特定金属矿物质的土壤地区种植的油料作物，可能会含有较高浓度的相应金属元素。例如，土壤中的重金属污染可能导致油料作物中含有较高含量的铅、砷等元素[3]，在某些矿区附近土壤中生长的花生，可能会吸收较多的镉、铅等重金属元素[4]。同时，灌溉用水如果受到工业废水或其他污染源的污染，也会导致油料作物中金属元素含量的异常增加[5]。

1.2加工环节

在食用油的加工过程中，加工设备、管道以及储存容器等都可能成为微量金属元素的来源[6]。传统的压榨设备如果采用金属材质，在压榨过程中可能会有微量的金属离子溶出进入油脂中[7]，在精炼过程中，使用的一些化学试剂或催化剂可能含有杂质金属元素，这些金属元素也可能残留于食用油中，Lin研究发现[8]，食用油中重金属含量的主要影响因素是压榨和精炼过程，不同的重金属在黑豆和黑豆油之间的迁移率也不同。此外，加工车间的环境灰尘中如果含有金属颗粒，也有可能混入食用油产品。

1.3 包装材料

食用油的包装材料对其金属元素含量也有一定影响。塑料包装材料可能会含有微量的金属催化剂残留，如在聚对苯二甲酸乙二醇酯生产过程中使用的锑催化剂，在一定条件下可能会迁移到食用油中[9]。 Lilis 等人研究[10]在食品模拟物对罐装包装进行不同处理时间的情况下，测定了铁和锌的含量。结果表明：在植物油模拟物中，金属铁和锌的含量分别为 0.6 - 2.46 mg/kg 和 0.0004 - 0.0025 mg/kg，回收率分别为 80 - 100 %。由此可见，食品从罐装包装中取出后不应长时间暴露在氧气中，尤其是打开后，因为这会增加铁和锌金属从包装中浸出到食品中的可能性。

2食用油中微量金属元素对人体的潜在风险

2.1金属蓄积与慢性疾病

食用油中可能含有多种微量金属元素，如铅、镉等。当长期摄入含有过量这些金属元素的食用油时，人体确实可能会出现金属元素的蓄积情况。秦慧芳等人[11]提到 3 种地沟油样品均不同程度地检出重金属元素铬、铅、镉，有些含量显著比国家标准限定值要高。初步判断 17 种食用油具有食用安全性，而地沟油安全性较差，不宜食用。这表明食用油中可能存在的重金属元素如果过量，会带来潜在的健康风险，长期摄入可能导致在人体内蓄积。当人体长期摄入含有较高浓度镉的食用油后，镉可能在肾脏、肝脏等器官中蓄积，引发肾脏疾病、骨质疏松等慢性疾病。朱熠等人[12]建立了一种应用超声协同破乳诱导萃取-原子荧光光谱测定食用油中铅的分析方法。该方法前处理简便，且具有较高的灵敏度，在基层实验室中展现出了极为广阔的应用前景，尤其适用于那些未配备微波消解仪、ICP-MS等昂贵仪器的实验室。

2.2影响营养吸收

一些微量金属元素可能会干扰人体对其他营养物质的吸收和利用，当人体摄入过多的铁时，可能会抑制锌的吸收。在一些以富含铁的食物为主的饮食结构中，可能会出现锌缺乏的情况。反过来，当锌的含量过高时，也可能会抑制铁的吸收，这是因为铁和锌在肠道中可能竞争相同的转运蛋白，从而影响彼此的吸收[13]。食用油中除了微量金属元素外，还含有其他成分，如脂肪酸、维生素等。这些成分可能会与微量金属元素相互作用，影响其对营养物质吸收的作用，脂肪酸可能会促进微量元素的吸收，而维生素可能会与微量元素协同作用，提高其生物利用率[14]。肠道菌群对人体的营养物质吸收有着重要影响。食用油中的微量金属元素可能会影响肠道菌群的组成和功能，从而间接影响营养物质的吸收[13]。

2.3促进氧化反应

一些微量金属元素如铜、铁等具有催化氧化的作用，可能会加速食用油的氧化变质，降低食用油的品质和营养价值。许多微量金属元素如铁、铜、锰等，具有可变的化合价态，它们能够在食用油体系中充当氧化反应的催化剂[15]。这些金属离子可以通过单电子转移过程，促进油脂中不饱和脂肪酸的氧化，形成氢过氧化物，氢过氧化物进一步分解产生醛、酮、酸等一系列次级氧化产物[16]，导致食用油出现酸败气味、色泽加深、营养成分损失等问题，在含有微量铁离子的食用油中，其氧化速率会显著加快，货架期明显缩短。

3食用油中微量金属元素的检测技术

3.1微波消解—石墨炉原子吸收光谱法

微波消解—石墨炉原子吸收光谱法首先利用微波辐射使消解试剂中的极性分子在密闭消解罐内高速运动产生摩擦热，形成高温高压环境，促使食用油中的有机成分迅速分解为简单的无机离子和小分子化合物，完成样品的消解预处理[20]。将微波消解后的样品溶液注入石墨炉，石墨炉通过电流加热依次经历干燥、灰化、原子化、净化四个阶段[17]。当特定波长的光通过原子化后的样品蒸汽时，金属原子中的电子吸收光子能量从基态跃迁到激发态[18]，根据朗伯 - 比尔定律，吸光度与样品中待测金属元素浓度成正比，从而通过检测吸光度计算食用油中金属元素的含量[19、14]。

周玉文等在相关研究[20]中构建了微波消解—石墨炉原子吸收光谱法，用于测定植物油里的重金属元素铅。针对微波消解体系以及消解条件展开探究，采用硝酸对植物油样本以微波消解分解，消解完成后可直接定容并应用上机测定，用该方法测定具有多方面优势：其一，能够有效节省时间与试剂，极大地提高了实验效率并降低了试剂成本；其二，规避了因赶酸操作而可能引发的沾污以及元素损失风险，有力保障了测定结果的准确性；其三，显著降低了空白值，使得测定结果更为精确可靠；其四，可促使样品快速且彻底地消解，最大限度减少待测元素在消解过程中的损失。总体而言，这一方法为食用植物油中重金属铅的检测工作提供了极具价值的技术支撑与保障。沈鑫烽等人[21]对微波消解—石墨炉原子吸收光谱法测定食用油中铅的方法进行了优化。通过优化微波消解方式来处理食用油样品，同时对基体改进剂的加入条件加以完善，并调整横向塞曼石墨炉原子吸收光谱法测定时的最佳状态，进而直接测定样品里的痕量铅。经一系列操作确定了最佳测量条件，该方法的灵敏度与精密度均可达到检测工作要求，具备简便、快速、准确的特点，灵敏度和精密度较高，分析结果可靠，适用于食用油中痕量铅的测定。

3.2高分辨电感耦合等离子体质谱技术（HR - ICP - MS）

HR - ICP - MS 是一种新型的质谱技术，具有极高的分辨率和灵敏度[22]，它能够同时检测食用油中多种微量金属元素[23]，并且可以精确测定元素的同位素组成[24]，为研究金属元素的来源和迁移转化提供重要信息。在检测原理上，电感耦合等离子体将样品离子化，然后通过质谱仪对离子进行分离和检测。与传统的 ICP - MS 相比，HR - ICP - MS 采用了高分辨率的质量分析器，能够有效消除多原子离子干扰，提高检测的准确性。例如，在检测食用油中的痕量砷、硒等元素时，由于食用油复杂的基质可能会产生一些与砷、硒同位素质量相近的多原子离子，传统 ICP - MS 难以区分，容易导致误判，而 HR - ICP - MS 能够准确区分不同价态的元素，清晰地识别出真正的砷、硒离子信号[25]，精确测定砷元素的不同价态（如 As （III） 和 As （V））[26]，为深入了解这些元素在食用油中的化学形态提供有力支持，对于全面评估食用油中微量金属元素对人体健康的潜在风险具有极为重要的意义。

3.3基于纳米材料的传感器技术

纳米材料由于其独特的物理和化学性质，在传感器中发挥着关键作用[27]。金属纳米材料（如金纳米粒子）具有良好的导电性和催化性能，可以增强传感器的信号响应[28]。金属氧化物纳米材料（如 Fe3O4 纳米颗粒）具有磁性，可方便地进行分离和富集，提高检测的灵敏度。碳纳米材料（如碳纳米管、石墨烯）具有大的比表面积和优异的电子传输性能，能够吸附更多的目标物质，从而提高检测的准确性[29]。Hao等人[30]研究开发了一种新型纳米修饰比色传感器结合近红外光谱检测食用油中重金属的方法，比色传感器由化学响应染料制成，经二甲基嘧啶胺和多孔二氧化硅纳米球修饰提升灵敏度与稳定性，通过嗅觉可视化系统筛选出对铅、汞敏感的传感器用于检测二者混合重金属，利用特定波长范围的近红外光谱收集数据分析玉米油样品，其中在低浓度重金属检测时效果最佳，在有干扰重金属存在的情况下，对铅、汞的检测也能达到较高准确性且检测限较低，为相关检测应用开拓了新途径。

4研究面临的挑战

4.1复杂样品基质的干扰

食用油本身是一种复杂的有机混合物，其中的脂肪酸、甘油三酯、色素、抗氧化剂等成分会对微量金属元素的检测产生严重的干扰。如何有效地去除这些干扰物质，提高检测的准确性和灵敏度，是当前研究面临的一个重要挑战。

4.2金属元素的形态分析

不同形态的金属元素在食用油中的毒性和生物有效性存在显著差异。然而，目前对于食用油中金属元素的形态分析技术还不够成熟，难以准确测定金属元素的各种化学形态及其分布比例。

4.3缺乏统一的标准方法

目前，关于食用油中微量金属元素的检测方法尚未形成统一的标准，不同的研究机构和检测实验室采用的方法各异，导致检测结果的可比性较差。这给食用油质量监管和国际贸易带来了诸多不便。

5总结

食用油中微量金属元素的研究是一个具有重要理论意义和实际应用价值的领域。深入了解微量金属元素的来源、对食用油品质和人体健康的影响机制，以及开发先进的检测技术，将有助于提升食用油的质量安全水平，保障消费者的健康权益，同时也为食用油产业的可持续发展提供有力的技术支撑。未来，随着研究的不断深入和技术的不断创新，相信在食用油中微量金属元素研究方面将会取得更多的突破和进展。

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