水產(chǎn)品中有害物質(zhì)分析樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展

王興益, 陳彥龍, 肖小華*, 李攻科*

(1. 中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510275; 2. 興義民族師范學(xué)院生物與化學(xué)學(xué)院, 貴州 興義 562400)

水產(chǎn)食品具有營(yíng)養(yǎng)豐富、味道鮮美等特點(diǎn),已成為人類飲食中重要營(yíng)養(yǎng)成分的來(lái)源,但由于環(huán)境污染和水產(chǎn)養(yǎng)殖運(yùn)輸中的一些違規(guī)操作,水產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題已成為食品安全問(wèn)題中的關(guān)注熱點(diǎn)[1,2]。水產(chǎn)品中污染物的來(lái)源主要包括環(huán)境中有害污染物的遷移[3],水產(chǎn)品養(yǎng)殖運(yùn)輸中添加劑的違規(guī)使用[4,5]和水產(chǎn)品體內(nèi)的生物毒素[6-8],這些污染物在水產(chǎn)品中富集并隨食物鏈進(jìn)入人體對(duì)健康造成潛在的危害,存在著致癌、致畸的風(fēng)險(xiǎn),因此,必須加強(qiáng)對(duì)水產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控和檢查。水產(chǎn)樣品基質(zhì)復(fù)雜,同時(shí)水產(chǎn)品中待測(cè)物含量較低,導(dǎo)致分析檢測(cè)時(shí)容易出現(xiàn)假陽(yáng)性或假陰性結(jié)果。因此,水產(chǎn)品安全質(zhì)量監(jiān)控必須依賴強(qiáng)大的分析檢測(cè)技術(shù)。

圖 1 2010-2020年發(fā)表的關(guān)于水產(chǎn)品中有害物質(zhì)分析的 樣品前處理技術(shù)的文獻(xiàn)分布Fig. 1 Distribution of literatures of sample preparation technologies for harmful substances analysis in aquatic products published during 2010-2020 LLE: liquid-liquid extraction; SPE: solid-phase extraction; SPME: solid-phase microextraction; QuEChERS: quick, easy, cheap, effective, rugged, and safe method; MSPE: magnetic solid-phase extraction. Data source: Web of science and CNKI; keywords: sample pretreatment or sample extraction; liquid-liquid extraction or LLE; solid-phase extraction or SPE; solid-phase microextraction or SPME; magnetic solid-phase extraction or MSPE; QuEChERS; aquatic product; seafood; shellfish.

為了提高分析方法的準(zhǔn)確性和檢測(cè)的靈敏度,水產(chǎn)品中有害物質(zhì)分析的樣品前處理技術(shù)顯得尤為重要。近十年來(lái),各種樣品前處理技術(shù)在水產(chǎn)品有害物質(zhì)分析中得到了廣泛的應(yīng)用(見圖1)。液-液萃取(LLE)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、快速高效等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)品安全檢測(cè)中,但傳統(tǒng)LLE很難消除水產(chǎn)品中色素、脂肪和蛋白質(zhì)等雜質(zhì)對(duì)測(cè)定的干擾。隨著樣品前處理技術(shù)的發(fā)展,固相萃取(SPE)技術(shù)和快速固相分散萃取(QuEChERS)技術(shù)在水產(chǎn)品分析中顯示出很大的優(yōu)勢(shì),這類技術(shù)不僅具有操作簡(jiǎn)單和樣品處理快等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還可以有效去除色素和生物大分子對(duì)檢測(cè)造成的干擾。與此同時(shí),針對(duì)水產(chǎn)品中一些揮發(fā)性和超痕量污染物檢測(cè)時(shí),固相微萃取(SPME)和磁性固相萃取(MSPE)技術(shù)顯示出較大的優(yōu)勢(shì),并在水產(chǎn)食品安全檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)控中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。如何有針對(duì)性地實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)品中污染物分析的特異性樣品前處理,是水產(chǎn)品中有害物質(zhì)分析的核心部分。本文綜述了水產(chǎn)品中主要污染物的樣品前處理技術(shù)的研究進(jìn)展,并對(duì)水產(chǎn)品樣品檢測(cè)中未來(lái)樣品前處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

1 水產(chǎn)品中的主要污染物

1.1 環(huán)境污染物

環(huán)境污染物如多氯聯(lián)苯(PCBs)、多環(huán)芳烴(PAHs)、酚類、全氟烷基化合物(PFASs)和有機(jī)農(nóng)藥等是水產(chǎn)品中常見的有機(jī)污染物,這類有機(jī)污染物具有長(zhǎng)期殘留、不易分解和高毒性等特點(diǎn),能夠通過(guò)各種環(huán)境介質(zhì)遷移進(jìn)入水產(chǎn)品中,魚和貝類是水產(chǎn)品中有機(jī)富集的主要生物體。這類有機(jī)污染物在水產(chǎn)品體內(nèi)富集,經(jīng)食物鏈到達(dá)人體后,將會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害[9]。其中,PFASs是一類新型的持久性有機(jī)污染物,其中的全氟辛基磺酸和全氟辛酸已被證實(shí)具有肝臟毒性、發(fā)育毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性以及存在潛在的遺傳和致癌性[10]。因此,包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都制定出了針對(duì)食品中有機(jī)污染物的嚴(yán)格限量標(biāo)準(zhǔn)[11,12]。

隨著環(huán)境污染和水產(chǎn)品養(yǎng)殖及捕撈方式的變化,水產(chǎn)品中重金屬污染物的殘留量也在不斷增加,這些重金屬通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體后,在人體中累積會(huì)損傷人體肝和腎等內(nèi)臟器官,最終出現(xiàn)慢性中毒的現(xiàn)象。鉛、鎘、汞和砷是水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控中重點(diǎn)檢測(cè)的4種重金屬[13],針對(duì)這些重金屬,我國(guó)已制定了相關(guān)的限量和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[14]。因此,為了保障水產(chǎn)品質(zhì)量安全,對(duì)水產(chǎn)品體內(nèi)的重金屬分析檢測(cè)是必不可少的。

1.2 養(yǎng)殖運(yùn)輸過(guò)程中的添加劑

水產(chǎn)品在養(yǎng)殖過(guò)程中通常會(huì)加入一些抗菌、殺蟲和防腐物質(zhì),這些物質(zhì)一旦過(guò)量和違規(guī)添加將對(duì)人體健康造成一定傷害[15]。其中以抗生素的違規(guī)和濫用現(xiàn)象最為嚴(yán)重,水產(chǎn)品中抗生素的種類比較多,常見的抗生素有喹諾酮類[16,17]、磺胺類[18-20]、四環(huán)素類[21]、大環(huán)內(nèi)酯類[22]和氯霉素類[23]等,這些抗生素的性質(zhì)差異較大,為同時(shí)檢測(cè)帶來(lái)一定的難度。

水產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中通常會(huì)用到一些鎮(zhèn)靜麻醉類藥物,以降低運(yùn)輸過(guò)程中的死亡率,達(dá)到安全有效運(yùn)輸?shù)哪康?。常用的藥品有丁香酚、美托味酯、硫酸奎哪啶?-苯氧乙醇、鹽酸苯唑卡因、三氯乙醛和3-氨基苯甲酸乙酯甲基磺酸鹽(MS-222)等,這些藥物的過(guò)量使用同樣會(huì)影響人體健康[24]。因此,對(duì)這些物質(zhì)的分析檢測(cè)也非常必要。

1.3 生物毒素

水產(chǎn)品中的生物毒素目前研究較多的有河豚毒素、貝類毒素、藻類毒素、棘刺毒素、沙蠶毒素和生物胺等,這些毒素在人體中不易分解,有致畸、致癌和致突變的潛在危害。如河豚毒素是一種強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素,毒力比氰化鈉強(qiáng)1 250倍[25],其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,在食品加工過(guò)程中很難被破壞,人們誤食后常因缺乏特效醫(yī)治而造成死亡。相比于河豚毒素,麻痹性貝類毒素是存在范圍最廣、危害最大的赤潮生物毒素,這類毒素明顯的特征是都含有四氫嘌呤,常見的有石房蛤毒素和新石房蛤毒素[26],很多國(guó)家對(duì)貝類水產(chǎn)品麻痹性貝類毒素有限量標(biāo)準(zhǔn)[11,27]。

2 水產(chǎn)品中有害物質(zhì)樣品前處理技術(shù)的應(yīng)用

2.1 水產(chǎn)品中環(huán)境污染物的分析

2.1.1環(huán)境中有機(jī)污染物的檢測(cè)

針對(duì)待測(cè)污染物的性質(zhì)及基體情況,已有多種樣品前處理方法應(yīng)用于水產(chǎn)品中環(huán)境有機(jī)污染物的選擇性萃取和富集,并發(fā)展了與之對(duì)應(yīng)的分析檢測(cè)方法。

圖 2 SPME涂層制備原理圖[30]Fig. 2 Schematic of preparation of SPME coating[30] TFPB: 1,3,5-tris(4-formylphenyl)benzene; BD: benzidine; RT: room temperature; APTES: 3-aminopropyltriethoxysilane; SS: a stainless steel wire fiber.

PCBs是一類廣泛存在于環(huán)境中、持久性有機(jī)污染物,具有高毒、難降解、親脂性強(qiáng)和生物富集等特點(diǎn)。史永富等[28]采用LLE-GC-MS/MS(氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜)鑒別了水產(chǎn)品中的7種羥基多氯聯(lián)苯,回收率在70%以上。液-液萃取法是傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù),該法快速、簡(jiǎn)單,但存在樣品中色素、油脂和蛋白質(zhì)基質(zhì)干擾大等問(wèn)題。江豐等[29]采用加速溶劑萃取-氣相色譜-質(zhì)譜法(ASE-GC-MS)同時(shí)測(cè)定了草魚和海鱸魚中32種PCBs的含量,方法回收率為71.9%～119.0%。ASE具有萃取效率高、溶劑用量少和耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn),通過(guò)ASE萃取技術(shù),可去除水產(chǎn)品中油脂等雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)的干擾,。針對(duì)水產(chǎn)品中PCBs的檢測(cè),SPME技術(shù)顯示出更大的優(yōu)勢(shì),可有效避免水產(chǎn)樣品中油脂和蛋白的影響,同時(shí)提高檢測(cè)的靈敏度。Guo等[30]利用原位生長(zhǎng)法在不銹鋼纖維上生成共價(jià)有機(jī)骨架聚合物(COF)SPME涂層(見圖2),建立了SPME-GC-MS/MS測(cè)定水產(chǎn)品中痕量PCBs的方法,方法檢出限為0.07～0.35 ng/L,回收率為87.1%～99.7%。此外,MSPE技術(shù)在萃取水產(chǎn)品中的PCBs也顯示出良好的優(yōu)勢(shì),MSPE技術(shù)的引入可縮短樣品前處理時(shí)間,同時(shí)能有效地避免SPE柱堵塞的問(wèn)題。Lin等[31]采用溶劑熱法制備了一種磁性金屬有機(jī)骨架(Fe3O4-MOF-5(Fe))復(fù)合材料,建立了MSPE-GC-MS方法用于萃取和富集魚類樣品6種PCBs,該方法的富集倍數(shù)為50～100倍,回收率為94.3%～97.5%。

PAHs在水產(chǎn)品中廣泛存在,國(guó)內(nèi)外已有很多針對(duì)水產(chǎn)品中PAHs檢測(cè)的樣品前處理技術(shù)研究的文獻(xiàn)報(bào)道。張倩等[32]利用超聲溶劑萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(ULLE-GC-MS)同時(shí)測(cè)定魚肉樣品中16種PAHs,超聲溶劑萃取法可快速萃取魚肉樣品中PAHs,但對(duì)魚肉樣品中的脂肪、蛋白質(zhì)及其他雜質(zhì)去除效果較差。劉伶俐等[33]建立了一種微波消解-基質(zhì)固相分散萃取(QuEChERS)結(jié)合HPLC-FLD法檢測(cè)蝦和蟹不同組織中16種PAHs的檢測(cè)方法,通過(guò)微波萃取快速地初步萃取蝦蟹樣品中PAHs,再利用QuEChERS實(shí)現(xiàn)蝦和蟹樣品中蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、色素等大分子干擾物的去除,從而提高了方法的準(zhǔn)確性。相對(duì)于QuEChERS處理方法,SPE萃取技術(shù)在水產(chǎn)品PAHs萃取中顯示出較大優(yōu)勢(shì)。楊丹丹等[34]建立了SPE-HPLC測(cè)定貝類體內(nèi)16種PAHs的檢測(cè)方法,文中指出硅酸鎂-分子印跡柱(Florisil-MIP)能有效去除貝類樣品中蛋白質(zhì)、脂類等雜質(zhì)干擾,降低基質(zhì)效應(yīng),有助于PAHs定性定量,實(shí)現(xiàn)貝類樣品中PAHs的高效富集。但是,SPE萃取水產(chǎn)品中PAHs時(shí),由于基質(zhì)干擾容易導(dǎo)致SPE柱堵塞,嚴(yán)重影響分析效率和檢測(cè)的準(zhǔn)確度,利用SPME可有效克服SPE的一些不足,同時(shí)在SPME上制備一些特異性吸附PAHs涂層的材料,可提高檢測(cè)的靈敏度。Yuan等[35]制備了一種UiO-66/MoS2金屬有機(jī)骨架材料涂層,建立了SPME-GC-MS方法檢測(cè)魚類樣品中16種PAHs,與商品化聚二甲基硅氧烷(PDMS)、碳分子篩(CAR)和乙二烯基苯(DVB)涂層相比,這種復(fù)合涂層對(duì)PAHs具有更好的親和力和更高的靈敏度。

酚類物質(zhì)也是被廣泛關(guān)注的水體污染物之一,關(guān)于其樣品前處理技術(shù)的文獻(xiàn)報(bào)道較多[36-39]。符昌雨等[37]建立了LLE-GC-MS方法,實(shí)現(xiàn)了水產(chǎn)品中10種含氯苯酚的快速檢測(cè),回收率在85.1%～104.5%之間。與LLE技術(shù)相比,SPE技術(shù)在水產(chǎn)樣品酚類物質(zhì)的萃取中更有優(yōu)勢(shì)。李詩(shī)言等[38]建立了一種SPE-HPLC-MS/MS法檢測(cè)蟹類樣品中五氯酚的檢測(cè)方法,蟹類樣品通過(guò)三乙胺堿化的乙腈水溶液初步提取,然后通過(guò)大粒徑的陰離子交換進(jìn)行富集,實(shí)現(xiàn)了蟹類樣品中痕量的五氯酚的凈化和富集。然而,在水產(chǎn)品樣品前處理中SPE柱堵塞是一個(gè)很大問(wèn)題,MSPE技術(shù)結(jié)合對(duì)酚類物質(zhì)特異吸附的材料,可有效避免SPE柱堵塞問(wèn)題,同時(shí)提高分析方法的靈敏度和準(zhǔn)確度。Li等[39]制備了一種磁性共價(jià)有機(jī)骨架復(fù)合材料Fe3O4@COF(TpBD),將其用于蝦類樣品中6種甾體和酚類內(nèi)分泌干擾物的高效吸附和富集,該法可快速萃取蝦肉中的酚類化合物,回收率在89.6%～108.9%之間。

水產(chǎn)品中PFASs含量低,且樣品基質(zhì)復(fù)雜,因此這類物質(zhì)萃取方法主要以QuEChERS和SPE為主。郭萌萌等[40]建立了QuEChERS-LC-MS/MS方法檢測(cè)水產(chǎn)品中23種PFASs,首先通過(guò)酸化乙腈初步提取目標(biāo)物,然后再采用QuEChERS技術(shù)經(jīng)C18和石墨化炭黑凈化,其中石墨化炭黑可有效去除一些色素干擾,回收率為75.6%～118.2%,該法操作簡(jiǎn)單,靈敏度高,適用于大批量水產(chǎn)品的PFASs快速檢測(cè)。相比于QuEChERS萃取法,SPE萃取法具有更高的富集倍數(shù),在水產(chǎn)樣品中痕量PFASs分析中顯示出更大的優(yōu)勢(shì)。Gao等[41]建立了一種SPE-UPLC-MS/MS檢測(cè)魚中21種PFASs的方法,在樣品前處理過(guò)程中,采用乙腈進(jìn)行樣品提取,再通過(guò)MAX固相萃取柱凈化和富集,實(shí)現(xiàn)全氟羧酸、全氟磺酸和全氟烷基醇類物質(zhì)的選擇性吸附,有效避免了魚樣品中其他雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)的干擾。

水產(chǎn)品中有機(jī)農(nóng)藥殘留種類繁多,基質(zhì)干擾大。因此,建立一些快速高效、靈敏度高的水產(chǎn)品中農(nóng)藥的分析檢測(cè)方法十分必要。張?jiān)魄嗟萚42]建立了加速溶劑同步萃取凈化聯(lián)合GC-MS/MS同時(shí)測(cè)定貝類中64種農(nóng)藥殘留的方法,使提取和凈化同步完成,可用于貝類水產(chǎn)品中多種農(nóng)殘的同時(shí)篩查。一些有特異性識(shí)別的SPE吸附劑在水產(chǎn)品農(nóng)殘分析方面顯示出很大的優(yōu)勢(shì)。劉菁華等[43]制備了一種對(duì)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥具有特異識(shí)別的MIP用于SPE吸附劑,利用這種吸附劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)魚類樣品中擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的高效吸附,該方法的檢出限為16.1～26.5 ng/kg,回收率為85.3%～100.7%。對(duì)于大多數(shù)揮發(fā)性農(nóng)藥,SPME萃取技術(shù)不僅可以消除水產(chǎn)品中生物大分子對(duì)有機(jī)農(nóng)藥分析的干擾,還能提高農(nóng)藥檢測(cè)的靈敏度。Zhang等[44]制備了金屬有機(jī)聚合物(MOF)用于SPME整體柱材料,實(shí)現(xiàn)了對(duì)魚類樣品中痕量磺胺類化合物的高效萃取,其方法的檢出限在1.3～4.7 ng/L之間。相比于Zhang等[44]的研究,Zhang等[45]制備的COF聚合物與MSPE技術(shù)結(jié)合,對(duì)蝦樣品中磺胺類化合物的富集效果更好,檢出限低至0.2 ng/mL。

2.1.2環(huán)境中重金屬污染物的檢測(cè)

在水產(chǎn)品重金屬分析中,一般需要對(duì)樣品進(jìn)行消解使化合態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化成離子狀態(tài)后再分析。通常水產(chǎn)品中重金屬含量低,需進(jìn)行富集以增加方法的靈敏度。喬晴等[46]建立了超聲輔助提取,HPLC-電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(ICP-MS)測(cè)定水產(chǎn)品中汞形態(tài)的分析檢測(cè)方法,超聲場(chǎng)的引入提高了萃取效率,方法回收率為78.5%～96.8%。Pirsaheb等[47]采用懸浮有機(jī)液滴分散液液微萃取法(DLLME-SFO),結(jié)合石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS),建立了一種DLLME-SFO-GFAAS檢測(cè)養(yǎng)殖鱒魚樣品中重金屬的分析方法,DLLME-SFO萃取方法簡(jiǎn)便、快速和環(huán)保,方法測(cè)定Cd和Pb的檢出限分別為0.04和0.1 μg/kg。Javed等[48]制備了一種氧化石墨烯復(fù)合材料(GO),將其作為SPE吸附劑結(jié)合電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜技術(shù)(ICP-OES)測(cè)定魚樣品中Pb和Cu, GO對(duì)目標(biāo)金屬離子超強(qiáng)的吸附能力和SPE技術(shù)的結(jié)合,排除了基體干擾,提高了檢測(cè)靈敏度。為了提高吸附劑對(duì)金屬離子的選擇性,Barciela-Alonso等[49]制備了離子印跡聚合物(IIPs)作為SPE材料用于魚樣品中Cd和Pb的高效富集,利用電熱原子吸收光譜法(ETAAS)實(shí)現(xiàn)了不同魚樣品中Cd和Pb的測(cè)定,SPE富集倍數(shù)為12.5倍,提高了方法靈敏度。MSPE技術(shù)通過(guò)在磁球表面修飾對(duì)金屬離子具有特異性螯合作用的功能材料,如巰基等功能基團(tuán),提高對(duì)金屬離子的特異性識(shí)別能力,能有效避免SPE柱堵塞問(wèn)題,在水產(chǎn)品中重金屬的分析中顯示出很大的優(yōu)勢(shì)。Mashhadizadeh等[50]制備了雙巰基乙酸鹽型材料,用于MSPE吸附劑對(duì)魚肉罐頭中痕量金屬離子進(jìn)行選擇性吸附,富集倍數(shù)為236～297倍,并利用ICP-OES技術(shù)實(shí)現(xiàn)了罐裝金槍魚中痕量金屬離子的快速分析檢測(cè)。Mei等[51]建立了一種磁性管內(nèi)固相微萃取(MR/IT-SPME)-HPLC檢測(cè)魚樣品中重金屬離子的方法,結(jié)合磁分離和固相微萃取的雙重優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了樣品中Cu、Co和Hg的高效萃取,萃取率為67%～89%,明顯高于傳統(tǒng)IT-SPME的萃取率(47%～65%)。

綜上,樣品前處理技術(shù)在水產(chǎn)品環(huán)境污染物中的分析應(yīng)用歸納見表1。

表 1 用于水產(chǎn)品中環(huán)境污染物分析的樣品前處理技術(shù)

2.2 養(yǎng)殖運(yùn)輸和加工過(guò)程中有害物的分析

2.2.1養(yǎng)殖過(guò)程中添加劑的檢測(cè)

圖 3 CoFe2O4@HNTs/AuNPs快速磁性固相萃取表面增強(qiáng)拉曼散射方法在復(fù)雜樣品中的應(yīng)用[61]Fig. 3 Scheme of CoFe2O4@HNTs/AuNPs substrate for rapid MSPE and efficient surface enhanced raman scattering (SERS) detection of complex samples[61]

水產(chǎn)品養(yǎng)殖過(guò)程中為了縮短養(yǎng)殖周期,促進(jìn)生長(zhǎng),經(jīng)常會(huì)用到激素類添加劑。Wang等[52]采用動(dòng)態(tài)微波輔助-液液萃取(DMAE-LLE)技術(shù),聯(lián)合LC-MS/MS方法實(shí)現(xiàn)了7種魚樣品中甾體激素的測(cè)定,在微波場(chǎng)中用乙腈和水依次萃取魚類組織中的甾體激素,與傳統(tǒng)LLE方法相比,該方法減少了有機(jī)溶劑的消耗,縮短了樣品前處理時(shí)間,方法的檢出限為0.03～0.15 ng/g,回收率在75.3%～95.4%之間。QuEChERS由于其快速、方便等優(yōu)點(diǎn),在水產(chǎn)樣品激素類添加劑分析中顯示出優(yōu)勢(shì)。陳秋華等[53]建立了QuEChERS-UPLC-MS方法檢測(cè)水產(chǎn)品中16種激素的殘留,在萃取過(guò)程中,利用正己烷脫脂,C18吸附劑凈化,方法回收率為53.6%～135.2%,該法可用于水產(chǎn)品中多激素的快速篩查。Guedes-Alonso等[54]建立了基于微波輔助萃取/固相萃取-超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(MAE-SPE-UPLC-MS/MS)同時(shí)檢測(cè)魚樣品中15種類固醇激素的分析方法,該法可在30 min內(nèi)快速完成對(duì)類固醇激素的檢測(cè),采樣MAE-SPE可提高萃取率,縮短前處理時(shí)間,但回收率較低(約56%)。為了提高吸附劑材料對(duì)激素的選擇性,Jiang等[55]制備了一種MIP材料,將其作為SPE吸附劑,建立分子印跡固相萃取(MISPE)與HPLC-FLD聯(lián)用方法萃取魚和蝦組織中的雌激素,方法回收率為78.3%～84.5%,比非分子印跡固相萃取方法回收率(17.1%～21.0%)高?？咕?、殺蟲藥物殘留分析也是水產(chǎn)品安全檢查的一項(xiàng)重要指標(biāo)。Du等[56]建立了LLE-HPLC-FLD測(cè)定蝦組織樣品中呋喃類添加劑殘留量的檢測(cè)方法,用乙酸乙酯提取待測(cè)物,該法成本低,回收率為87.4%～107%,檢出限為0.24～0.26μg/kg,滿足歐盟檢測(cè)要求。此外,為了提高萃取率,一些新型萃取溶劑被引入水產(chǎn)樣品中待測(cè)物的萃取。Wang等[57]采用離子液體([C4MIM][PF6])為萃取溶劑,建立了離子分散液-液微萃取(IL-DLLME),結(jié)合HPLC-DAD檢測(cè)魚肉中4種氟喹諾酮類藥物殘留的方法,在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,方法的檢出限為0.5～1.1 ng/mL,組織樣品中4種藥物的回收率為60.4%～96.3%。相比于LLE萃取,QuEChERS和SPE技術(shù)能有效去除脂肪和蛋白等大分子對(duì)待測(cè)物檢測(cè)的干擾,在水產(chǎn)品中應(yīng)用更為廣泛。彭婕等[58]利用QuEChERS-UPLC-MS/MS技術(shù)建立了水產(chǎn)品中毒死蜱殘留的檢測(cè)方法,回收率為86.2%～103.6%,檢出限為0.25 μg/kg。Sin等[59]利用苯基硼酸SPE萃取魚肉樣品中氟苯尼考胺(FFA),建立了SPE-LC-MS/MS檢測(cè)魚肉樣品中FFA檢測(cè)方法,回收率為89%～106%,其中鮭魚和羅非魚魚肉的檢出限分別為0.13 μg/kg和1.64 μg/kg。MIP因其特異性吸附,與MSPE技術(shù)結(jié)合不僅能提高目標(biāo)物的吸附率,同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了快速萃取的目的,Zhou等[60]制備了一種磁性分子印跡聚合物(MMIPs)材料,并結(jié)合MSPE-HPLC-UV檢測(cè)魚肉樣品中多種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(MACs),研制的MMIPs材料對(duì)MACs具有良好的選擇性,對(duì)紅霉素的吸附能力達(dá)到94.1 mg/g,方法檢出限為0.015～0.2 μg/g,回收率為82.5%～113.1%。李攻科課題組[61]開發(fā)了CoFe2O4@Halloysite nanotubes/Au nanoparticle材料,用于磁性固相微萃取表面增強(qiáng)拉曼散射(MSPE-SERS)檢測(cè)魚樣品中的呋喃妥因(見圖3),高效的MSPE技術(shù)使樣品分離富集在5 min內(nèi)完成,極大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜樣品的前處理過(guò)程,結(jié)合SERS快速檢測(cè)方法,能在15 min內(nèi)完成對(duì)目標(biāo)物的檢測(cè),該方法滿足實(shí)際樣品現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的需要。相比于MSPE, SPME在水產(chǎn)品樣品尤其是活體樣品的抗生素分析中顯示出更大的優(yōu)勢(shì)。Tang等[62]建立了一種SPME-LC-MS/MS檢測(cè)河豚中5種氟喹諾酮類(FQs)藥物殘留的新方法,在纖維表面涂覆了一層生物相容性C18-PAN材料,測(cè)定活河豚魚背外側(cè)肌肉中FQs殘留,方法檢出限為0.3～1.5 ng/g,該方法為活體水產(chǎn)品中FQs殘留分析提供了參考。

表 2 用于水產(chǎn)品養(yǎng)殖運(yùn)輸過(guò)程中添加的有害物質(zhì)分析的樣品前處理技術(shù)

2.2.2運(yùn)輸過(guò)程中添加劑的檢測(cè)

為降低水產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中的死亡率,通常添加一些鎮(zhèn)靜、麻醉類藥物在水產(chǎn)品中,減少經(jīng)濟(jì)損失。常用的麻醉類藥品有丁香酚、美托味酯、硫酸奎哪啶、2-苯氧乙醇、鹽酸苯唑卡因、三氯乙醛和MS-222等。Botrel等[63]采用分散液-液微萃取法(DLLME)萃取羅非魚組織中的薄荷醇,結(jié)合GC-MS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了魚肉組織中薄荷醇類麻醉劑的快速檢測(cè),方法檢出限為0.053 9 μg/L,回收率為96%～99.5%。LLE技術(shù)在水產(chǎn)樣品麻醉類藥物的萃取中很難有效去除大分子對(duì)檢測(cè)的干擾,相比于LLE技術(shù),QuEChERS和SPE技術(shù)在水產(chǎn)品麻醉類藥物萃取中顯示出較大的優(yōu)勢(shì)[64-66]。Li等[64]建立了QuEChERS-HPLC-MS/MS檢測(cè)魚類樣品中MS-222的檢測(cè)方法,該方法可在4 min內(nèi)完成檢測(cè),檢出限為2.5 μg/kg,回收率為79.6%～119.7%。SPME技術(shù)集采樣、萃取和富集于一體,在很大程度上縮短了樣品分析時(shí)間,尤其在活體分析中,顯示出更大優(yōu)勢(shì)[67,68]。Huang等[67]建立了一種SPME-GC-MS快速檢測(cè)活羅非魚中5種麻醉劑殘留量的方法,與傳統(tǒng)方法相比,該方法快速(僅需10 min)、高效,可實(shí)時(shí)追蹤水產(chǎn)品中麻醉劑的含量。水產(chǎn)品在運(yùn)輸中,還會(huì)加入保鮮劑保鮮來(lái)增加經(jīng)濟(jì)收入。對(duì)于非揮發(fā)性保鮮劑,LLE和SPE技術(shù)更適用這類目標(biāo)物的萃取。高學(xué)慧等[69]利用LLE-UPLC-FLD技術(shù)建立了水產(chǎn)品中非揮發(fā)性保鮮劑4-己基間苯二酚的檢測(cè)方法,該方法回收率為83.8%～100.7%,檢出限為2.0 mg/kg。對(duì)于易揮發(fā)保鮮劑,SPME技術(shù)顯示出明顯優(yōu)勢(shì)[70-72]。Júnior等[72]建立了HS-SPME-GC-ECD快速分析魚樣品中三鹵甲烷含量方法,該方法不使用有機(jī)溶劑,操作簡(jiǎn)單,為魚類樣品中三鹵甲烷類防腐劑檢測(cè)提供新的檢測(cè)方法。

樣品前處理技術(shù)在水產(chǎn)品養(yǎng)殖運(yùn)輸和加工過(guò)程中有害物的分析應(yīng)用歸納如表2所述。

2.2.3加工過(guò)程中有害物質(zhì)的檢測(cè)

水產(chǎn)品在加工過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì),如雜環(huán)胺類物質(zhì)和苯并芘等有害物。這些有害物大多數(shù)是在高溫條件下,肌肉組織樣品中蛋白質(zhì)發(fā)生變性而產(chǎn)生的[73,74]。Zhu等[75]用乙腈作為萃取溶劑,采用LLE萃取聯(lián)合UPLC-MS技術(shù)建立了魚組織樣中苯并芘及其代謝產(chǎn)物的痕量分析。通常水產(chǎn)品中基質(zhì)干擾大,常規(guī)的LLE萃取技術(shù)很難有效去除樣品中雜質(zhì)對(duì)分析檢測(cè)的干擾。李攻科課題組[76]采用丙烯酰胺修飾石墨烯材料,結(jié)合online-MSPE萃取技術(shù),建立了魚組織樣品中6種痕量雜環(huán)胺的分析檢測(cè)方法,方法的檢出限低(2.7～8.7 ng/L),能夠有效去除樣品中雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)的干擾,準(zhǔn)確、快速地檢出魚肉樣品中痕量雜環(huán)胺。

圖 4 Fe3O4 SPs@ZIF-8/Zn2+的制備及其磁性固相萃取軟骨藻酸的示意圖[83]Fig. 4 Scheme of the preparation of Fe3O4 SPs@ZIF-8/Zn2+particles and the magnetic solid-phase extraction process for domoic acid[83]

2.3 水產(chǎn)品中生物毒素的分析

水產(chǎn)品中生物毒素含量低,在分析檢測(cè)時(shí)受到復(fù)雜基質(zhì)的干擾很大,常規(guī)LLE技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)其有效萃取,SPE和QuEChERS技術(shù)更適合這類目標(biāo)物的萃取[77-81]。Jansson等[78]利用強(qiáng)陽(yáng)離子交換(SCX)吸附劑,建立了固相萃取與親水性液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(SPE-HILIC-MS/MS)測(cè)定水產(chǎn)品中麻痹性貝類毒素(PST)的檢測(cè)方法,改進(jìn)了毒素圖譜獲取的方法,為法醫(yī)鑒定提供依據(jù)。Wang等[81]以氧化石墨烯為吸附劑,建立了QuEChERS-UPLC-MS/MS檢測(cè)新鮮和加工貝類產(chǎn)品中親脂性海洋毒素的檢測(cè)方法,石墨烯作為新型吸附劑被引入到生物毒素的萃取中,能有效去除脂類和色素等基質(zhì)的干擾,回收率達(dá)到85%～117.4%。為了提高對(duì)目標(biāo)分析物的特異性吸附能力,MSPE技術(shù)結(jié)合一些先進(jìn)的多孔材料在水產(chǎn)品生物毒素分析中具有良好的前景。Zhang課題組[82]制備了一種MOF吸附劑材料(Fe3O4@SiO2@UiO-66),該MOF材料結(jié)合MSPE技術(shù)能快速高效的從復(fù)雜基質(zhì)中提取軟骨藻酸(DA),方法檢出限低(1.45 pg/mL),回收率達(dá)到93.1%～107.3%。磁殼表面的MOF材料對(duì)軟骨藻酸有很高的吸附效果,該課題組[83]隨后又制備了一種磁性MOF復(fù)合材料(Fe3O4SPs@ZIF-8/Zn2+),用于貝類樣品中DA的富集(見圖4),該材料表面的Zn2+與軟骨藻酸有很強(qiáng)的配位作用,從而提高對(duì)DA的吸附力,利用MSPE-HPLC-MS/MS技術(shù),能在5 min內(nèi)快速檢測(cè)貝類樣品中的DA,方法的檢出限低至0.2 pg/mL,回收率為93.1%～102.3%。生物胺是魚類在腐敗菌脫氧酶作用下產(chǎn)生的一種毒素,這種毒素對(duì)人體有一定危害。Huang等[84]建立了一種SPME-GC-MS測(cè)定魚類樣品中生物胺的檢測(cè)方法,該方法中SPME技術(shù)有機(jī)試劑的用量少至微升,對(duì)樣品危害小,可用以目標(biāo)物的原位篩查,定量限可達(dá)2.98 μg/kg,遠(yuǎn)低于美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)規(guī)定的食品中生物胺最大允許含量50 mg/kg。河豚毒素(TTX)是一種強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素,毒力比氰化鈉高1 250倍,對(duì)人類致命劑量為2 mg[85], Chen等[86]利用SPME-LC-MS/MS檢測(cè)河豚中的內(nèi)源性河豚毒素,通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備了一種新型的PS@PDA-GA涂層,與商用PDMS和PA纖維相比,該涂層對(duì)河豚毒素具有很好的選擇性,該方法的建立拓展了SPME技術(shù)的應(yīng)用范圍,同時(shí)也為水產(chǎn)品毒素分析檢測(cè)提供了技術(shù)參考。

綜上,樣品前處理技術(shù)在水產(chǎn)品生物毒素中的分析應(yīng)用見表3。

表 3 用于水產(chǎn)品生物毒素分析的樣品前處理技術(shù)

3 總結(jié)與展望

水產(chǎn)品基質(zhì)復(fù)雜,基質(zhì)干擾嚴(yán)重,待測(cè)物濃度低,因此在檢測(cè)前必須要對(duì)樣品進(jìn)行前處理。根據(jù)水產(chǎn)樣品和待檢測(cè)目標(biāo)物性質(zhì),選擇合適的樣品前處理方法非常重要。隨著水產(chǎn)品中檢測(cè)物種類越來(lái)越多,需要開發(fā)具有特異選擇性和識(shí)別能力的新型吸附材料,以提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。一些高通量、自動(dòng)化程度高的前處理聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)在水產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將是今后的研究方向。隨著水產(chǎn)樣品檢測(cè)數(shù)量的增多,快速樣品前處理技術(shù)和快速檢測(cè)技術(shù)的研究也將是水產(chǎn)品分析中一個(gè)很大的發(fā)展趨勢(shì),如拉曼光譜和熒光分析技術(shù)。此外,隨著活體分析檢測(cè)的需求,一些無(wú)損或損傷較小的樣品前處理技術(shù),如SPME也會(huì)在水產(chǎn)品活體分析中顯示出越來(lái)越大的優(yōu)勢(shì)。