肉制品中多环芳烃检测技术研究进展

2019-05-01肖昭竞童兰艳代政华李根容龙梅韩海燕

食品工业 2019年12期

肖昭竞，童兰艳，代政华，李根容，龙梅，韩海燕

1. 重庆市计量质量检测研究院（重庆 401123）；2. 重庆市食品安全工程技术研究中心（重庆 401123）；3. 国家农副加工及调味品质量监督检验中心（重庆 401123）

多环芳烃化合物（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是指2个以上苯环以稠环形式相连的化合物，根据相对分子量及苯环数，PAHs可分为轻多环芳烃（2～4环）和重多环芳烃（多于4环）。目前发现的致癌性多环芳烃及其衍生物达400多种，是至今为止数量最多的一类致癌物[1]。

PAHs的研究从环境领域开始，通过进一步研究发现环境中的PAHs可通过富集转移进入食物中，如油脂、蔬菜水果、水产品和加工肉制品[2-4]。随着社会经济水平的发展，肉及肉制品逐渐成为饮食的重要组成部分，根据联合国粮食及农业组织（PAO）[5]统计，2015年全世界平均每人每年肉的消耗量为41.3 kg，发展中国家和发达国家每人每年肉的消耗量分别为31.6和95.7 kg。预计到2050年人均肉消耗量将在此基础上翻倍[6]。肉类具有丰富的营养成分，为人体提供优质蛋白质、氨基酸、脂肪、微量元素和维生素[7]，可通过腌制、油炸、烟熏或发酵加工成肉制品来增加肉的风味或是延长肉的储存时间。但在2015年10月，国际抗癌机构（IARC）将加工肉制品培根、火腿、香肠等列为Ⅰ类致癌物。研究证实，肉类食物在高温加工如烟熏、烧烤、油炸时，脂肪组织发生热解，或接触不完全燃烧物，都会产生大量的PAHs[8-9]。

因此，在简述肉制品中多环芳烃（PAHs）产生途径的基础上，分析肉制品中多环芳烃（PAHs）检测技术中的重点和难点，讨论现有前处理过程和检测方法的优缺点及局限性，并对肉制品中PAHs的检测技术进行展望。

1 肉制品中多环芳烃（PAHs）的检测

1.1 样品前处理

肉制品中PAHs含量低、基质复杂且易与脂肪等大分子物质结合，难以直接测定。肉制品中PAHs的测定前处理通包括两个步骤：样品提取和净化。

1.1.1 多环芳烃（PAHs）的提取

肉制品是高脂肪、高色素含量食品，PAHs的提取效果直接影响定量的准确度，Socas等[10]研究改善样品提取条件：溶剂、缓冲液和吸附剂可进一步扩大食品中PAHs的提取范围。

索氏提取法属于典型的常规样品前处理操作，经过热回流使样品与溶剂的反复接触达到较高的提取效率，但是此方法耗时长，故该方法通常用作其他提取方法效果的评价参考[11]。超声波萃取法（SE）为美国环境保护署（EPA）倡导的一种针对PAHs的提取方法。超声波萃取条件温和，低温可以规避在高温环境中对一些热敏类成分产生的负面影响。李永新等[12]在检测熏肉中存在的PAHs物质时选择超声波辅助前处理手段进行提取，可对25类PAHs提供理想的提取效果，回收率达48.5%～106.5%。加速溶剂萃取（Accelerate soluble extraction，ASE）是利用温度和压力来增加目标物的溶解和扩散速度，从而提高效率，该种操作具备安全、快速、重现性好、萃取效率高等优点。Wang等[13]选用加速溶剂萃取（ASE）技术提取烟熏食品中残留的PAHs。Lucia等[14]结合加速溶剂萃取（ASE）与凝胶渗透色谱（GPC），提取到鱼肉样品中24种PAHs，但此操作在净化阶段消耗时间长且需要消耗大量有毒溶剂[15]。

1.1.2 多环芳烃（PAHs）的净化

大多有机溶剂在提取PAHs的同时会将脂肪等干扰物质同时溶解出来，干扰检测结果。PAHs的净化通常是萃取柱[16-20]，但是传统的萃取柱通常需要用不同功能的萃取柱对提取液中的色素、油脂和水分进行净化，导致净化时间长、成本高。

由于PAHs种类多、极性差异大，在普通的净化过程损耗大，研究人员将具有高选择性的分子印迹技术应用到萃取柱中，形成PAHs印迹柱。分子印迹技术（Molecular imprinting technique，MIT）是指制备具有与模板分子在空间结构和结合位点上完全匹配聚合物的实验技术。PAHs印迹柱的使用大大提高肉制品中痕量PAHs的净化效果。朱琳等[21]建立高分子印记固相萃取-气相色谱质谱联用（MIPSPE-GC/MS）测定熏烤肉中16种欧盟优控多环芳烃（PAHs）的检测方法，样品经均质、超声波提取、高分子印记固相萃取柱净化后，采用气相色谱质谱联用仪在选择离子（SIM）扫描模式下进行测定，16种PAHs回收率为64.24%～111.61%。

近年来，研究者为提高肉制品中微量残留物的提取分离，尝试将广泛应用于植物源性食品中农药残留检测的分散固相萃取（Dispersive solid-phase extraction，dSPE）引入到食品中PAHs的检测[22]，分散固相萃取（dSPE）是通过加入乙腈、无水硫酸镁、十八烷基键合硅胶（C18）和N-丙基乙二胺吸附剂（PSA），在具有较好的提取效果同时避免大量脂肪和色素溶解在提取液中。

1.2 多环芳烃（PAHs）的测定

目前，PAHs的检测方法主要有高效液相色谱（HPLC）法、气相色谱（GC）法、气相色谱-质谱联用（GC-MS/GC-MS/MS）和酶联免疫分析方（ELISA）法等[23]。但气相色谱法抗干扰能力弱，容易出现假阳性样品；酶联免疫抗体的特异性，只能适用单一或者几种PAHs的检测[11]。所以目前最具实用价值的方法是HPLC和GC-MS/GC-MS/MS[24]。

1.2.1 高效液相色谱（HPLC）法

高效液相色谱（HPLC）结合荧光检测法[25]是PAHs检测使用频率最高的方法，也是多数国家标准规定的测定方法[26]。同时，高效液相色谱（HPLC）结合荧光法测定食品中PAHs通过美国环境保护署（EPA）、国际标准化组织（ISO）以及欧盟食品安全局（EFSA）认证的检测方法[27]。王丽霞等[28]建立HPLC测定烤肉中16种PAHs的方法，经过荧光和紫外检测器定量，相关系数R2≥0.997，在50 μg/kg添加条件下，各目标物的回收率为88.4%～102.1%，检出限为0.2～1.0 μ g/kg。

高效液相色谱-荧光（HPLC-FLD）法测定多环芳烃前处理过程简便、仪器工作温度低、条件温和且荧光灵敏度高，但某些PAHs不具备荧光吸收，导致高效液相色谱荧光法能够测定PAHs的种类有限。由于此分析法分析时间长、基线易漂移等，因此如何提高高效液相色谱法的检测效率和准确度是以后研究的重点。

1.2.2 气相色谱-质谱联用（GC-MS/GC-MS/MS）

由于质谱的高分辨和高灵敏度，GC-MS/GC-MS/MS在PAHs的检测领域受到极大关注。GC-MS/GC-MS/MS[29-32]法是目前分析复杂组分最行之有效的方法。毛婷等[33]用GC-MS分离测定15 EU-priority PAHs，15种PAHs平均回收率为72.6%～96.9%，检出限为0.20～0.91 μg/kg；Jira[34]采用GC-MS检测烟熏肉产品中的PAHs，检出限可达0.01～10.00 μ g/kg。由于色谱柱持续高温对进样口稳定性有影响，Li等[35]在PAHs提取液中加入同位素内标改善仪器日间精密度，得到更准确的定量结果。

目前PAHs的检测需要进行复杂的样品处理，检测灵敏度也受限于配套的检测器，对设备的要求较高。因此，PAHs的检测技术的前处理和仪器设备需要进一步提高，以满足PAHs多种类和低检出限的要求。食品中多环芳烃种类来源主要有两方面：一是环境中PAHs转移到食物链中；二是随着食品加工方式的改变，在加工过程食品本身的化学反应产生更多的PAHs衍生物[36]，这给食品中PAHs类物质测定带来极大挑战。

2 多环芳烃（PAHs）检测技术发展趋势

PAHs检测技术发展方向主要是在改进仪器和设备来简化样品前处理，减少样品取样量以降低基质干扰，提高检测效率和准确度。纳米材料具有快速、高效、简便等特点，近年来研究者将该技术用于食品中残留物的检测。Yu等[37-38]将聚苯乙烯修饰磁性纳米颗粒用于蔬菜、水果、植物油中农残测定，具有很高的精确度和稳定性；Li等[39]报导一种新型吸附剂，具有磁性的核壳结构纳米微球在12 min内可吸附水中99.95%的多环芳烃，检测定量限为2.76～39.0 ng/L。纳米材料的物理化学特性还需要进一步提高来改善其对不同基质的适用性和与目标物结合特异性。

近年来随着技术发展，PAHs测定方法也不断更新，逐渐趋向高灵敏、自动化和高通量发展。高效液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）法同时具备质谱和液相色谱的优势，是食品中PAHs测定发展的新趋势，减少溶剂的使用量的同时大大缩短分析时间。刘丹等[40]用高效液相色谱-串联质谱在11 min测定海水中11种羟基多环芳烃，检出限为0.29～2.04 ng/L；Cochran等[41]用大气压化学电离-高分辨质谱同时测定大气中18种PAHs。

尽管肉制品基质复杂、干扰多、PAHs测定难度大，但也可通过进一步探究，研究更精准、可靠的PAHs检测资料和数据，以建立肉制品中PAHs快速、灵敏、可靠、高效的检测技术。