食品中苯并芘的研究进展_史巧巧
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食品中苯并芘的研究进展
史巧巧，席 俊，陆启玉* （ 河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001）
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。 关键词： 苯并芘，来源，毒性，检测方法，控制措施
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方法多种多样，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［18］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 / L。Garcia－ Falcon 等［19］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。
Ｒesearch progress in benzopyrene in foods
SHI Qiao－qiao，XI Jun，LU Qi－yu* （ School of Food Science and Technology Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）
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［20］。杨琳等［21］ 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∶ 水（ 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 ） ［22］ 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。
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［5－6］； 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［7］ 。
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［8］。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［9－12］。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［13－15］ 。 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［16］。最
3.5 其它方法
379
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［17］。
The properties，sources，hazards，detection methods and reduce measures of benzopyrene was briefly reviewed in
this article，and the need for the fast detection techniques of benzopyrene in food was also stressed.
Abstract： Benzopyrene is a kind of polycyclic aromatic compounds which has strong carcinogenic. It is easy to
produce when cooking food in a high temperature，and its food safety problem has attracted increasing attention.
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 定实验结果［26］。邓安平［27］通过对苯并芘的 6、7 和 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。
Key words： benzopyrene； source； toxicity； detection method； reduce measure
中图分类号： TS207.5
文献标识码： A
文 章 编 号： 1002－0306（ 2014） 05－0379－04
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。
收稿日期： 2013－08－20 * 通讯联系人 作者简介： 史巧巧（ 1989－ ） ，女，在读硕士研究生，研究方向： 食品安全。 基金项目： 河南省科技创新杰出人才计划； 河南工业大学引进人才专
项（ 2010BS010） 。
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［4］。
3.3 气质联用
气相色谱（ Gas chromatography，GC） 具有极强的 分离能力，而质谱（ Mass Spectrometry，MS） 具有极高 的灵敏性，对未知物有独特的定性能力，将 GC 和 MS
380
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［23］。赵乐 等［24］ 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［25］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。
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 C20 H12 ，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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 过氯酸、氯 黄 酸 等 反 应［1］。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［2］。 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［3］。最早于 1933 年，英国科学家 J.W.Cook 等人从沥青中分离得到苯
史巧巧，席 俊，陆启玉* （ 河南工业大学粮油食品学院，河南郑州 450001）
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。 关键词： 苯并芘，来源，毒性，检测方法，控制措施
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方法多种多样，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［18］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 / L。Garcia－ Falcon 等［19］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。
Ｒesearch progress in benzopyrene in foods
SHI Qiao－qiao，XI Jun，LU Qi－yu* （ School of Food Science and Technology Henan University of Technology，Zhengzhou 450001，China）
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［20］。杨琳等［21］ 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∶ 水（ 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 ） ［22］ 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。
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［5－6］； 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［7］ 。
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［8］。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［9－12］。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［13－15］ 。 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［16］。最
3.5 其它方法
379
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［17］。
The properties，sources，hazards，detection methods and reduce measures of benzopyrene was briefly reviewed in
this article，and the need for the fast detection techniques of benzopyrene in food was also stressed.
Abstract： Benzopyrene is a kind of polycyclic aromatic compounds which has strong carcinogenic. It is easy to
produce when cooking food in a high temperature，and its food safety problem has attracted increasing attention.
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 定实验结果［26］。邓安平［27］通过对苯并芘的 6、7 和 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。
Key words： benzopyrene； source； toxicity； detection method； reduce measure
中图分类号： TS207.5
文献标识码： A
文 章 编 号： 1002－0306（ 2014） 05－0379－04
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。
收稿日期： 2013－08－20 * 通讯联系人 作者简介： 史巧巧（ 1989－ ） ，女，在读硕士研究生，研究方向： 食品安全。 基金项目： 河南省科技创新杰出人才计划； 河南工业大学引进人才专
项（ 2010BS010） 。
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［4］。
3.3 气质联用
气相色谱（ Gas chromatography，GC） 具有极强的 分离能力，而质谱（ Mass Spectrometry，MS） 具有极高 的灵敏性，对未知物有独特的定性能力，将 GC 和 MS
380
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［23］。赵乐 等［24］ 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［25］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。
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 C20 H12 ，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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 过氯酸、氯 黄 酸 等 反 应［1］。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［2］。 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［3］。最早于 1933 年，英国科学家 J.W.Cook 等人从沥青中分离得到苯