多環(huán)芳烴資料

多環(huán)芳烴(PAHs)是環(huán)境常見的污染物之一，其來(lái)源于有機(jī)物熱解和不完全燃燒,在空氣、水、土壤中廣泛分布。由于食品產(chǎn)地環(huán)境受到污染,致使PAHs在食品中存在,同時(shí)加工方式不同,也會(huì)影響食品中PAHs的含量。長(zhǎng)期食用含有PAHs的食物對(duì)健康將產(chǎn)生潛在威脅[2-5]。不同國(guó)家和地區(qū),烹飪方法和飲食習(xí)慣不同,從食品中攝入的PAHs量也不相同。不同食品中含有不同種類和濃度的多環(huán)芳烴,其主要來(lái)源有以下3方面:(1)自然界天然存在的,如植物、細(xì)菌、藻類的內(nèi)源性合成,使得森林、土壤、海洋沉積物中存在多環(huán)芳烴類化合物;(2)環(huán)境污染造成的,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和其它許多方面要使用和產(chǎn)生多環(huán)芳烴類化合物;這些物質(zhì)難免會(huì)有一些排放到食品的生產(chǎn)環(huán)境如水源、土壤、空氣、海洋中,從而對(duì)食品造成污染,這是目前食品中多環(huán)芳烴最主要的來(lái)源;(3)食品加工和包裝過(guò)程中產(chǎn)生的,如食品的烤、炸、熏制和包裝材料、印刷油墨中多環(huán)芳烴污染,這也是食品中多環(huán)芳烴的重要來(lái)源。目前,各類食品已檢測(cè)出20余種PAHs,其中以熏烤類食品污染最嚴(yán)重:如熏肉吉有屈、苯并[b]熒蒽、苯并[e]芘、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、1,2,5,6-二苯并蒽、茚[1,2,3-cd]并芘等PAHs。王緒卿評(píng)價(jià)了14種熏烤肉中PAHs的污染水平,并在19份臘昧肉中全部測(cè)出屈、苯并[e]芘、苯并[k]熒蒽,其中9份樣品苯并[a]芘量為0.34~27.56μg/kg。另?yè)?jù)報(bào)道,尼日利亞各種熏烤魚中均含有PAHs。比較了現(xiàn)代烤爐與傳統(tǒng)烤爐熏烤物中13種PAHs含量,前PAHs<4.5μg/kg。后者苯并[a]芘為0.2~4.1μg/kg(濕質(zhì)量)。食用植物油及其加熱產(chǎn)物中均含有PAHs[6-7],而且加熱后PAHs含量顯著增加。實(shí)驗(yàn)表明,食用植物油加溫后B(a)P含量是加溫前的2.33倍,1,2,5,6-二苯并蒽為4.17倍,而且油煙霧中其含量更高,廚房空氣氣態(tài)樣品中PAHs種類與含量均大于顆粒物,說(shuō)明廚房空氣中PAHs可能主要是由于食品,特別是動(dòng)植物蛋白以熱油烹炸過(guò)程中形成。近年來(lái)在各種酒樣中也發(fā)現(xiàn)了PAHs,但這方面研究尚待深入,Moret等在所有白酒和啤酒中都檢出苯并[b]熒蒽、苯并[k]熒蒽、苯并[a]芘、1,12-苯并苝、茚[1,2,3-cd]并芘以及芴、苯并a蒽、1,2,5,6-二苯并蒽,其PAHs總量<0.72μg/kg。目前,各種蔬菜亦受到不同程度PAHs污染,其來(lái)源可能是根系吸收及葉面吸附。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC,1973)曾報(bào)道西紅柿中苯并[a]芘為0.2pg/kg,王愛玲等測(cè)定白菜和西紅柿中苯并[a]芘分別為1.310~12.316μg/kg和0.841~4.335μg/kg[8]。在食品制作的過(guò)程中,有許多制作方法是不可取的,例如油煎、油炸、煙熏、燒烤等。因?yàn)橹靖邷貭顟B(tài)下可裂解產(chǎn)生苯并[a]芘及其它衍生物,冰島居民喜歡吃煙熏食品,填埋的胃癌標(biāo)化死亡率達(dá)125.5/10萬(wàn)(人數(shù))。有人做過(guò)實(shí)驗(yàn):經(jīng)過(guò)煙熏達(dá)數(shù)周之久的羊肉,苯并[a]芘的含量達(dá)23~46μg/kg,用它在動(dòng)物身上作實(shí)驗(yàn)也發(fā)生惡性腫瘤。由于多環(huán)芳烴類化合物的毒性,應(yīng)嚴(yán)格控制其在食品中的含量,因此食品中的多環(huán)芳烴監(jiān)測(cè)十分重要。本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外食品中PAHs的提取、純化機(jī)理和監(jiān)測(cè)方法予以概述,以期更好地研究建立食品中PAHs的監(jiān)測(cè)分析技術(shù)和為食品中多環(huán)芳烴的輪廓分析,調(diào)查我國(guó)傳統(tǒng)食品中多環(huán)芳烴的污染狀況、制定相應(yīng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)打下基礎(chǔ)。1樣品前處理技術(shù)食品中的成分大致有水、脂肪類化合物、芳香烴、有機(jī)酸等,其中多環(huán)芳烴是非極性物質(zhì),可以用多種有機(jī)溶劑如丙酮、苯、環(huán)己烷、氯仿、醇類、石油醚、二氯甲烷和四氫呋喃等提取。研究表明有機(jī)溶劑多環(huán)芳烴的提取能力的序列為喹啉-乙醇>吡啶乙醇>丙酮>乙醇>二氯甲烷>苯>環(huán)己烷>石油醚>丙酮-乙醇-環(huán)己烷>氯仿>四氫呋喃。目前,提取多環(huán)芳烴的主要方法有索氏提取法、超聲波提取法、超臨界流體萃取法、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、微波輔助萃取(MAE)等。索氏提取法比較經(jīng)典,超聲波提取法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、微波輔助萃取(MAE)、超臨界流體萃取法和快速溶劑萃取系統(tǒng)是新出現(xiàn)的提取方法,速度快,回收率高。1.1索氏提取法索氏提取的樣品量大,回收率高,使用的樣品種類多,需要進(jìn)一步的純化。而且,索氏提取法一般需要連續(xù)提取,提取時(shí)間長(zhǎng),溶劑的使用量大,操作也比較麻煩,且需要使用大量有毒的有機(jī)溶劑。食品中多環(huán)芳烴的索氏提取一般以20～30次的提取效果比較好[9]。盡管索氏提取法提取效率相對(duì)比較高,但是由于提取速度慢、時(shí)間長(zhǎng),現(xiàn)在用于食品中多環(huán)芳烴的測(cè)定中并不多見。1.2超聲波提取法超聲波提取法是EPA(美國(guó)環(huán)境保護(hù)局)推薦的PAHs提取方法之一(EPASW-846-高效液相色譜(HPLC)法是近30年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的儀器分析技術(shù),該技術(shù)具有速度快、靈敏度高的特點(diǎn)。現(xiàn)已逐步應(yīng)用于物質(zhì)分析的許多方面。王立斌[15]等利用高效液相色譜(HPLC)測(cè)定食品中的多環(huán)芳烴,效果良好。葉運(yùn)奎和王緒卿利用高效液相色譜(HPLC)測(cè)定熏烤肉類中的8種PAH化合物分離度良好, 回收率和重現(xiàn)性符合痕量分析要求,適合于肉類食品中的PAH化合物的輪廓分析。3.2毛細(xì)管電泳分析法毛細(xì)管電泳是色譜和電泳相結(jié)合的分離分析技術(shù)。毛細(xì)管電泳技術(shù)具有的特點(diǎn):(1)高效率:理論塔板數(shù)高,柱子長(zhǎng),且進(jìn)樣端和檢測(cè)端都無(wú)死體積,因此高柱效;(2)高靈敏度:毛細(xì)管電泳分離后,用激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)法(Lm)和安培型電化學(xué)檢測(cè)法(EC),均可檢測(cè)至10mol/L,甚至可達(dá)1mol/L,即可達(dá)幾十個(gè)至幾個(gè)分子及單細(xì)胞檢測(cè),故HPCE-LIF稱為分子光譜的“指紋識(shí)別”法;(3)高速度:使用細(xì)內(nèi)徑(25~75)的毛細(xì)管,徑(25~75)的毛細(xì)管,場(chǎng)(100~500V/cm)。高電場(chǎng)的應(yīng)用提高了分離效率,縮短了分離時(shí)間,通常只需幾十秒至幾十分鐘內(nèi)就可完成分離[16]。芯片式CE則更快,能以秒計(jì)算;(4)易實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化:CE是目前自動(dòng)化程度最高的分離分析方法之一。所需的進(jìn)樣少(可少到1μg,消耗體積在1~50nL),運(yùn)行成本低,應(yīng)用范圍廣,幾乎可以分離除揮發(fā)性和難溶物之外的各種物質(zhì)。Xue等[17]采用毛細(xì)管去帶電泳和膠束電泳,在激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)下分離測(cè)定了6種PAHs。Koch等[18]用非水毛細(xì)管電泳分離分析了13種水中的2~7環(huán)的PAHs,進(jìn)樣前采用固相微萃取技術(shù)把PAHs從水中預(yù)富集到甲醇中。Yan等采用填充柱毛細(xì)管電色譜,在45min內(nèi)分離了16種PAHs。Kuijt等[19]采用環(huán)糊精修飾的膠束電動(dòng)色譜(CD-MEKC)方法,激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)分離出5種酚羥基PAHs。3.3氣相色譜/質(zhì)譜法(GC/MS)近年來(lái)色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)日臻成熟。質(zhì)譜法的優(yōu)點(diǎn)就是可在多種有機(jī)化合物同時(shí)存在的情況下對(duì)其進(jìn)行定性定量分析,尤其適合于多環(huán)芳烴分析。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,GC/MS已成為常規(guī)的多環(huán)芳烴分析監(jiān)測(cè)手段,成為定性及定量分析最得力的工具。在國(guó)內(nèi)也經(jīng)常有報(bào)道,李永新等用氣相色譜/質(zhì)譜法測(cè)定熏肉中的多環(huán)芳烴能同時(shí)測(cè)定熏肉中20余種多環(huán)芳烴,各PAH的分離度好,回收率和重現(xiàn)性均符合食品樣品分析的要求,適用于煙熏肉類食品中的多環(huán)芳烴的分析檢測(cè)[20]。Simko評(píng)述了國(guó)外熏肉中和熏制品中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方法、提取及純化過(guò)程,并對(duì)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。3.4薄層掃描法薄層層析法是分析研究中最常用的分離手段,薄層層析是層析分離中應(yīng)用最為普遍的方法之一,20世紀(jì)70年代以后隨著薄層掃描儀的發(fā)展,其在有機(jī)化學(xué)物質(zhì)測(cè)定中日益受到重視,其靈敏度可達(dá)納克水平。薄層層析分離效率高,不易受溶劑和雜質(zhì)的干擾,其缺點(diǎn)是線性范圍較窄、操作技術(shù)要求較高。3.5氣相色譜法(GC)氣相色譜法是以氣體為流動(dòng)相的色譜法,按固定相的聚集狀態(tài)分為氣-固色譜(GSC)及氣-液色譜(GLC),按柱的粗細(xì)不同分為一般填充柱和毛細(xì)管柱兩種色譜法,毛細(xì)管柱的主要優(yōu)點(diǎn)是分離效率大大提高?？捎肎C測(cè)定的多環(huán)芳烴至少已有20多種。缺點(diǎn)是操作比較復(fù)雜,使用高壓氣作為流動(dòng)相,有一定的危險(xiǎn)性,且對(duì)測(cè)定物質(zhì)的理化特性有一定要求。GC適用于低沸點(diǎn)、易汽化、熱穩(wěn)定性好的化合物的分析,而熔點(diǎn)高、極性大、不易揮發(fā)、對(duì)熱不穩(wěn)定的多環(huán)芳烴則峰形差、保留時(shí)間長(zhǎng)、有時(shí)甚至不易出峰,對(duì)于這類物質(zhì)一般需先進(jìn)行衍生化,增加揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性,減少吸附,提高檢測(cè)靈敏度。當(dāng)GC與質(zhì)譜儀聯(lián)用時(shí),質(zhì)譜儀即為GC的檢測(cè)器。一般色譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于高效分離混合物中各組分,而質(zhì)譜技術(shù)是用高靈敏的方法對(duì)單一組分提供特征的質(zhì)譜,從而確定其分子結(jié)構(gòu),因此二者聯(lián)用既可分離混合物,又可分析各組分的分子結(jié)構(gòu),還可測(cè)定其含量。3.6SFCSFC是以超臨界流體作為色譜流動(dòng)相的色譜,能通過(guò)調(diào)節(jié)壓力、溫度、流動(dòng)相組成多重梯度,選擇最佳色譜條件。SFC既綜合了GC與HPLC的優(yōu)點(diǎn),又彌補(bǔ)了它們的不足,可在較低溫度下分析分子量較大、對(duì)熱不穩(wěn)定的化合物和極性較強(qiáng)的化合物,可與大部分GC、HPLC的檢測(cè)器聯(lián)用,還可與紅外(FTIR)、MS聯(lián)用,極大地拓寬了其應(yīng)用范圍。許多在GC或HPLC上需經(jīng)衍生化才能分析的有機(jī)化合物,都可用SFC直接測(cè)定。3.7熒光光度法某些物質(zhì)受紫外光或可見光照射激發(fā)后能發(fā)射出比激發(fā)光波長(zhǎng)較長(zhǎng)的熒光。熒光的產(chǎn)生是由于一些化學(xué)物質(zhì)能從外界吸收并儲(chǔ)存能量(如光能、化學(xué)能等)而進(jìn)入激發(fā)態(tài),當(dāng)其從激發(fā)態(tài)再回復(fù)到基態(tài)時(shí),過(guò)剩的能量可以電磁輻射的形式放射(即發(fā)光)。熒光發(fā)射的特點(diǎn)是:可產(chǎn)生熒光的分子或原子在接受能量后即刻引起發(fā)光;而一旦停止供能,發(fā)光(熒光)現(xiàn)象也隨之在瞬間內(nèi)消失。物質(zhì)的激發(fā)光譜和熒光發(fā)射光譜,可以用作該物質(zhì)的定性分析。熒光分析法的靈敏度一般較紫外分光光度法或比色法為高,濃度太大的溶液會(huì)有“自熄滅”作用,以及由于在液面附近溶液會(huì)吸收激發(fā)光,使發(fā)射光強(qiáng)度下降,導(dǎo)致發(fā)射光強(qiáng)度與濃度不成正比,故熒光分析法應(yīng)在低濃度溶液中進(jìn)行。熒光分析法因靈敏度高,故干擾因素也多。溶劑不純會(huì)帶入較大誤差,應(yīng)先作空白檢查,必要時(shí),應(yīng)用玻璃磨口蒸餾器蒸餾后再用。熒光分析法在食品分析中的應(yīng)用已有報(bào)道,對(duì)于苯并[a]芘1985年頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法,但很少用于食品中其余的多環(huán)芳烴的測(cè)定,有待于進(jìn)一步的研究。4影響回收率的因素為了準(zhǔn)確地測(cè)定食品中的PAHs或BaP,必須全面考慮下列影響回收率的因素:(1)超聲波提取PAHs的效率比索氏提取器的略低;(2)部分PAHs在硅膠柱上發(fā)生不可逆吸附;(3)基體中的脂肪烴類及部分含氧化合物影響個(gè)別PAHs在吸附柱上的遷移;(4)沸點(diǎn)相對(duì)較低的化合物在提取和濃縮過(guò)程中部分揮發(fā)損失。這就要求在濃縮過(guò)程中,盡量不要將溶劑全部蒸發(fā),以免造成PAHs的損失,同時(shí)還要盡量簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)流程,避免不必要的損失;(5)樣品分子和基體成分在色譜分離中發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性吸附,使吸附等溫線成為非線性,從而導(dǎo)致樣品分子的峰高或峰面積與其濃度不成線性關(guān)系,即所謂的非線性效應(yīng)。在PAHs分析中常采用層析法來(lái)分離不同極性的組分,在洗脫劑的用量上就存在這種問題,洗脫劑量過(guò)少可能洗脫不完全,洗脫劑過(guò)多則會(huì)導(dǎo)致非線性效應(yīng)的產(chǎn)生。因此,在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該尋找完全洗脫被測(cè)組分的最小洗脫劑用量。5結(jié)束語(yǔ)從