水产品中多环芳烃的检测技术研究进展

    马瑞欣+苏欢欢+梁艳红+刘世荣

    

    摘要：对水产品中多环芳烃的检测技术进行了综述，主要介绍了气相色谱-质谱联用法和液相色谱法，并对两种检测技术进行了比较。

    关键词：水产品；多环芳烃（PAHs）；检测

    多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是分子中含有两个以上苯环的一类有机化合物，已有16种PAHs被美国EPA列入优先控制污染物名单，欧盟及WHO也采取了限制PAHs的措施[1]。PAHs来源分为天然来源和人为来源，天然来源主要包括燃烧（森林大火和火山喷发）和生物合成（沉积物成岩过程、生物转化过程和焦油矿坑内气体），未开采的煤、石油中也含有大量的多环芳烃；人为来源主要是石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，溢油事件也成为PAHs人为来源的一部分。PAHs广泛存在于大气、土壤颗粒、水体及沉积物中，具有化学致癌作用、光致毒效应和致突变作用[2]。

    PAHs常温下为固体，水溶性较低，脂溶性程度较高，水体中的PAHs可以通过多种途径被生物体吸收并累积[3-4]。水产品中的PAHs污染主要来源于水体的污染[5]，污染源包括泄露的原油、陆地排放的废水等[6，7]。国内外许多河流不同程度受到PAHs的污染从而使该水域的水产品也受到污染[8-11]，海洋中贝类的PAHs浓度比其他生物体高[12]。在EEC Directive 2005/10/EC中，EU规定鱼类中PAHs的最大允许限量为2.0 mg/kg（湿重）[13]。PAHs被人类或动物摄入后，在酶的作用下，会产生一些有毒、致癌物质，有些对哺乳动物具有遗传毒性[14]。本文对水产品中的PAHs检测技术研究进展进行了综述，以期为建立可靠、高效的水产品中PAHs的批量检测方法提供帮助，从而对评价水产品中PAHs的污染状况提供数据支持。

    1水产品中PAHs的检测技术

    关于土壤、水、大气、沉积物中PAHs的检测方法研究报道较多，方法主要是高效液相色谱法和气-质联用法[15-18]，液-质联用法主要是利用大气压光电离离子源（APPI）、大气压化学电离离子源（APCI）或高分辨质谱以定性分析高分子量PAHs为主[19-23]。水产品中的PAHs检测方法有气相色谱法、液相色谱法、气相色谱-质谱联用法，其中液相色谱法和气相色谱-质谱联用法为主要方法。

    1.1气相色谱法

    气相色谱法（GC）检测PAHs一般用氢火焰离子化（FID）检测器。王汩等[7]采用快速溶剂萃取仪，利用二氯甲烷提取，浓缩后正己烷定容，气相色谱仪-氢火焰离子化（FID）检测器，HP-5毛细管柱分析了鱼体中的16种PAHs，回收率在90.14%～102.64%，RSD<6%。储少岗等[24]利用KOH皂化，二氯甲烷萃取，碱性氧化铝柱净化、凝胶色谱净化，气相色谱氢火焰离子化（FID）检测器测定了北京两个鱼样体内PAHs的含量，但由于气相色谱分析高环数的多环芳烃具有一定的难度，他们用高效液相色谱法弥补了其不足。

    1.2气相色谱-质谱联用法

    气相色谱-质谱联用法（GC-MS）具有气相色谱的高选择性、高分辨率、高灵敏度和质谱的定性能力，成为目前检测水产品中PAHs的主要方法之一。传统的气相色谱-质谱联用法，应用石英毛细管柱程序升温分离多环芳烃，质谱应用EI电离源、选择离子监测模式对PAHs各组分进行定性定量，定量方法一般为内标法。由于PAHs环数越多，沸点越高，色谱进样口、柱温箱、色谱质谱接口、离子源、四极杆等各处温度设置均较高。水产品中脂类、蛋白质等含量高，基质复杂，样品的前处理涉及提取、净化、浓缩等步骤。常用的提取方法有：分散固相萃取[25]、氢氧化钾-甲醇皂化法[26]、索氏提取[27，28]、超声萃取[29]、微波萃取[30]等；样品净化方法有：液液萃取法[25]、硅胶柱或氧化铝与硅胶复合固相萃取柱[26-30]、凝胶渗透色谱[13，29]等净化方法，见表1。

    [30]

    Norman D.Forsberg[31]改进了QuEChER方法，用乙酸乙酯、丙酮和异辛烷混合液提取，分散固相萃取净化，GC-MS选择离子监测模式分析了高脂鲑鱼 中33种PAHs，与传统QuEChER方法相比：2环、3环、5环PAHs的回收率提高了50%～200%，所有PAHs的平均回收率提高了67%，方法精密度<10%，检出限低至 ng/g， 适用于大批量样品的提取。

    气相色谱除了与单四极杆质谱串联外，与三重四级杆串联质谱、高分辨质谱串联等技术也应用于水产品PAHs的检测。刘冰等[32]建立了鱼肉中16 种多环芳烃的气相色谱-三重四级杆串联质谱（GC-QqQ-MS/MS）的检测方法。TR-5MS 毛细管柱分离，电子轰击（EI）电离、选择反应检测模式（SRM）。通过基质匹配标准曲线进行外标法定量，线性范围 0.4～50 μg/kg，方法检出限0.024～0.06 μg/kg，定量限从0.08～0.2 μg/kg。回收率68.5%～106.3%，相对标准偏差0.4%～17.8%。方杰等[33]建立了气相色谱-离子阱质谱法选择离子储存技术分析海洋贝类中多环芳烃，回收率62.3%～123.1%，RSD 8.7%～20.5%，线性范围40～800 ng/mL，检出限0.52～0.81 ng/g。Kamila Kalachova[34]等利用二维气相色谱-飞行时间质谱（GCxGC-TOFMS）测定了鱼体内的多种污染物，包括16种PAHs，检出限 0.025～0.5 μg/kg，实现了高分辨、高灵敏度、低检出限、高通量分析。

    1.3液相色谱法

    被美国EPA列入优先控制污染物名单中的16种PAHs中，除苊烯外其他均具有荧光特性，液相色谱荧光检测器具有灵敏度高、选择性好的优势，同时液相色谱更适合分析高沸点物质，因此液相色谱荧光检测器-串联紫外检测器（HPLC-UV/FL）在多环芳烃的检测中得到广泛应用，成为水产品中多环芳烃检测的一个重要方法。液相色谱法的流动相多选用乙腈和水进行梯度洗脱，外标法定量。色谱柱多为PAH专用柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）或C18 （100 mm）柱，肖海清等[1]用超高效液相色谱考察了BEHC18 （100×2.1，1.7 μm），BEH SHIELDRP18 （50 mm×2.1 mm，1.7 μm）， BEHC18 （50 mm×2.1 mm，1.7 μm）， BEHC8 （50 mm×2.1 mm，1.7 μm）和BEHPhenyl （50 mm×2.1 mm，1.7 μm） 5种色谱柱分离PAHs的效果，发现用C18 （100 mm）色谱柱，乙腈-水为流动相分离16种PAHs所用时间最短，分离效果较好。由于水产品中基质复杂和多环芳烃的脂溶性特点，样品的提取和净化成为液相色谱法检测水产品中PAHs的关键。QuEChER法作为一种快速 、简便 、廉价 、有效 、耐用 、安全 的残留前处理方法，在液相色谱法检测水产品PAHs的样品制备中被广泛采用[35-38]。QuEChER法提取水产品中的PAHs，一般加入乙腈、无水硫酸镁和无水乙酸钠振摇提取，乙腈沉降蛋白，无水乙酸钠和无水硫酸镁进行盐析脱水，提取液加入C18和中性氧化铝或PSA和C18等进行分散填料净化。郭萌萌等[37]发现利用该法净化后的样品中仍明显存在脂肪，且目标组分回收率偏低，在此基础上进行了改进，改振摇提取为均质提取，再利用Florisil+C18（1+1）填充小柱进一步净化，获得了较好的回收效果。除QuEChER提取净化方法外，传统的氢氧化钾甲醇溶液进行皂化提取，Florisil固相萃取柱净化等也用于液相色譜法检测水产品中PAHs的样品前处理中[39，40]。

    1.4检测方法比较

    GC-MS和HPLC-UV/FL是检测水产品中PAHs最常用的方法，气相色谱具有高选择性、高分辨率和高灵敏度的特性，且由于PAHs的热稳定性， 使用质谱EI电离源能够得到大的分子离子峰和很少的碎片离子，GC-MS在定性方面同时参考保留时间和质谱碎片离子相对丰度，所以GC-MS在灵敏度和定性方面具有很大优势，抗基质干扰能力较强，可以一次分析较多数目的组分，但分析时间较长且在分析低挥发性PAHs方面受限；HPLC-UV/FL能够更好地测定低挥发性的PAHs，分析时间短，并且能够有效分离多环芳烃的同分异构体，在分离复杂的PAHs母体化合物及样品净化方面有着相当的优势[41]，但受到柱容量的限制，分析组分数有限且抗基质干扰能力较差，灵敏度较低。

    2水产品中多环芳烃的检测趋势展望

    随着科技手段的发展，新仪器、新技术不断出现，高分辨质谱、全二维气相色谱、超高效液相色谱、液相-液相-氣相-质谱（LC-LC-GC-MS）技术[42]、实时免疫PCR技术（RT-IPCR）[43]等已应用于环境中PAHs的检测，多环芳烃的检测一方面在利用高分辨质谱技术向定性方向发展，以期望发现更多的PAHs；另一方面在向着灵敏度高、自动化程度高、高通量检测方向发展[44]。水产品由于基质复杂，干扰多，相对于环境的PAHs研究起步较晚，建立快速、灵敏、可靠、高效的检测方法是其检测发展的必然趋势。

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