植物油中苯并芘的来源及检测方法研究进展

张娅娣

摘要：文章陈述了植物油中苯并（a）芘的来源和检测技术。植物油中苯并（a）芘的来源主要是原料和生产过程的热加工。当原料生长或晾晒在被苯并（a）芘污染的环境中时，原料中可能会含有迁移的苯并（a）芘；在植物油的生产过程中热加工会引起原料中的有机物经复杂的化学反应产生苯并（a）芘。随着新技术的发展，检测方法有快检及定量两类方法。快检法主要为酶联免疫法；定量方法主要为中性氧化铝柱、分子印迹柱和凝胶色谱法等多种净化方法，将植物油净化除杂后使用液相色谱、液质联用、气质联用和表面增强拉曼光谱检测。

关键词：苯并（a）芘；植物油；来源；检测；液相色谱

中图分类号：TS227 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20210221

苯并（a）芘（BaP），是多环芳烃的一种，具有高度稳定性，与黄曲霉、尼古丁等同被列为一级致癌物。BaP一般经口服摄入，肠道吸收后进入体内，遍布各个部位，并在脂肪组织和乳腺中不断聚集，其短期内无明显症状，在长期作用下，可能引起肝、胃、肠道、肺等部位发生癌变 [1-2]。据人群流行病研究[3]表明，食品中BaP含量与乳腺癌和肺癌等多种肿瘤的发生有关系。近年来食品抽检中不断出现植物油中的BaP超标现象，随着人们对其危害的认识不断加深，食物中的BaP来源和含量也越受关注。本文对BaP在植物油中的存在原因以及检测技术进行了探讨。

1 BaP的来源

1.1 原料

目前，常见的植物油原料有大豆、花生、油菜籽、芝麻、油茶籽等。汽车尾气、工业废气废水、各类燃料燃烧产生的烟气等均有可能含有BaP，随着工业化进程的推进，这些气体和液体在被排放后散落在周围的土壤和空气中。当油料植物生长在这种环境时，吸收了BaP的植物容易引起油料BaP含量的增加[4]。有研究[5]报道：在污染区生长的植物体内BaP含量随着距离污染源越近而越大。在晾晒过程中，如果在沥青路面上晾晒油料，沥青中的BaP会转移至油料中[6]。因此，把控油料作物的生长区域、选择合适的晾晒场地和加强油料原料的进厂筛选对于控制植物油中BaP含量具有重要意义。

1.2 热加工过程

Badger等[7-8]在1960年首次发现了BaP的形成机理，即相对分子质量较小的碳氢化合物在高温下经一系列反应形成BaP。利用挑选筛查的油料生产毛油，毛油中的BaP含量会增加，说明在植物油的生产过程中会有BaP的产生[4]。植物油生產过程的热加工程序有炒制、提取、精炼等。

1.2.1 炒制

原料在炒制过程中，温度控制不当、局部温度过高等会引起BaP的产生，而且炒制温度和时间也明显影响油中BaP的含量[9]。有研究发现亚麻籽炒制时温度高于170 ℃，时长大于75 min，籽粒中的有机物质会大量裂解，从而快速产生大量的BaP[10]；花生的炒制控制在160 ℃，2 min，可控制BaP含量不超标 [11]。在受热条件下油料中的有机物易产生BaP，这与油料的种类、温度大小、时间长短会有明显关系。据文献[10]报道霉变粒本身不含有BaP，但是霉变粒在炒制过程中会产生大量BaP。这可能是因为霉菌在油料中的繁殖会消耗大量的营养物质，伴随着该过程，大分子的有机物被转化为小分子的有机物和无机分子，为BaP的产生提供了条件。

在生产过程中，油料炒制应严格控制温度和炒制时间；炒制完成后，迅速将原料降温并去除焦糊的皮壳。

1.2.2 提取

植物油提取过程可分为热榨、冷榨和浸出等。热榨中，随着温度升高和时间延长，植物油中的蛋白质、维生素及其他活性物质可能会产生BaP。成品油在反复受热时较易产生BaP。有实验[12]表明，稻米油、玉米油和大豆油在220 ℃以上加热4 ～ 10 h，会产生大量的BaP，因此在重复加热时，其中的BaP可能已超标。热榨法中的BaP含量明显高于冷榨法[13]。浸提法提取油脂时，常用的溶剂为6号溶剂，其主要成分为正己烷，浸出溶剂可能存在BaP，部分溶剂成分残留在提取油中，而且浸出混合油蒸发脱溶剂需要加热，此过程中油脂在高温条件下可能会发生氧化聚合产生BaP[14-15]。

根据油料种类，选择合适的提取方法与提取条件有利于减少植物油中的BaP。

1.2.3 精炼

精炼过程包括脱胶（酸法、水化）、碱炼脱酸、脱蜡（冬化）、脱色和脱臭等。碱炼和高温脱臭过程中会将油脂加热至高温，脱色过程利用吸附剂吸附油脂中的色素，冬化过程温度低蜡会凝聚析出形成颗粒。在精炼过程中，随着不同工艺的进行，BaP的含量也随之变化。碱炼和高温脱臭工序因高温会提高BaP含量；而脱色、冬化、活性炭吸附等可以除去油脂中的大部分BaP[15]。精炼方法需要根据油脂特性进行选择，尽量避免将油脂反复加热。

2 检测技术

在我国，现行的GB 2762—2017中规定油脂的BaP限值为10 μg/kg，而欧盟的限值为2 μg/kg。随着对食品安全的越发重视，BaP的检测技术也被越发重视。现今普遍使用的检测方法分为两类：快速检测法和定量检测。快速检测操作简便，批量处理样品，快速得到结果，适用于筛查及监测；定量法能够准确地测定样品中BaP含量，但是往往对实验环境和人员有较高的要求。

2.1 快检技术

在快速化发展的现今，社会时刻对速度提出需求。目前，BaP快速检测试剂盒，基于竞争性酶联反应原理，在短时间内可处理大批量样品，仅需要酶标仪，对仪器要求不高，适用于大规模样品筛选时使用，但阳性样品需要进一步定量确认。Du等[16]利用BaP的氧化还原原理，采用电化学传感器对水中的BaP进行检测，检出限为0.67 nmol/L，此种方法目前仅限于水中，如饮用水、自来水、湖水和河水。基于植物油相较于水机制复杂，电化学传感器还未能应用于植物油检测中。

2.2 定量法

在定量检测油脂中BaP含量时，因基质复杂，需要对样品进行前处理。经净化除杂浓缩等步骤后得到待测液，主要使用的定量检验仪器为液相色谱仪、液质联用仪、气质联用仪和表面增强拉曼光谱。因仪器的品牌、配置情况不同，仪器使用条件也会不同，在文中不详细介绍检测条件，将重点放在已得到应用验证的前处理方法。

2.2.1 萃取法

萃取法作为一种快速的前处理方法，将样品直接溶解于萃取剂中，涡旋混匀后过膜可直接进行液相色谱定量检测[17]。该种检测方法已确定可对6种植物油中的BaP进行定量检测，回收率为93.5% ～ 102.5%。但是该方法萃取后没有分离出油脂，油脂跟随待测液进入仪器，并在色谱柱内留存，会缩短色谱柱的使用寿命；使用梯度洗脱法将色谱柱内油脂洗脱出来，延长了分析时间；在连续进样中无法判断油脂是否完全分离。基于此，认为该方法并不完善，不推荐在检测工作中使用。

2.2.2 皂化法

皂化法是尝试在样品中加入氢氧化钾-乙醇溶液，在加热条件下将油脂皂化后用正己烷萃取，外标法定量[18]。此方法降低了处理成本，所需仪器也较少，但前处理耗时较长，过程繁琐。皂化法在处理批量样品时较慢，对人员的要求高，对于如今快速发展更新的技术而言比较落后。

2.2.3 中性氧化铝柱

中性氧化铝柱净化法使用有机试剂将柱活化，待柱内液体流干后加入样品提取液，将收集的滤液浓缩、吹干后定容得到待测液，以用于定量检测。

中性氧化铝柱净化法为常用的前处理方法。可自行填装也可购买成品。填装过程中氧化铝活化、人员的装填和装填环境等可能会造成结果不稳定。购买品牌成品可更好地保证稳定性。戴启凤等[19]使用Cleanert BAP固相萃取柱和自制固相萃取柱净化测定了芝麻油中BaP。在相同方法的基础上，两者的相对误差为2.3%，Cleanert BAP固相萃取柱的相对标准偏差小于自制固相萃取柱，购买中性氧化铝柱使用效果优于自行装填。基于在装填中性氧化铝柱的过程，试剂影响、人员影响、环境影响因素较多，在条件不够完善的基础上，推荐使用品牌的中性氧化铝柱。

2.2.4 分子印迹柱

分子印迹固相萃取小柱因具有的高亲和力、高选择性、重现性好和减少基质干扰等优点被广泛应用于测定植物油中BaP。将样品溶解至正己烷中，混匀后样液转移至已活化和平衡后的分子印记柱，先淋洗后洗脱，收集洗脱液吹干后用乙腈复溶，过膜后定量检测[20]。

伍先绍[21]通过购买的分子印迹固相萃取柱和中性氧化铝柱净化两个样品进行比較，分子印迹固相萃取柱净化样检出值分别为11.7、18.8 μg/kg，相对标准偏差为0.3%、0.9%；中性氧化铝柱净化样检出值为10.5、18.2 μg/kg，相对标准偏差为8.3%、9.5%。比较得知，分子印迹固相萃取柱的稳定性和净化效能优于中性氧化铝柱。由于比较的品牌不能代表市场上的全部商品，所以分子印迹柱优于中性氧化铝柱的结论具有个人偏好，但有一定参考意义。

2.2.5 凝胶渗透色谱

目前国标法中仅推荐使用中性氧化铝柱和分子印迹柱，鉴于该方法只能净化0.4 g左右的油脂样品，取样量较小，代表性容易受到质疑。有报道[22]提出：固相萃取柱对未经精炼或精炼程度较低的油脂净化能力不佳，凝胶渗透色谱净化技术（GPC）对此类问题的解决给予了可能性。凝胶渗透色谱又称体积排除法，以交联高分子凝胶作为填充物，可以将样品按照相对分子量的大小在不同时间洗脱出来。称取2 g植物油样品，乙酸乙酯-环己烷混合液定容至10 mL，混匀后过膜，GPC净化，收集GPC流出液，浓缩至干，复溶后高效液相色谱检测分析[22]。对各等级的不同植物油进行低、中、高三水平加标回收，加标回收率为98.6% ～ 103.5%。此方法可处理多类样品，对于不同精炼程度的油脂都具有良好的净化效果。

喻玺等[23]使用了三种前处理方法（中性氧化铝柱、分子印迹柱和GPC）测定植物油中BaP，高效液相色谱-荧光检测器定量。经加标回收实验和质控样检测比较结果得知，GPC处理的结果最接近参考值，GPC方法提高了分析准确度和精密度。综合得知：GPC的灵敏度和重现性优于其他两种方法，中性氧化铝柱和分子印迹柱的相差不明显。

2.2.6 磁性多壁纳米管

磁固相萃取技术是固相萃取技术发展的新的分支。利用对待分析物有特异性吸附功能的磁性材料作为固相萃取的吸附剂，在萃取过程中磁性材料将目标物吸附富集，待完成后使用外部磁场分离磁性吸附材料与样品，之后用溶剂洗脱将目标物与磁性吸附剂分离。

称取1 g样品，用正己烷溶解，加入弗罗里硅土后混合均匀，离心加入利用氯化铁与多壁碳纳米管合成的磁性碳纳米管，萃取后用磁铁将磁性碳纳米管吸附于容器底部，弃去溶液后加入甲苯，超声后取出甲苯溶液，滤膜过滤后GC-MS进行分析 [24]。该方法操作简单，使用的有机溶剂较少，磁性碳纳米管对于样品中的其他物质也可能具有吸附作用，在分析不同种类样品时效果可能有差异，方法仍具有提高的空间。

综合以上文献，发现各前处理方法的加标回收率及相对标准偏差各有差异，这可能与购买品牌的差异不同、使用试剂厂家不同和人员技术差异等相关。萃取法和皂化法在实际应用中仍有不足；中性氧化铝柱和分子印迹柱的进样量较小，不过在规范操作的基础上依然可以取得较好的检测效果，净化柱不可多次重复利用；GPC对多种油脂的分离净化都能取得较好的效果，在已购仪器的基础上使用成本低；磁性多壁纳米管的使用尚在研究，使用效果还有提升空间。

在净化完成后，可使用多种仪器定量。液相色谱法已被列入国标法，应用范围广，可靠性已得到验证。液质联用兼具液相和质谱的性能优点，可以分辨目标物并定量。气相色谱法适用于易挥发、热稳定的物质分析。但气相色谱仪测定BaP的文献报道较少，可能是因为BaP的沸点较高，使用气相色谱定量具有一定的局限性。气质联用法具有高灵敏度、高选择性[25]，也被用来定量检测BaP。BaP的拉曼信号非常微弱，将其吸附在金或银纳米材料表面时，信号会得到增强[26]。基于此原理利用表面增强拉曼光谱检测BaP含量，已被验证能够取得较好的效果。

3 展 望

BaP作为植物油中最常见的安全威胁之一，研究植物油中的BaP来源并完善检测技术有利于实现植物油的安全。从源头把控安全：油料的生长、晾晒和保存应在不含有BaP的环境。其次在热加工过程中，合理地调节加工时间和温度可防止BaP的生成。检测技术的进步更有利于植物油监测。BaP检测试剂盒还存在灵敏度不够的问题，需要发展既能快速检测，又能保证检测准确度和技术要求相对较低的检测方法。表面增强拉曼光谱存在已被外源物质干扰的缺陷，因其灵敏度高，操作简便，仍有强大的应用潜力。质谱联用法依据质荷比对BaP定性定量分析，可以准确分辨干扰物，定量更加准确，质谱联用法必将是未来的应用趋势。在实验室定量实验中，前处理方法应更加的方便快捷，GPC法相对于传统法取样较多，具有代表性，保护实验人员更少地接触有机挥发物，有利于人员健康，具有更好的应用前景。

参 考 文 献

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Research Progress on Sources and Detection Methods of Benzo pyrene in Plant Oil

Zhang Yadi

（ Anhui Province Grain and Oil Products Quality Supervision and Inspection Station， Hefei， Anhui 230001 ）

Abstract： The source and detection technique of Benzo （a） pyrene in plant oil are discussed in this paper. The sources of Benzo （a） pyrene in plant oil are mainly divided into two aspects： raw materials and hot processing in the production process. Migration of Benzo （a） Pyrene may be present in the raw material when it is grown or dried in an environment contaminated with Benzo （a） Pyrene. Thermal processing in the production of plant oil causes complex chemical reactions of organic compounds in the feedstock to produce Benzo （a） pyrene. With the development of new technology， there are two kinds of detection methods： fast detection and quantitative detection. The rapid detection method was enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）. The quantitative methods are neutral alumina column， molecular imprinting column and gel chromatography. After the plant oil is purified， it is detected by HPLC， LC-MS， GC-MS and Surface Enhanced Raman Spectroscopy.

Key words： benzo （a） pyrene， plant oil， source， detection， liquid chromatography