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食品中苯并芘的研究进展
作者:     来源: 中国食品添加剂应用网      点击次数:1223      更新时间:2015-03-16

摘要:苯并芘是多环芳烃类化合物中的一种具有明显致癌作用的有机化合物,在高温烹调的食品中容易产生,其带来的食品安全问题也日益受到人们的重视。本文就苯并芘的性质、来源、危害、检测方法以及降低措施做了简单阐述,同时强调了针对食品中苯并芘快速检测技 术研究的必要性。 
       
近年来,苯并芘所造成的食品安全问题越来越严重,根据国家《GB  2716-2005 食用植物油卫生标准》,食用油中苯并芘含量的最高上限为 10μg/kg,而国家质检总局此前关于湖南省金浩茶油的抽检结果显示,苯并芘含量已达到 60μg/kg,是规定上限的 6 倍,因此,清楚的认识和了解苯并芘建立快速简便的苯并芘检测方法,并采取有效防治措施来减少其危害成为刻不容缓的问题。为了使人们充分了解苯并芘,本文特对苯并芘的性质、来源、危害、残留检测方法及降低措施等方面进行了简要阐述。 
       1 ·
苯并芘的性质 
     
苯并芘又称 3,4-苯并芘,简称 BaP,它是由一个苯环和一个芘分子稠合而成的多环芳烃类化合物,分子式为 C20H12,相对分子质量为 252.32,常温下以结晶状态存在,不溶于水,能溶解于苯、丙酮等有机溶剂,碱性环境下稳定,而遇酸则不稳定,易与硝酸、过氯酸、氯黄酸等反应。苯并芘的种类约有十余种,我们较为熟悉的有 1,2-苯并芘、3,4-苯并芘及 4,5-苯并芘,当燃料不完全燃烧时会产生深黄色的 1,2-苯并芘,其具有强烈的致癌作用,而 4,5-苯并芘是 1,2-苯并芘的同分异构体,却没有致癌作用。苯并芘在工业上无生产和使用价值,一般只作为生产过程中形成的副产物随废气排放。最早于1933 年,英国科学家 J.W.Cook 等人从沥青中分离得到苯并芘纯品,合成证明了其化学结构,并进行动物实验,诱导小鼠产生了皮肤癌,由此,苯并芘被确认为是第一个化学环境致癌物。 
      2·
苯并芘的来源及危害 
     
苯并芘在环境中存在广泛,来源主要有两个方面:一是,工业生产和生活过程中煤炭、石油和天然气等燃料不完全燃烧产生的废气,包括汽车尾气、橡胶生产以及吸烟产生的烟气等,通过对水源、大气和土壤的污染,可以进入到蔬菜、水果、粮食、水产品和肉类等人类赖以生存的食物中;二是,食物在熏制、烘烤和煎炸过程中,脂肪、胆固醇、蛋白质和碳水化合物等在高温条件下会发生热裂解反应,再经过环化和聚合反应就能够形成包括苯并芘在内的多环芳烃类物质,尤其是当食品在烟熏和烘烤过程中发生焦糊现象时,苯并芘的生成量将会比普通食物增加 10~20 倍。
     
苯并芘的存在对人体健康有着巨大的威胁,首先它是强致癌类物质的代表,最早于 1775年伦敦市烟囱清扫工人阴囊癌高发开始,苯并芘的致癌性逐渐受到关注。之后,研究人员对动物采用口服、静脉注射、吸入、气管滴注等方式给药,证明苯并芘还可引发肺癌、胃癌、膀胱癌及消化道癌等多种癌症。苯并芘还具有致畸性和致突变性,它能通过母体经胎盘影响子代,从而引起胚胎畸形或死亡以及幼仔免疫功能下降等。致突变性和致癌性紧密相关,致癌性强的,大多都有较强的致突变性,在 Ames 实验及其它细菌突变、细菌 DNA修复、姐妹染色单体交换、染色体畸变、哺乳类细胞培养及哺乳类动物精子畸变等实验中苯并芘均呈阳性反应。最值得一提的是,苯并芘的毒性具有长期和隐匿的特性,当人体接触或摄入苯并芘后即便当时没有不适反应,但也会在体内蓄积,在表现出症状前有较长的潜伏期,一般为 20~25 年,同时也会使子孙后代受到影响,有些科学家甚至担心苯并芘会阻断人类的进化。 
      3·
苯并芘的检测方法
     
由于苯并芘来源广泛,其危害性又比较大,目前,国内外关于苯并芘的检测多种多样,但其主要采用荧光分析法、高效液相色谱法、联用技术及免疫学检测法等,以下是对常用检测方法的分析介绍。 
      3.1  
荧光分析法 
     
该方法具有检测限低、灵敏度高、选择性好等优点,常用于痕量分析,是目前国际上公认的比较准确的方法。GB/T5750.8-2006规定用纸层析-荧光分光光度法测定生活饮用水及其水源水中苯并芘,先将样品用有机溶液或皂化提取,再液-液分配或色谱净化,然后在乙酰化滤纸上分离苯并芘,由于其在紫外灯照射下呈现紫色荧光,将分离后有苯并芘的滤纸剪下,使用溶剂浸泡,最后用荧光分光光度计测荧光强度与标准比较定量。该法的最低检测质量为 0.07ng,若取 500ml 水样测定,该法最低检测质量浓度为 1.4ng/LGarcia-Falcon 等利用二阶导数-同步荧光法检测高脂肪食品中的苯并芘,当回收率为 85~95%时,该方法的检出限为 0.05μg/kg。相比国标规定的方法,同步荧光技术能克服散射光干扰、改善光谱重叠,对图谱进行导数处理也能很好地消除背景干扰和组分间峰的重叠,这些技术使荧光分析法得到了更好的应用。
      3.2   
高效液相色谱法 
     
高效液相色谱法是目前应用范围最广的色谱分析法,首先选取合适的液体作为流动相,采用高压输液系统,将流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离,再进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。杨琳等采用高效液相色谱法测定植物油中的苯并芘,用乙腈饱和正己烷除去植物油中大部分油脂,再用正己烷饱和乙腈数次提取苯并芘,采用 Agilent C18色谱柱,流动相为乙腈:(90:10),流速为 1.0ml/min,柱温为 35,进样量为 10μl,激发波长为 384nm,发射波长为 406nm,用外标法峰面积定量,在 4.0~80.0ng/mL浓度范围内峰面积与浓度线性关系良好,当回收率为 92.7%~98.2%时,最低检测限为 2μg/kg。目前,我国检测动植物油中苯并芘主要采用 GB/T  22509–2008(3) 中规定的反相高效液相色谱法,但该法存在操作繁琐、回收率不稳定、对试剂和人员要求较高等问题,而本法主要通过对样品前处理进行研究和比较,确立前处理条件,运用高效液相色谱分离,利用荧光检测器进行检测,建立一种便捷、准确的检测植物油中苯并芘含量的方法。 
      3.3  
气质联用 
     
气相色谱(Gas chromatographyGC)具有极强的分离能力,而质谱(Mass SpectrometryMS)具有极高的灵敏性,对未知物有独特的定性能力,将 GC  MS 通过接口连接起来,彼此扬长避短,GC 将混合物分离成单组分后再进入 MS 进行分析检测,从而能够快速简便的实现对复杂化合物的分离和检测。赵乐等用气质联用法测定卷烟侧流烟气中苯并芘,该法使用配有鱼尾罩的侧流吸烟机抽吸卷烟,以甲醇洗脱附着的苯并芘,再在 N2保护下加热洗脱液至 80挥发净其中的甲醇,然后加入捕集了侧流烟气总粒相物的玻璃纤维滤片,采用环己烷超声萃取苯并芘,萃取液苯并芘浓度采用气质联用仪测定,当回收率为96.58%~103.32%时,检测限为 1.64ng/cig,精确度为 2.97%,相比 GB/T  21130-2007规定采用气质联用仪定量测定卷烟烟气总粒相物中苯并芘的含量,该法简化了样品的前处理,省略了净化、浓缩等步骤,同时保证了较高的精确度和灵敏度,缩短了实验时间。 
      3.4  
酶联免疫吸附法 
      ELISA 
检测法是免疫学检测的重要方法,其原理是将抗原或抗体吸附在固相载体的表面,再将其与酶标记的二抗结合,根据加入底物的颜色反应来判定试验结果。邓安平通过对苯并芘的 6 10 位进行五种不同的化学修饰,使其末端带有活性基团羧基,再分别与牛血清白蛋白偶联,偶合物作为免疫原对 BALB/c 小鼠进行免疫,将接受免疫的小鼠的脾细胞与肿瘤细胞融合,融合细胞在培养液中培养,用间接 ELISA 对培养液中的抗体进行筛选和质量鉴定,共筛选出 14 种与苯并芘有特异性反应的单克隆抗体,再经单克隆抗体的筛选和实验条件的优化,建立了灵敏度高和选择性好的测定苯并芘的 ELISA 分析法,实现了对苯并芘的快速检测。 
      3.5 
其它方法 
     
除上述方法外,还有一些检测苯并芘的其他方法,如肖海波研究利用新型核壳纳米粒子作为表面增强拉曼光谱(SERS)基底检测苯并芘,是一种适用于现场的快速检测技术,通过制备简便、高灵敏度的新型  SERS 基底,实现了苯并芘等有毒有害物质在低浓度时的不定性以及半定量检测,此方法可以检测出的最低浓度达到 10-8mol/L。还有报道称研发出了国内首台苯并芘在线检测仪,填补了国内外技术空白,达到了苯并芘检测技术的新高峰。 
     
不同的检测方法各有其优缺点,以上的方法都具备较高的灵敏度,但荧光法分析复杂混合物时易出现光谱重叠、难以分辨的问题,同步荧光、倒数荧光虽然可提高分辨率,但能分辨的个数也很有限;气质联用法能够准确的鉴别复杂未知物,但其对所分析物质的操作温度有较高的要求;高效液相色谱法对高沸点、大分子、强极性、热稳定性化合物的分离分析效果尤为显著,但其分析时间长且浪费试剂;ELISA 检测法和 SERS 基底检测均属于快速检测,且用样少,但 SERS 基底检测时易受光学系统参数等因素的影响,产生误差,而 ELISA 检测特异性很高,且易于自动化操作,非常适合推广应用。 
      4 ·
苯并芘残留控制措施 
     
苯并芘在日常生活中并不罕见,大家可以通过以下几个方法来减少苯并芘的危害。 
      4.1  
生活中的控制措施
     
日常饮食中减少苯并芘的危害,要做到以下几点:远离油炸、熏烤摊点,外出吃烧烤选通风、抽气条件好的店;油炸、熏烤食物要限量食用,最好搭配青菜;烤肉时选用烤箱,注意控制温度,千万不要烤糊;煎炸时最好用棕榈油和动物油,其次是花生油和米糠油,温度控制在 160~180,炸至淡黄色就好,还要即时清理油中残留的碎屑;炒菜时抽油烟机要早开晚关,炒完一个菜要即时刷锅。 
    
同时,在生活也要注意以下几点:最好不要在沥青马路上晾晒粮食,因为太阳照射产生的高温会使沥青中的有害物质释放出来,吸附在粮食上面;一定要少抽烟,最好是戒烟,一包烟大约含有 0.32μg 的苯并芘,日积月累,其危害可是不容小觑。 
      4.2  
制定严格的限量标准 
      GB2762-2005 
对食品中的污染物制定了限量标准,其中苯并芘的限量标准是:熏烤肉为5μg/kg;植物油为 10μg/kg;粮食为 5μg/kg,这和欧盟、世界卫生组织制定的标准基本一致。同时,可以借鉴欧盟食品安全监控的成功经验,健全完善我国的食品安全监控法规体系,建立食品安全监控检测网络,加快我国食品安全监控信息平台建设步伐。 
      5·
展望 
     
综上所述,苯并芘的毒性大家有目共睹,更好更快的检测食品中的苯并芘成为迫在眉睫的问题。目前,无锡市金坤生物工程有限公司已发明了苯并芘金标免疫检测试纸,其采用的是多克隆抗体技术。多抗与单抗相比制备时间短、成本低,但其在特异性方面无法与单抗相比拟,而且即便是用相同抗原制备的不同批次的多抗也不能保证其一致性,因而多抗在特异性、一致性方面有很大局限。单抗特异性高,而且一旦制备成功就可以永续生产完全一致的抗体,因而可以对其特异性进行系统、全面的验证,能广泛地应用于各种应用,并且完全保证抗体的一致性,是公认的抗体金标准。因此研究采用单克隆抗体来制备试剂盒及试纸条,可使检测更快速,更准确,是未来安全检测领域的一个发展方向,拥有良好的市场发展前景。

 

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