8-羟基喹啉在食品样品中金属污染物检测中的应用与检测方法验证

8-羟基喹啉（8-HQ）作为经典的杂环螯合试剂，依托分子中邻位羟基氧与喹啉环氮的双配位结构，能与食品中常见的Pb²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺、As³⁺等金属污染物形成稳定的疏水性五元环螯合物，且螯合选择性可通过pH精准调控，成为食品样品金属污染物检测中核心的螯合富集试剂。食品样品基体远较环境样品复杂，含大量蛋白质、脂肪、碳水化合物、有机酸等干扰组分，且金属污染物多为痕量/超痕量水平，8-羟基喹啉的核心作用是实现目标金属离子与食品复杂基体的分离、痕量富集，解决检测过程中灵敏度低、基体干扰大的关键问题，其应用覆盖粮食、果蔬、畜禽肉、水产品、乳制品等主流食品样品，适配分光光度法、色谱法、原子光谱法等多种检测技术。而针对食品检测的严格性与规范性要求，基于它的检测方法必须完成全面的方法验证，通过验证检出限、定量限、精密度、准确度、基质效应等核心指标，确保方法满足食品中金属污染物检测的国标要求与实际检测需求，二者结合形成“螯合富集-检测定量-方法验证”的完整技术体系，是食品金属污染物痕量检测的重要技术路径。

一、在食品样品金属污染物检测中的应用基础与适配性

8-羟基喹啉能在食品检测中得到广泛应用，核心源于其螯合特性与食品样品检测需求的高度适配，既能够突破食品复杂基体的干扰，又能满足痕量金属污染物的富集要求，同时具备操作温和、试剂成本低、与多种检测技术兼容的优势，成为食品检测中替代传统单一富集方法的优选试剂。

1. 核心螯合特性适配食品检测需求

8-羟基喹啉与食品中金属污染物的螯合反应在常温下即可进行，反应条件温和，避免了高温、强氧化条件对食品样品前处理后目标离子的损失；形成的螯合物溶度积常数多在10^-10~10^-30之间，在弱酸至弱碱性范围内稳定存在，不易受食品中有机酸、无机盐等组分的干扰；且螯合物为中性疏水性分子，易被有机溶剂萃取或固相吸附材料吸附，可快速实现与食品水相基体中水溶性干扰组分的分离，富集倍数可达100~5000倍，能将食品中ng/kg级的超痕量金属污染物富集至检测技术可定量的水平，大幅提升检测灵敏度。

2. pH调控实现选择性螯合，消除食品基体干扰

食品样品中含大量Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺等常量金属离子，易与目标污染物竞争螯合位点，8-羟基喹啉与不同金属离子的螯合存在特定pH阈值，通过精准调节体系pH，可实现目标金属污染物的选择性螯合，无需添加大量掩蔽剂即可消除常量金属离子的干扰。例如，在pH=3~4时，它可选择性螯合Cr³⁺、As³⁺，避开Ca²⁺、Mg²⁺的螯合区间；pH=5~6时靶向螯合Cu²⁺、Cd²⁺；pH=8~9时与Pb²⁺、Hg²⁺形成稳定螯合物，这一特性适配食品基体中常量与痕量金属离子共存的复杂情况，简化了基体净化流程。

3. 螯合物的检测兼容性，适配食品检测多技术需求

8-羟基喹啉与金属污染物形成的螯合物多具有特征紫外-可见吸收光谱，可直接通过分光光度法实现快速定量，适配基层检测机构的常规筛查；螯合物的疏水性使其可直接进入色谱分离体系，与高效液相色谱（HPLC）联用实现多金属污染物的同时分离与定量；同时，螯合物经简单反萃取后可将金属离子释放回水相，与原子吸收光谱（AAS）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等主流原子光谱技术联用，满足食品检测中高精度、高通量的定量需求，形成从快速筛查到精准定量的全检测体系适配。

二、在不同食品样品金属污染物检测中的具体应用

食品样品的基体类型差异显著，粮食、果蔬以碳水化合物、有机酸为主，畜禽肉、水产品富含蛋白质、脂肪，乳制品含大量乳蛋白与乳糖，不同基体的前处理方式与干扰消除策略不同，8-羟基喹啉的应用需结合食品基体特性，选择适配的螯合方式、富集方法与检测联用技术，核心实现目标金属污染物的高效释放、富集与定量，具体应用场景高度贴合食品检测的实际需求。

1. 粮食类样品（稻谷、小麦、玉米）

粮食类样品中金属污染物多吸附于谷物表皮或结合于淀粉、膳食纤维中，核心前处理为干法灰化或湿法消解，将结合态金属转化为水溶性离子态。消解液经赶酸、定容后，根据目标污染物调节pH：检测Pb²⁺、Cd²⁺时将pH调至5.5~6.0，加入8-羟基喹啉形成螯合物，采用固相萃取（SPE）以C18小柱为吸附载体富集螯合物，用甲醇-三氯甲烷混合液洗脱后，联用石墨炉原子吸收光谱（GFAAS）定量，可将检测限降至0.005mg/kg以下，满足国标中粮食中Pb、Cd的限量要求；检测Cr³⁺时将pH调至3.5，8-羟基喹啉选择性螯合后经液-液萃取（LLE）富集，采用分光光度法快速筛查，适配粮食样品的批量初检。

2. 果蔬类样品（蔬菜、水果、浆果）

果蔬类样品含水量高，含大量维生素、有机酸、果胶，金属污染物多为可溶态或轻度结合态，前处理采用微波消解或湿法消解（硝酸-过氧化氢体系），避免高氯酸使用导致的有机酸碳化。消解液调节pH后，针对果蔬中常见的Cd²⁺、Hg²⁺，加入8-羟基喹啉并采用磁性固相萃取（MSPE）富集，以其修饰的Fe₃O₄磁性纳米材料为吸附剂，在外加磁场下实现快速分离，富集倍数可达2000倍以上，后续联用ICP-MS检测，有效消除果蔬中果胶、有机酸的基体干扰，实现超痕量Cd、Hg的精准定量，适配果蔬样品中低含量金属污染物的检测。

3. 畜禽肉与水产品样品（猪肉、牛肉、鱼虾）

畜禽肉、水产品富含蛋白质、脂肪，金属污染物易与蛋白质的氨基、羧基络合，前处理需先采用蛋白酶解或湿法消解破坏蛋白质结构，再经硝酸-高氯酸体系彻底消解。针对此类样品中高干扰的基体特点，采用“8-HQ螯合+双固相萃取”净化富集：调节消解液pH至7.0~8.0，加入8-羟基喹啉与Pb²⁺、Cu²⁺形成螯合物，先经亲水亲油平衡（HLB）小柱去除残留的脂肪、蛋白水解物，再经8-羟基喹啉修饰螯合树脂小柱富集目标螯合物，洗脱后联用HPLC-ICP-MS联用技术，实现多金属污染物的同时检测，解决了畜禽肉、水产品中蛋白基体对检测的严重干扰问题。

4. 乳制品与饮料类样品（牛奶、酸奶、果汁）

乳制品含大量乳蛋白、乳糖，饮料类样品含糖分、香精、防腐剂，此类样品可经简单前处理后直接进行螯合富集：乳制品经高速离心去除乳脂肪，加入三氯乙酸沉淀蛋白，上清液经0.45μm滤膜过滤后调节pH；果汁饮料直接过滤去除果肉残渣，酸化后调节pH。检测样品中Pb²⁺、Hg²⁺时，加入8-羟基喹啉并采用液-液微萃取（LLME）富集，以微体积有机溶剂实现螯合物的快速萃取，大幅减少有机溶剂用量，后续联用火焰原子吸收光谱（FAAS）定量，操作简便、检测快速，适配乳制品、饮料类样品的批量常规检测。

5. 油脂类样品（食用油、油炸食品）

油脂类样品为非水相基体，金属污染物多以络合态存在于油脂中，需先进行液-液萃取将金属离子转移至水相：将油脂样品与稀硝酸溶液混合，振荡萃取后静置分层，取水相滤液调节pH，加入8-羟基喹啉与目标金属形成螯合物，采用固相微萃取（SPME）富集，萃取纤维直接吸附水相中的螯合物，无需有机溶剂，后续联用GC-MS或HPLC检测，实现油脂类样品中Pb²⁺、Cd²⁺的无溶剂化检测，避免油脂基体对检测体系的污染。

此外，8-羟基喹啉可通过化学修饰制备专用螯合吸附材料，如将其接枝到聚苯乙烯树脂、石墨烯气凝胶上，制备食品检测专用螯合柱，直接对前处理后的样品液进行富集，简化操作流程，提升富集效率与选择性，适配食品检测的自动化、批量化工况。

三、基于8-羟基喹啉的食品金属污染物检测方法验证体系

食品中金属污染物检测属于食品安全检测的范畴，需遵循GB/T 27404-2008《实验室质量控制规范 食品理化检测》等国标要求，基于8-羟基喹啉的检测方法必须完成全面、系统的方法验证，通过对检出限、定量限、精密度、准确度、基质效应、线性范围等核心指标的测定与评价，确保方法的科学性、准确性、可靠性与适用性，满足食品检测的法规要求与实际检测需求，验证过程需结合食品基体特性，消除基体干扰对验证结果的影响。

1. 线性范围与相关系数

线性范围表征方法在一定浓度范围内对目标金属污染物的定量能力，需配制覆盖食品中金属污染物限量值上下限的系列标准溶液，加入8-羟基喹啉按既定方法进行螯合、富集、检测，以目标金属离子的浓度为横坐标，检测响应值（吸光度、峰面积、离子强度）为纵坐标绘制标准曲线，计算线性回归方程与相关系数（r）。针对食品中痕量金属污染物，线性范围需覆盖0.001~1.0mg/L（水相）或0.001~0.1mg/kg（样品），相关系数r需≥0.9990，确保方法在定量范围内具有良好的线性关系，满足痕量检测的定量要求。

2. 检出限（LOD）与定量限（LOQ）

检出限与定量限是评价方法灵敏度的核心指标，直接决定方法能否检测出食品中超痕量的金属污染物，采用空白试验法测定：取不含目标金属污染物的空白食品样品（如空白粮食、空白牛奶），按既定方法进行前处理、8-HQ螯合、富集与检测，平行测定10次，计算检测结果的标准偏差（SD），以3倍标准偏差对应的浓度为检出限（LOD=3SD），10倍标准偏差对应的浓度为定量限（LOQ=10SD）。基于8-羟基喹啉螯合富集的检测方法，其检出限需满足国标中食品金属污染物的限量要求，如粮食中Cd的检出限需≤0.001mg/kg，Pb的检出限需≤0.005mg/kg，且定量限需在国标限量值的1/10~1/2范围内，确保对低含量污染物的准确定量。

3. 精密度：重复性与再现性

精密度表征方法在相同条件下对同一样品检测结果的一致性，分为重复性与再现性，反映操作过程与检测系统的稳定性，需结合食品基体的均匀性测定。重复性：取同一阳性食品样品，按既定方法平行测定6次，计算检测结果的相对标准偏差（RSD）；再现性：由不同实验人员、在不同时间、使用不同仪器，对同一阳性食品样品各测定6次，计算总相对标准偏差（RSD）。针对食品中金属污染物检测，基于8-羟基喹啉的方法重复性RSD需≤5%，再现性RSD需≤10%，且基体复杂的畜禽肉、水产品样品的精密度指标可适当放宽，但不得超过15%，确保方法在实际检测中具有良好的稳定性。

4. 准确度：回收率与标准物质验证

准确度表征方法检测结果与真实值的接近程度，是方法验证的核心指标，避免因8-羟基喹啉螯合不完全、基体干扰、富集损失导致的检测误差，采用加标回收试验与标准物质验证双重方式测定。

加标回收试验：取不含目标金属污染物的空白食品样品，分为低、中、高三个加标水平（分别为定量限、国标限量值、2倍国标限量值），加入已知浓度的金属标准溶液，按既定方法进行前处理、8-HQ螯合、富集与检测，计算加标回收率（回收率=（加标样品检测值-空白样品检测值）/加标量×100%）。食品检测中加标回收率需在80%~120%之间，痕量水平（低加标）回收率可放宽至70%~130%，且同水平平行测定的回收率RSD≤10%，确保8-羟基喹啉在食品基体中能实现目标金属的完全螯合与富集，无显著损失。

标准物质验证：采用有证食品标准物质（如GBW10019小麦粉、GBW10050鳕鱼），按既定方法检测，将检测结果与标准物质的认定值对比，计算相对误差（RE），相对误差需≤±10%，验证方法在实际食品基体中的准确性，消除基体效应对检测结果的影响。

5. 基质效应评价

食品样品中的蛋白质、脂肪、有机酸等基体组分可能与8-羟基喹啉竞争螯合位点，或影响螯合物的富集效率，导致基质效应，使检测结果偏高或偏低，需定量评价基质效应的强弱。采用基质匹配标准曲线法：分别配制溶剂标准曲线与基质匹配标准曲线（以空白食品样品的前处理液为溶剂配制标准溶液），按既定方法检测，计算二者的斜率比（基质效应ME=基质匹配标准曲线斜率/溶剂标准曲线斜率×100%）。若ME在80%~120%之间，表明基质效应较弱；ME<80%为基质抑制效应，ME>120%为基质增强效应。针对基质效应显著的样品，需优化前处理流程，如增加蛋白沉淀、脂肪去除步骤，或采用8-羟基喹啉修饰的专用螯合材料，降低基体对螯合与富集的影响，确保基质效应符合检测要求。

6. 特异性与耐用性

特异性：表征方法在食品中多种金属离子共存时，对目标金属污染物的选择性检测能力，取含目标金属与常见干扰金属（Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺）的食品样品，按既定方法检测，观察干扰金属对目标金属检测结果的影响，干扰导致的相对误差需≤±10%，验证8-羟基喹啉通过pH调控实现的选择性螯合能有效消除食品中常量金属离子的干扰。

耐用性：表征方法在微小操作条件变化时，检测结果的稳定性，反映方法的实际应用价值，需考察pH波动（±0.2）、8-HQ用量（±10%）、萃取时间（±2min）、富集温度（±5℃）等关键条件的微小变化对检测结果的影响，各条件变化下检测结果的RSD需≤15%，确保方法在实际检测中，操作条件的微小波动不会显著影响检测结果，适配基层检测机构的操作水平。

四、应用与方法验证中的关键问题与解决策略

基于8-羟基喹啉的食品金属污染物检测在应用与方法验证过程中，受食品基体复杂性、螯合反应条件、富集效率等因素影响，易出现螯合不完全、基质效应显著、验证指标不达标等问题，需针对关键问题采取针对性解决策略，确保方法的实用性与验证结果的有效性，贴合食品检测的实际需求。

1. 食品基体的高效净化，消除基质效应

食品中蛋白质、脂肪是导致基质效应的核心因素，需在8-羟基喹啉螯合前完成高效净化：蛋白质采用三氯乙酸、高氯酸沉淀法或蛋白酶解法去除，脂肪采用正己烷、石油醚液-液萃取去除，果胶、膳食纤维采用高速离心或固相萃取（HLB小柱）去除；针对高有机酸的果蔬样品，可加入少量缓冲溶液（如HAc-NaAc），维持体系pH稳定，避免有机酸与8-羟基喹啉竞争金属离子。同时，采用基质匹配标准曲线替代溶剂标准曲线进行定量，有效校正基质效应，提升检测准确度。

2. 优化8-羟基喹啉螯合反应条件，保证螯合完全性

螯合反应的pH、试剂用量、反应时间直接影响螯合效率，是加标回收率达标的关键：pH需通过精密pH计实时监测，逐滴调节酸/碱溶液，避免局部pH波动，且根据食品基体的缓冲能力加入适量缓冲溶液，维持螯合过程pH稳定；8-羟基喹啉的加入量为目标金属离子摩尔量的1.5~2.0倍，确保试剂过量，避免螯合不完全；反应时间控制在15~30min，采用磁力搅拌代替人工振荡，保证反应体系均匀混合，促进螯合反应完全，提升加标回收率。

3. 提升富集效率，保证方法灵敏度

富集过程中的吸附损失、洗脱不完全会导致检出限偏高，需优化富集方法：液-液萃取选择对8-羟基喹啉螯合物溶解度大的有机溶剂（如三氯甲烷、乙酸乙酯），采用多次萃取提升富集效率；固相萃取选择与螯合物适配的吸附材料，如其修饰螯合树脂、C18反相硅胶，优化洗脱剂的种类与比例，采用少量多次洗脱的方式，提高洗脱效率；磁性固相萃取对磁性材料进行表面修饰，增强其与螯合物的吸附作用，在外加磁场下确保磁性材料完全分离，避免吸附损失，提升富集倍数。

4. 全程控制污染，降低空白值

食品金属污染物检测为痕量分析，实验过程中的污染会导致空白值偏高，检出限与定量限不达标，需实施全程污染控制：所有实验器皿采用优级纯硝酸浸泡24h以上，用超纯水反复冲洗至中性，烘干后使用；实验试剂均采用优级纯或光谱纯，超纯水为符合GB/T 6682的一级水；前处理与检测过程在超净工作台中进行，避免空气中的颗粒物、金属离子污染；同时做空白试验，扣除实验过程中的背景污染，保证空白值处于低水平。

5. 针对易挥发金属的专属防控，避免检测误差

Hg、As等易挥发金属在消解、富集过程中易损失，导致检测结果偏低：消解时采用密闭微波消解技术，避免高温敞口消解导致的挥发损失；螯合反应选择适宜的pH，如Hg²+在pH=8~9时与8-羟基喹啉形成稳定螯合物，降低其挥发性；富集后尽快完成检测，避免有机相中的螯合物长期放置导致的金属挥发；同时在消解液中加入少量稳定剂（如重铬酸钾溶液），防止Hg²+被还原为单质Hg挥发。

五、技术发展趋势

随着食品安全检测向超痕量、高通量、现场快速、绿色化方向发展，8-羟基喹啉在食品金属污染物检测中的应用与方法验证也在不断优化升级，结合新材料、新技术、新设备的研发，呈现出三大核心发展趋势：

1. 8-羟基喹啉的功能化改性与新型螯合材料研发

通过化学修饰对8-羟基喹啉分子引入磺酸基、氨基、羧基等官能团，提升其水溶性与选择性；或将其接枝到磁性纳米材料、石墨烯、金属有机框架（MOFs）等新型材料上，制备专用螯合吸附材料，实现食品中金属污染物的高选择性、高效富集，同时简化操作流程，适配自动化检测，降低基质效应的影响。

2. 检测方法的微型化、绿色化与现场快速化

适配食品现场快速筛查的需求，发展基于8-羟基喹啉的微型化、绿色化检测技术，如微固相萃取（μ-SPE）、固相微萃取（SPME）、液-液微萃取（LLME）等微型化富集技术，结合便携式分光光度计、便携式原子吸收光谱仪，实现食品中金属污染物的现场快速检测；同时采用离子液体、低共熔溶剂替代传统有机溶剂，实现富集过程的绿色化，降低二次污染。

3. 方法验证的标准化与自动化

结合食品检测的法规要求，制定基于8-羟基喹啉的食品金属污染物检测方法验证的标准化流程，明确不同食品基体、不同金属污染物的验证指标限值；同时结合实验室信息管理系统（LIMS），实现方法验证过程中数据的自动采集、分析与统计，提升验证效率与准确性，适配食品检测机构的批量检测需求。

4. 多技术联用，实现高通量精准定量

将8-羟基喹啉螯合富集与HPLC-ICP-MS、GC-ICP-MS等联用技术结合，实现食品中多种金属污染物的同时分离、富集与定量，提升检测通量；同时结合激光诱导荧光、表面增强拉曼等新型检测技术，进一步提升方法灵敏度，实现食品中pg/kg级超痕量金属污染物的精准检测，满足食品安全检测的更高要求。

8-羟基喹啉凭借广谱、高效、可调控的螯合特性，成为食品样品金属污染物痕量检测中的重要螯合富集试剂，其应用覆盖粮食、果蔬、畜禽肉、水产品、乳制品等所有主流食品样品，适配从分光光度法快速筛查到ICP-MS精准定量的全检测技术体系，核心通过螯合富集实现目标金属污染物与食品复杂基体的分离，解决了食品检测中灵敏度低、基体干扰大的关键问题。而基于食品检测的法规与规范要求，围绕线性范围、检出限、精密度、准确度、基质效应等核心指标的方法验证，是确保基于8-羟基喹啉的检测方法科学、准确、可用的关键，通过系统的验证过程，使方法满足食品中金属污染物检测的国标要求与实际检测需求。

在实际应用与验证过程中，通过优化螯合反应条件、提升基体净化与富集效率、全程控制污染、校正基质效应等策略，可有效解决螯合不完全、基质效应显著、空白值偏高等关键问题，保证检测结果的准确性与方法验证指标的达标。随着食品检测技术的发展，8-羟基喹啉的功能化改性、新型螯合材料的研发与多技术联用，将进一步拓展其在食品金属污染物超痕量检测、现场快速检测、高通量检测中的应用场景，而方法验证的标准化与自动化将提升检测方法的规范性与实用性，为食品安全检测提供更精准、高效、可靠的技术支撑，成为食品理化检测中经典且持续发展的核心技术之一。

本文来源于黄骅市信诺立兴精细化工股份有限公司官网 http://www.xnlxgroup.com/