食品中多環(huán)芳烴檢測(cè)方法的相關(guān)研究

王冰聰 周欣蕊 呂卓 邰瑞瑩 李天雨

摘 要：多環(huán)芳烴是最為常見的污染物之一，是一種能夠致突變、致癌的化合物，世衛(wèi)組織將苯并芘列為同一類對(duì)人類有害且致癌的物質(zhì)。所以，相關(guān)單位對(duì)食品中潛在的多環(huán)芳烴的含量監(jiān)測(cè)需要十分精準(zhǔn)。本文主要分析了超臨界流體萃取、微波輔助萃取、超聲波萃取以及索氏萃取等多種提取方法，并系統(tǒng)地介紹了氣相色譜-質(zhì)譜、氣相色譜、高效液相色譜等多種檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：多環(huán)芳烴;檢測(cè)方法;研究分析

Related Research on Detection Methods of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Food

WANG Bingcong1， ZHOU Xinrui1， LV Zhuo1， TAI Ruiying2， LI Tianyu1*

（1.Jilin Province Product Quality Supervision and Inspection Institute， Changchun 130000， China; 2.Jiaohe Grain and Oil Monitoring Station， Jiaohe 132500， China）

Abstract： Polycyclic aromatic hydrocarbons are one of the most common pollutants and are compounds that can cause mutations and cause cancer. The WHO lists benzopyrene as the same class of substances that are harmful and carcinogenic to humans. Therefore， the relevant units need to monitor the content of potential PAH hydrocarbons in food. In this paper， ultrasonic and cable extraction， and various detection methods including gas chromatography-mass spectrometry， gas chromatography， high performance liquid chromatography and so on.

Keywords： polycyclic aromatic hydrocarbons; detection method; research and analysis

多環(huán)芳烴（Polycyclic Aromatic Hxydrocarbons，PAHs）是一種廣泛存在于環(huán)境、食品加工等區(qū)域的污染物之一，也是人類所發(fā)現(xiàn)的最早的具有導(dǎo)致畸形、引起癌變、導(dǎo)致突變效應(yīng)的、具備長(zhǎng)期惡性作用的有機(jī)污染物之一。在眾多多環(huán)芳烴中，最常見且最容易引發(fā)癌變的便是具備4～6個(gè)苯環(huán)的化合物。就一般情況而言，有機(jī)物的不完全燃燒與熱解會(huì)生成多環(huán)芳烴;天然火災(zāi)、化石燃料、火山噴發(fā)等也會(huì)產(chǎn)生一定濃度的多環(huán)芳烴;人為因素主要有礦物燃燒、紙張燃燒、木材燃燒等過(guò)程的不完全燃燒。食品中殘留的多環(huán)芳烴是在食品加工過(guò)程中產(chǎn)生的污染及環(huán)境的污染造成的。本文的研究能夠有效強(qiáng)化在食品中提取多環(huán)芳烴的措施與手段，且對(duì)其后續(xù)的綜合性發(fā)展具備一定的指導(dǎo)性意義，對(duì)于該種污染物的含量檢測(cè)具備現(xiàn)實(shí)性意義[1]。

1 食品中多環(huán)芳烴的提取方式分析

食品的構(gòu)成物質(zhì)主要包括有機(jī)酸、水、脂肪類化合物及芳香烴等。PAHs屬于非極性的物質(zhì)，能夠使用醇類、石油醚、丙酮以及氯仿等有機(jī)物對(duì)其進(jìn)行提取工作。就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，最受大眾青睞的方式包括微波輔助萃取法、索氏提取法、超臨界流體萃取法及超聲波提取法。

（1）超聲波提取法。超聲波提取法的主要原理是超聲波在實(shí)際作用的進(jìn)程中，通過(guò)作用力產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)等促使提取物能夠快速地被萃取溶液吸收，在實(shí)際作用中會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)較為活躍的化合物產(chǎn)生不同程度的破壞作用。因此，在實(shí)際選擇的過(guò)程中，應(yīng)視化合物具體的穩(wěn)定性來(lái)選擇是否使用超聲波提取法[2]。多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，故而在提取中可以選擇超聲波提取法，且其操作中具備速度快、簡(jiǎn)單方便、回收率高等優(yōu)勢(shì)。

（2）微波輔助萃取法。該種技術(shù)的主要作用原理是在對(duì)樣品實(shí)時(shí)微波加熱的過(guò)程中，將所需化合物從樣品基體中分離出來(lái)。該種方式在對(duì)不同組分的萃取物質(zhì)進(jìn)行加熱時(shí)可以選擇，其優(yōu)勢(shì)也主要體現(xiàn)在這一方面，能夠在較快的速度中進(jìn)行加熱選擇。該種方式常應(yīng)用于對(duì)土壤環(huán)境中所含有的污染物的分析與提取。

（3）超臨界流體萃取法。該種萃取方式的作用原理主要是利用超臨界流體實(shí)現(xiàn)分離樣品中實(shí)際存在的目標(biāo)化合物，該種萃取方式的優(yōu)勢(shì)在于具有較快的提取速度，且整體操作形式簡(jiǎn)單、方便，具有極高的回收率[3]。超臨界流體萃取法能夠同時(shí)滿足物質(zhì)的萃取需要，也可與其他多種現(xiàn)代化的分析儀器進(jìn)行聯(lián)機(jī)使用，可聯(lián)機(jī)的儀器包含氣相色譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀和高效液相色譜儀等。

（4）索氏提取法。該種方式是較為傳統(tǒng)的提取方式之一，適用于樣品整體數(shù)量較多的提取工作，使用的試劑種類也較多，需要對(duì)其進(jìn)行更深入的純化。其主要的優(yōu)勢(shì)在于提取工作的整體效率極高。但是缺點(diǎn)也相對(duì)顯著，即需要在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行連續(xù)不斷的提取，且操作內(nèi)容較為煩瑣，需要使用大量的溶劑，還要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的把控，其中所應(yīng)用的有機(jī)溶劑存在毒性。雖然索氏提取法的提取效率高，但是因?yàn)楹臅r(shí)過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在日常提取多環(huán)芳烴時(shí)并不是首選，而是作為其他提取方式最終效果的參考與評(píng)價(jià)[4]。

2 檢測(cè)食品中PAHs的含量

在進(jìn)行PAHs檢測(cè)工作時(shí)，需要應(yīng)用部分專業(yè)化儀器對(duì)純化或提取后的試樣進(jìn)行系統(tǒng)分析。就現(xiàn)階段的發(fā)展而言，食品中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方式主要有氣相色譜質(zhì)譜法（Gas Chromatography Mass Spectrometry，GC-MS）、氣相色譜法（Gas Chromatography，GC）、

高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，

HPLC）等。通過(guò)調(diào)查研究國(guó)內(nèi)食品中所含多環(huán)芳烴的具體含量，部分專家與研究學(xué)者通過(guò)GC-MS法與HPLC法所測(cè)定PAH4的檢出限和定量限如表1所示[5]。

由表1可知，在測(cè)定烤肉的PAH4含量時(shí)，可以看出兩種檢測(cè)方式最終的效果相似，但就總體來(lái)說(shuō)GC-MS的測(cè)量效果更佳。在測(cè)定植物油的具體工作中，與GC-MS相比，HPLC在測(cè)量中的靈敏度更高[6]。

3 食品中多環(huán)芳烴的檢測(cè)方式

3.1 氣相色譜法與氣相色譜質(zhì)譜法

近幾年來(lái)，氣相色譜質(zhì)譜法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所使用的技術(shù)逐步完善，已經(jīng)逐步發(fā)展成為檢測(cè)食品中PAHs的主要方式。質(zhì)譜法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要的優(yōu)勢(shì)是可以對(duì)同時(shí)含有多種不同有機(jī)化合物進(jìn)行定量與定性分析。特別是在分析多環(huán)芳烴時(shí)，在部分較為發(fā)達(dá)的國(guó)家中，GC-MS已經(jīng)逐步發(fā)展成為較為常規(guī)化的分析方式與手段，并成為食品中定量、定性分析中最為出色的技術(shù)和手段。

食品中檢測(cè)多環(huán)芳烴的方式方法還有很多，如氣相-三重四極桿質(zhì)譜、酶聯(lián)免疫分析法、熒光光譜法。其中，熒光光譜法的檢測(cè)原理主要是某種物質(zhì)受到可見光、紫外光等照射激發(fā)后發(fā)射出比激光波更長(zhǎng)的熒光。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，多用于對(duì)土壤中所含有的多環(huán)芳烴進(jìn)行檢測(cè)，且具備可靠、快速等多種優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有一定的缺點(diǎn)，即檢測(cè)限較高。

3.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法作為最為常規(guī)的檢測(cè)PAHs的方式，部分研究學(xué)者認(rèn)為，可以應(yīng)用該種方法并輔助以超聲波將水果、蔬菜中的10余種多環(huán)芳烴提取出來(lái)。50 min內(nèi)，10余種EU-PAHs達(dá)成基線分離目標(biāo)，該種方法的精密度能夠達(dá)到4.2%～12.0%，且方法回收率也在83.6%～97.2%。高效液相色譜法對(duì)果蔬、肉類的檢測(cè)取得了較為優(yōu)良的結(jié)果，能夠滿足定量分析的要求，是當(dāng)下最受大眾認(rèn)可的檢測(cè)手段之一。

4 檢測(cè)多環(huán)芳烴的難點(diǎn)

現(xiàn)階段檢測(cè)食品中存在的多環(huán)芳烴含量具有一定難度。隨著科技的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｄ芙佑|到的食品種類越來(lái)越多，水果、肉類、油脂以及谷物中含有的物質(zhì)屬性存在明顯差異，因此不能采用同一種檢測(cè)方式。由于多環(huán)芳烴種類繁多，尚未有某一種方式能夠直接檢測(cè)全部的多環(huán)芳烴，因?yàn)榇嬖谳^為復(fù)雜化的基質(zhì)，在提取多環(huán)芳烴時(shí)存在明顯的困難，最終檢測(cè)結(jié)果的誤差性較大。為獲得更佳的檢測(cè)效果，檢測(cè)人員應(yīng)結(jié)合不同的檢測(cè)方式選擇更合適的提取方式。在實(shí)際進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，由于具備重現(xiàn)性高、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中選擇的是HPLC與GC-MS兩種較為適宜的多環(huán)芳烴檢測(cè)方式。但這兩種方法也存在一定的不足，檢測(cè)器會(huì)限制檢測(cè)的靈敏度，處理樣品的方式也較復(fù)雜，基層人員進(jìn)行快速、便捷的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)存在明顯的阻力。在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)中酶聯(lián)免疫分析與熒光光度法也具有一定的地位，熒光光度法在檢測(cè)靈敏度高的同時(shí)也會(huì)受到較多的因素干擾，而酶聯(lián)免疫分析的溶劑純度不足也會(huì)帶來(lái)明顯的偏差。鑒于此，在進(jìn)行多環(huán)芳烴的檢測(cè)工作中，相關(guān)工作人員應(yīng)結(jié)合具體的需求與實(shí)際的檢測(cè)條件，選擇更合適的方式才能保障檢測(cè)的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，世界各國(guó)對(duì)多環(huán)芳烴這種有機(jī)物的污染性越來(lái)越重視，而且越來(lái)越多的人也更加注重食品中所含有的PAHs含量。本文主要對(duì)PAHs在食品中具體的檢測(cè)手段與方式進(jìn)行了概述。結(jié)合PAHs較為穩(wěn)定的特征，在分析多種提取方式后認(rèn)為最可行的方式是超聲波提取法，其具備回收率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，且所具備的劣勢(shì)也可以忽略不計(jì)。在進(jìn)行多環(huán)芳烴測(cè)定時(shí)，雖然目前可以采用多種方式，但是在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各種不同的劣勢(shì)與不足，需要結(jié)合不同的測(cè)定目標(biāo)與目的，選擇合適的檢測(cè)手段。在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員的共同努力下，該項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)必然會(huì)不斷發(fā)展，保障食品質(zhì)量安全。

參考文獻(xiàn)

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