有毒金属的危害与预防：餐饮食品安全

任务目标

1.了解食品中有毒金属毒作用的特点及危害。

2.理解有毒金属毒作用强度的影响因素。

3.掌握食品中有毒金属的来源及其预防措施。

4.掌握常见食品中有毒金属的危害及其预防措施。

任务导入

存在于食品中的各种金属元素，其理化性质及生物活性有很大的差别。有的对人体具有一定的生理功能，如钾、钙、钠、镁、铁、锌等元素，我们称为有益元素，人体无法自己合成，若摄入不足或过量均会对人体有害。而有的是对人体有毒害作用的元素，这些元素在较低摄入量的情况下，对人体可产生明显的毒害作用，如汞、镉、铅、砷等元素，我们把对凡是未发现对人体生理功能有益的，又对人体正常代谢功能有害的，而且微量即能引起危害的元素称为有毒金属。

任务实施

一、食品中有毒金属的来源及毒作用特点

（一）有毒金属的来源

①自然环境中的高本底含量　自然环境中通常含有各种金属，岩石或土壤中的可溶性有毒金属盐类广泛游离于天然水中。某些地区因其所处的地质地理条件特殊，如矿区，在其土壤、空气及水中某些金属元素的含量较高，我们称为“高本底含量”，因此，该地区活动或生长的动植物体内某金属元素含量显著地比一般的地区高。例如，湖北恩施的土壤中富含硒元素，因此，在此片土壤中种植的水稻中硒含量比一般地区高，也就是“富硒大米”。再如，新疆奎屯垦区是我国大陆上首次发现的地方性砷中毒病区，该地区为新疆地势最低洼地，天山山脉富有含氟砷矿，因此，该地区氟和砷的含量较高。

②人为的环境污染　未经处理的工业废水、废气、废渣的排放，是汞、镉、铅、砷等重金属元素及其化合物对食品造成污染的主要渠道。农业上使用的含汞或含砷的农药和化肥是造成有毒金属污染环境，进而污染食品的另一条渠道。近年来随着我国沿海经济的发展和人类活动的增加，大量的工业废水、废渣以及生活污水等排入海中，导致海洋水体环境和沉积物中重金属污染严重，由于重金属元素蓄积强的特点，海产品成为了比较常见且污染严重的一类污染物。如有人分析了2013-2015年舟山市市售1134份海产品样品中的铅、镉、甲基汞污染情况，结果发现检出铅含量超标率为0.44%，镉含量超标率为0.26%，甲基汞含量未检出超标。

③过程中的接触污染　食品生产、贮藏、运输及销售过程中使用或接触的机械、管道、容器及添加剂中含有的有毒金属元素均可造成对食品的污染。

（二）有毒金属的毒作用特点

摄入被有毒金属污染的食品对人体可产生多方面的危害，其危害通常有以下共同特点。

①强蓄积性　有毒重金属元素进入人体后排出缓慢，生物半减期（由于生物的代谢作用，环境污染物在机体或器官内的量减少到原有量的一半所需要的时间，又称代谢半减期或生物半衰期）较长，如镉的生物半减期长达13年。

②通过食物链的生物富集及生物放大作用在生物体及人体中达到很高的浓度　生物富集作用又叫生物浓缩，是指生物体通过对环境中某些元素或难以分解的化合物的积累，使这些物质在生物体内的浓度超过环境中浓度的现象。生物放大作用是指在同一个食物链上，高位营养级生物体内来自环境的某些元素或难以分解的化合物的浓度，高于低位营养级生物的现象。例如，鱼虾等水产品中汞和镉等金属毒物的含量，可能高于其生存环境浓度的数百倍甚至数千倍。

由于生物放大作用，使得处于食物链高端的生物，其体内的有毒金属含量要高于处于低一级食物链上的生物，如处于海洋生物链最高层的鲨鱼、金枪鱼、带鱼等大型鱼类的有毒金属含量最高。而人作为最高位营养级生物，当长期摄入重金属超标的鱼虾等，就会产生慢性中毒。

③对人体造成的危害常以慢性中毒和远期效应为主　远期效应以致癌、致畸、致突变作用为主。由于食品中有毒金属的污染量通常较微少，且由于食品食用的经常性和食用人群的广泛性，常导致不易及时发现的大范围人群慢性中毒和对健康的远期或潜在危害，但亦可由于意外事故污染或故意投毒等引起急性中毒。

④抑制体内酶的活动　作用于细胞，引起细胞膜通透性改变。

二、影响有毒金属毒作用强度的因素

有毒金属在体内毒作用强度的大小主要与以下几个因素有关。

①金属元素的化学形态　化学形态是指元素的化学价态、元素的结合状态、元素所在化合物或化合物与基质的结合状态。金属元素的化学形态不同，其溶解性和吸收率不同，因此，在人体中表现出的毒性大小也有所不同。如果有毒金属元素形成的化合物的溶解性强，那么吸收就比较快，毒性就大，反之，溶解性小，吸收较慢，故毒性也比较小。

通常情况，以有机形式存在的金属及水溶性较大的金属盐类，溶解性大，吸收快，毒性较大，如有机汞的毒性大于无机汞、甲基汞其毒性最强。但也有例外，如有机砷的毒性低于无机砷。易溶于水的硝酸镉、氯化镉较难溶于水的氢氧化镉、硫化镉的毒性强。同一元素不同的化学价态其毒性也有很大差异，例如三价砷的毒性大于五价砷；三价铬对维持血糖浓度的正常有一定作用，被称作糖耐量因子，而六价铬对人体健康是有害的很容易通过消化道、呼吸道黏膜及皮肤侵入人体而具有致癌性。

②机体中肠道微生物的状况　肠道内微生物可以分泌特殊的螯合剂，与有害元素结合而形成可被微生物利用的物质，从而使得胃肠道的黏膜细胞难吸收这些有害元素。因此，体内微生物在一定程度上发挥了解毒作用。近年来许多学者发现，乳酸菌具有与重金属结合的能力，能有效地清除残留于液体中的重金属，并且在胃肠道及重金属溶液中有很强的生存能力。

③机体的年龄　婴幼儿由于胃肠黏膜未发育成熟，胞饮作用大于成人，对铅、镉等有害元素的吸收率较高。因此，对有害元素的毒性表现较敏感。

④食品中的营养成分　食品中的一些营养成分可以影响有害元素毒性的大小，例如，维生素C可将六价铬还原成三价铬，降低其毒性。食品中植酸、蛋白质、维生素C等均能影响镉、锌等的毒性，食品中的蛋白质可与有害元素螯合，延缓其在消化系统的吸收。

⑤元素间的相互作用　当体内摄入两种以上的元素时，它们有时表现出明显的相互作用。研究发现，铁元素可拮抗铅的毒作用，主要是由于铁与铅竞争肠黏膜载体蛋白和其他相关的吸收及转运载体，从而减少铅的吸收；锌可拮抗镉的毒作用，主要是由于锌可诱导肝中金属硫蛋白的产生，而肝中高浓度的金属硫蛋白可对镉金属产生一定的解毒作用；硒可拮抗汞、铅、镉，主要是由于硒能与这些金属形成硒蛋白络合物，使其毒性降低，并易于排除。另一方面，有些有毒金属元素之间也可产生协同作用，例如，砷和镉的协同作用可造成巯基酶的严重抑制而增加其毒性，贡和铅可共同作用于神经系统，从而加重其毒性作用。

三、预防有毒金属污染食品的措施

①消除污染源　消除污染源是降低有毒金属元素对食品污染的主要措施，如控制工业“三废”的排放，加强污水处理和水质检验；禁用含汞、砷、铅等农药和劣质食品添加剂；金属和陶瓷管道、容器表面应做必要的处理；发展并推广无毒和低毒食品包装材料等。

②制定各类食品中有毒金属的最高允许限量标准，加强市场监督力度　我国制定了各类食品中污染物的限量标准，如《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017），该标准中详细对食品原料和（或）食品成品可食用部分中有毒金属（铅、镉、汞、砷、锡、镍、铬）允许的最大含量水平作出了规定。为有效防止有毒重金属超标的食品原料及其成品进入消费者体内，市场监督执法部门应加强对市场上食品的监督检测工作。

③妥善保管有毒金属及其化合物　防止误食误用因意外或人为污染的食品。

④对已污染食品的处理　应根据污染物种类、来源、毒性大小、污染方式、程度和范围、受污染食品的种类和数量等不同情况做不同的处理。处理原则是在确保食用人群安全性的基础上尽可能减少损失，如剔除污染部分，使用特殊化处理或食品加工方法破坏、去除污染物，限制性食用、稀释、改作他用、销毁。

四、食品中常见有毒金属的污染及其预防

（一）汞对食品的污染及其预防

①概述　汞是一种环境中天然存在的重金属元素，分布于空气、水、土壤之中，是一种有毒的环境污染物，会对人体造成严重危害。汞在环境中的存在形式有三种，分别是金属单质汞（水银）、无机汞和有机汞。无机汞在一定介质条件下可通过纯化学反应和微生物作用转化为甲基汞，这一过程称为汞的甲基化，甲基化汞的毒性最强。汞是一种蓄积性很强的毒物，在人体内的生物半衰期平均为70天，主要在动物体内蓄积。湖泊、沼泽中的水生植物、水产品也易蓄积大量的汞。

②食品中汞的来源　主要来源于工业生产未经处理而排放的“三废”及农业生产中所用的含汞农药。

案例导入

1953—1956年，日本某地因合成醋酸厂排放含汞废水，人们食用被汞污染和富集了甲基汞的鱼、虾、贝类等水生生物，造成大量居民脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者眼神呆滞、手脚颤抖，甚至变形；重者精神失常，或酣睡或兴奋，发作起来就狂蹦乱跳、大叫直至死亡，死亡率达38%。

（1）由于汞及其化合物广泛应用于电气仪表、化工、造纸、油漆颜料等工业的生产以及医药卫生行业，含汞的工业废水未经净化处理排放入河川海域等水体环境，就成为较大的汞污染源。

进入水体的汞多吸附在悬浮的固体微粒上而沉降于水底的污泥中，污泥中的微生物可将无机汞转化为甲基汞，渗透到水中的浮游生物体内，鱼虾类通过摄食浮游生物而摄入汞，并通过食物链的生物富集作用及生物放大作用使鱼体内汞的含量升高。例如，上述日本水俣病事件中的鱼、虾、贝类等食品即是通过这个途径被汞污染，后经调查发现，水俣湾的贝类含汞浓度可达20～40 mg/kg，是其生活水域汞浓度的数万倍。

（2）采矿、金属冶炼、化石燃料燃烧（主要是燃煤电厂）及垃圾焚烧等所产生的废气中含有大量的汞，如未经净化处理直接排放入空气，会随着大气进行长距离迁移或通过干湿沉降的方式沉降到工厂附近的陆地生态系统中，从而对周围的水环境、土壤环境及农作物生长等造成严重影响。尤其是农田土壤的污染较为严重。有研究发现，目前我国农田土壤中汞的平均含量为0.129 mg/kg，而我国土壤中汞的背景值为0.065 mg/kg，且在耕层土壤（0～20 cm）中含量明显较高，为0.29 mg/kg，耕层土壤中的汞易被农作物吸收并富集在农作物体内，造成农作物中汞的污染。(www.xing528.com)

（3）汞亦可通过含汞农药的使用污染农作物和饲料，造成谷类、蔬菜、水果和动物性食品的汞污染。含汞农药曾经作为种子消毒剂或生长期杀菌剂在农作物中使用，因而会直接污染到农作物。

③食品中汞对人体的危害　由于微量汞在体内的摄入量与排泄量基本保持平衡，一般不引起对健康的危害。但若是长期少量摄入被汞污染的食品，将会对人产生一定的危害。汞主要会产生三种危害。

（1）引起急性毒性。无机汞引起的急性毒性主要可导致肾组织坏死，发生尿毒症，严重时可引起死亡。有机汞引起的急性中毒早期主要造成胃肠系统的损害，严重者可导致虚脱而死亡。

（2）引起慢性毒性。甲基汞主要是神经毒性，可通过血脑屏障在脑组织中产生蓄积，导致脑和神经系统损伤。胎儿对甲基汞比成人更敏感，其典型症状为反应迟钝、不爱笑，继而出现愚笨、痴呆。

（3）致畸性和致突变性。甲基汞可以通过胎盘屏障而对生物体产生致畸作用。

④食品中汞的卫生标准及预防措施

（1）卫生标准：我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中规定食品中汞的限量标准为：水产动物及其制品中甲基汞限量为0.5 mg/kg，肉食性鱼类及其制品中甲基汞限量为1.0 mg/kg，谷物及其制品中总汞限量为0.02 mg/kg，蔬菜及其制品中总汞限量为0.01 mg/kg，肉及肉制品中总汞限量为0.05 mg/kg，乳及乳制品中总汞限量为0.01 mg/kg，鲜蛋中总汞限量为0.05 mg/kg，矿泉水总汞限量为0.001 mg/L。

（2）预防措施：汞进入环境，依靠自净作用很难消除，应以预防为主，工业生产中产生的“三废”应进行净化后再向环境中排放；禁止在污染水域捕捞及食用鱼、贝等水产品（特别是孕产妇及婴幼儿）；在农业生产中尽量少用含汞的农药。

（二）镉对食品的污染及其预防

案例导入

日本富山县有条神通川河，从1955年起，处于河下游的一些妇女们患了一种全身各部位都觉得疼痛的病，腰痛，背痛，关节也痛，痛似针扎，走路时弯腰拱背，严重时只能在地上爬。活动时常有细微的骨折，刺痛着神经，令人终日喊痛不止，所以俗称“痛痛病”。后分析原因，发现主要是当地居民长期食用被镉污染的河水和被镉污染的稻米而引起的慢性镉中毒。

①概述　镉是环境中普遍存在的金属元素，一般广泛分布在岩石、沉积物和土壤之中。镉主要通过有色金属生产、化石燃料燃烧和废物焚烧处理等途径排放到环境中而污染环境。在自然环境中无法被生物降解，并伴随食物链进入植物、动物体内，是已知的最易在体内蓄积的有毒金属元素，其在生物体内半衰期长达20～40年。镉作为环境污染物，已被国际癌症研究机构纳入为人类致癌物。

②食品中镉的来源　镉几乎存在于所有食品中，食品中的镉主要来源于工业生产未经处理排放的“三废”、农业生产中所用的含镉量较高的化肥及食品容器包装材料。

（1）工业生产未经处理排放的“三废”：有色金属的开采和冶炼、钢铁生产、化石燃料燃烧、垃圾焚烧等产生的废水、废气中含有高浓度的镉，若未经净化处理就直接排放，就会污染到水源及土壤。工业废气中的镉随大气中的微小颗粒扩散迁移到地面，沉积于土壤中，通过植物根部吸收作用进入到植物性食品原料中，并通过饮水、饲料迁移到动物性食品中。例如，日本“痛痛病”事件发生后，经调查发现，被污染的土壤中平均镉含量达2.27 mg/kg，大米中镉含量达1.41 mg/kg（非污染区在0.1 mg/kg以下）。工业废水中的镉被排放至河川、湖泊或大海等水域中，通过食物链的生物富集作用而进入水产食品中。

不同食品被镉污染程度差异较大，一般动物性食品、水产品中的含镉量比植物性食品略高，动物性食品中镉污染最高的是动物内脏，特别是肝、肾，含镉量明显比肌肉高；其次是海产品如软体贝类、甲壳类，海产品中以贝类中含量最高；植物性食品的镉含量相对较低，其中稻米、小麦和豆类等粮食类、绿叶蔬菜（甜菜）、根生蔬菜（萝卜）中镉含量较其他植物源食品更高；除此之外，食盐、烟中也含有镉，且含量高于蔬菜和水果。

（2）含镉量较高的化肥：有些化肥如磷肥等含镉量较高，在施用过程中可造成农作物的镉污染。

（3）食品容器及包装材料中的镉污染：镉是合金、釉彩、颜料和电镀层的组成成分之一，当使用含镉容器盛放和包装食品，特别是酸性食品时，镉可从容器或包装材料中迁移到食品中，造成食品的污染。

③食品中镉对人体的危害　若是长期少量摄入被镉污染的食品或因意外事故摄入镉，将会对人体产生一定的危害。主要会产生三种危害。

（1）引起急性中毒。职业接触高浓度镉尘或误食镉化物可以引起急性镉中毒。人体大量吸入镉蒸汽后，在10天内会出现呼吸道刺激症状，主要表现为咽喉干痛、流涕、干咳、胸闷、呼吸困难等。严重者会出现支气管肺炎和肺水肿。若是误食会出现急剧的胃肠症状，如恶心、呕吐、腹泻等，全身乏力。

（2）引起慢性毒性。镉可以引起肾损害，出现多尿、蛋白尿、氨基酸尿等症状；可引起骨骼损伤，可使人体内的钙析出，从尿中排出体外，补钙不及时，引起骨质疏松、关节疼痛；可引起神经系统功能，导致记忆力下降；还可引起贫血。

（3）引起致畸性、致突变性和致癌性。

④食品中镉的卫生标准及预防措施

（1）卫生标准：我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中规定食品中镉的限量标准为甲壳类中镉限量为0.5 mg/kg，鱼类中镉限量为0.1 mg/kg，谷物中镉限量为0.1 mg/kg，糙米、大米中镉限量为0.2 mg/kg，叶类蔬菜中镉限量为0.02 mg/kg，畜禽肝中镉限量为0.5 mg/kg，新鲜水果中镉限量为0.05 mg/kg，新鲜食用菌中镉限量为0.2 mg/kg。

（2）预防措施：镉进入环境，依靠自净作用很难消除，应以预防为主，严格控制“三废”排放；动物在饲喂含镉量较高的饲料时，可添加与镉有拮抗作用的元素如锌、铁等，降低镉对动物的毒性；尽量减少食用含镉量较高的贝类、海鲜，不吸烟或少吸烟。

（三）铅对食品的污染及其预防

案例导入

2009年8月，陕西凤翔县长青镇发生615名儿童血铅超标事件，其主要原因是铅锌冶炼厂造成环境污染，进而引起附近居民血铅超标，此事件引起社会各界广泛关注。2009年，中国新闻网报道湖南武冈一铅冶炼厂污染环境，造成附近1354名儿童血铅超标事件。

①概述　铅是环境中重要的有毒污染物，对人体健康的危害尤其是对儿童健康的危害已引起世界各国学者的广泛关注。铅在生物体内的半衰期比较长，约为4年，如果以进入骨骼计算约为10年，因此铅进入人体后较难排出，可对许多器官系统和生理功能产生危害。

②食品中铅的来源

（1）环境污染：生产和使用铅及含铅化合物时产生的废气、废水、废渣可造成环境铅污染，进而造成食品的铅污染。矿山开采、金属冶炼和精炼是局部区域严重铅污染的主要原因，这一过程产生的含铅粉尘和废水对周围大气和土壤有很大影响；汽油中通常加入四乙基铅作防爆剂，使得汽车排出的尾气中含有大量的铅；其他如含铅农药的使用、蓄电池、油漆制造、含铅涂料等均可造成铅对食品和环境的污染。

（2）食品容器和包装材料：瓷制餐炊具表面有一层彩釉，其中含有较多的铅，当彩釉和酸性食品接触时，其中的铅可溶出而污染食品；马口铁和焊锡中的铅可造成罐头食品的污染；用铁桶或锡壶装酒，可造成铅溶出到酒中；印制食品包装的油墨和颜料等常含有铅，亦可污染食品。此外，食品加工机械、管道和聚氯乙烯塑料中的含铅稳定剂等均可导致食品铅污染。

（3）含铅食品添加剂：例如，皮蛋加工时加入的黄丹粉（氧化铅）和某些劣质食品添加剂等亦可造成食品的铅污染。

③食品中铅对人体的危害　若是长期少量摄入被铅污染的食品或意外事故摄入铅，将会对人体产生一定的危害。铅主要会产生三种危害。

（1）可引起急性中毒。引起人体急性铅中毒的最低剂量为5 mg/kg，主要表现为口中有金属味、出汗、恶心呕吐、阵发性腹部绞痛、便秘或腹泻、头痛、血压升高，严重者出现抽搐、昏迷、瘫痪和循环衰竭。

（2）可引起慢性毒性。铅污染食品对人体的主要危害是铅在人体内的长期蓄积而导致的慢性损害作用。铅对生物体内许多器官组织都具有不同程度的损害作用，尤其是对造血系统、神经系统和肾的损害尤为明显。此外，铅还可以对消化系统、心血管系统和免疫系统等产生不同程度的损伤作用。

（3）可引起生殖毒性。铅对人类的生殖功能也有影响。例如，在接触过铅的妇女中可见到流产、死产、早产，并且引起妇女不孕、停经。铅还能通过母体胎盘侵入胎儿体内特别是侵入胎儿的脑组织，对大脑造成损害。

（4）致畸、致癌、致突变作用。

④食品中铅的卫生标准及预防措施

（1）卫生标准：我国《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中规定食品中铅的限量标准为：淀粉制品、肉制品、鱼类、甲壳、皮蛋类中铅限量为0.5 mg/kg，叶类蔬菜中铅限量为0.3 mg/kg，谷物中铅限量为0.2 mg/kg，包装饮用水中铅限量为0.01 mg/L，食用盐中铅限量为2.0 mg/kg。

（2）预防措施：铅进入环境，依靠其自净作用很难消除，应以预防为主，严格控制“三废”排放；酸性食品应避免用釉质破损的瓷制餐炊具盛装，应根据食品的性质选用适当的材料包装食品；食品的生产加工应严格执行食品添加剂的卫生标准。