水產品中苯并[α]芘來源及檢測方法研究進展

夏 虹 劉 麗 彭西甜 彭立軍 林 春

(1. 湖北省農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所，湖北 武漢 430064；2. 農產品營養品質與安全湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430064；3. 長江大學，湖北 荊州 434023)

水產品是海洋和淡水漁業生產的水產動植物產品及其加工產品的總稱。水產品的生長過程與環境息息相關。然而一些水產品養殖環境(如水質、土壤等)遭受了不同程度的污染，嚴重影響了水產品質量。加之水產品養殖過程中不規范使用魚用藥物、飼料及加工過程中添加劑的過量使用，尤其是違禁藥物的違規使用，導致水產品中有毒有害殘留物質超標現象嚴重[1]。在眾多污染物中，苯并[α]芘暴露對水生生物的非特異性免疫能力和組織結構均會產生一定程度的負面影響，嚴重威脅水生生物的生存、進化及繁衍，進而威脅人類生命健康[2]。研究主要對水產品中苯并[α]芘的來源、苯并[α]芘性質及其暴露對水產品的危害進行總結，分析各種苯并[α]芘檢測方法的優勢和不足之處，對水產品中苯并[α]芘未來檢測方法的研究方向進行展望，為水產品質量安全和水產品中苯并[α]芘檢測的實際應用提供參考。

1 水產品中苯并[α]芘來源

水產品中苯并[α]芘污染來源主要包括水體污染和食品加工等。

苯并[α]芘通過吸附作用沉積在大氣中的顆粒上，而這些顆粒又通過沉降、降水、沖洗等作用進入地面水，造成水體污染。據研究[3]報道，長三角和珠三角地區水體苯并[α]芘的污染程度顯著高于其他地區，太湖中的苯并[α]芘污染程度稍重于長江和遼河，海洋中的苯并[α]芘含量明顯高于淡水湖。苯并[α]芘的難降解性導致水體中苯并[α]芘的積累不斷增多，生物積累作用使得苯并[α]芘的積蓄隨水體中水生生物的生長發育不斷加強，隨后通過生物性遷移、生物放大作用逐漸擴大污染范圍，最終危害整個水生生態系統和人類健康[4]。

煙熏和燒烤是水產品常見的加工方式，是將經腌制或熟制后的水產品以煙熏或明火為介質進行熱加工。熏烤過程中，苯并[α]芘有可能伴著燃料木炭燃燒產生的煙霧進入到水產品中；與此同時，水產品自身的脂肪、糖等化學物質不完全燃燒、高溫裂解，經熱聚合反應也會形成苯并[α]芘。研究[5]表明，隨著銷售時間和貯存時間的延長，苯并[α]芘會由食物表層向內部滲透，時間越長，轉移滲透量越大。在煙熏和燒烤過程中發生焦烤或炭化時，苯并[α]芘生成量顯著增加[6]。

2 苯并[α]芘的性質及暴露對水產品的危害

苯并[α]芘，是含苯環的稠環芳烴，分子式為C20H12，相對分子質量為252.32。苯并[α]芘是高活性分子，具有很強的致畸性、致癌性和致突變性，被國際癌癥研究機構(IARC)列為I類致癌物[7]。研究[8]表明，低濃度苯并[α]芘暴露會使水產品體內自由基的生成與消除失衡，引發機體應激反應，進而對機體產生毒性作用；隨著苯并[α]芘暴露濃度繼續升高，水產品體內自由基持續積累，機體損傷加重。苯并[α]芘暴露會對水產品肝、腎抗氧化和非特異性免疫能力及組織結構產生一定程度的負面影響[9]。

陳好[10]以貝類馬氏珠母貝為研究對象，研究了苯并[α]芘暴露對貝類的毒性效應。結果表明，苯并[α]芘暴露對馬氏珠母貝的個體發育、免疫系統、脅迫應答、代謝途徑等方面均具有毒性效應，且馬氏珠母貝消化腺和鰓組織對苯并[α]芘暴露的響應具有組織特異性。崔倩[11]以海水青鳉為研究對象探討了苯并[α]芘暴露后青鳉肝細胞產生活性氧的免疫毒性機制，苯并[α]芘暴露產生的活性氧對免疫信號通路NF-κB有抑制作用。李丹妮[12]研究了苯并[α]芘暴露對中華絨螯蟹機體內I相代謝酶CYP基因(CYP2A、CYP2B、CYP4)和II相代謝酶GST基因及其相關酶的響應情況，苯并[α]芘暴露可誘導CYP2A、CYP2B、CYP4基因的表達，并呈現出顯著濃度效應和時間效應，苯并[α]芘暴露對中華絨螯蟹的肝組織具有明顯的損傷作用。林芳等[13]將翡翠貽貝胚胎暴露于苯并[α]芘中，利用綜合生物標志物響應指數對苯并[α]芘暴露的綜合毒理效應進行評價。結果表明，苯并[α]芘脅迫顯著影響翡翠貽貝胚胎抗氧化酶和非特異性免疫酶的活性。潘魯青等[14]研究發現，在高濃度的苯并[α]芘暴露下，櫛孔扇貝表現出抗雌激素效應而造成生殖毒性。苯并[α]芘暴露能夠延緩櫛孔扇貝的性腺發育，損傷卵巢。

由此可見，苯并[α]芘是一種在體內反應較為復雜的化合物，苯并[α]芘暴露會造成慢性中毒。此外，水生生物所攝取的苯并[α]芘會發生富集，并在較高級生物體內更高倍數的富集[15]。通過飲食暴露，苯并[α]芘會導致動物腦、肺和結腸的氧化應激[16]，可誘發肺癌和結腸癌，造成遺傳毒性。苯并[α]芘暴露不僅對水產品危害非常嚴重，食用含有苯并[α]芘的水產品還會嚴重影響人體健康和生命安全。世界各國或組織對食品中苯并[α]芘的殘留量進行了非常嚴格的限制，制定了苯并[α]芘的限量標準。GB 2762—2017《食品安全國家標準 食品中污染物限量》規定水產動物及其制品(熏、烤水產品)中苯并[α]芘的最大殘留限量為5.0 μg/kg，苯并[α]芘的檢測是食品質量安全的重點工作。

3 苯并[α]芘的檢測方法

3.1 高效液相色譜法

高效液相色譜法(HPLC)是一種較先進的檢測方法，可實現對物質的分離、檢測和分析[17]。彭小東等[18]以乙腈飽和的正己烷—正己烷飽和的乙腈為萃取試劑，采用液相萃取—反相高效液相色譜法對植物油中苯并[α]芘含量進行測定，檢出限為0.40 μg/kg。液相萃取避免了使用固相萃取成本高、自制層析柱柱效不穩定的問題。黃坤等[19]建立了基于HPLC的大米和小麥粉中苯并[α]芘的檢測方法。環己烷提取濃縮后用Phenomenex Luna C18色譜柱分離，熒光檢測器檢測，方法檢出限和定量限分別為0.10，0.30 μg/kg。黃鸞玉等[20]建立了基于HPLC熒光法測定水產品中苯并[α]芘的方法，樣品以正己烷為提取劑，采用Florisil固相萃取柱凈化、蒸發濃縮，熒光檢測器檢測(激發波長297 nm，發射波長405 nm)，方法最低檢測限為0.09 μg/kg。HPLC檢測方法準確度高，但是食品樣品成分復雜、前處理選擇性差、難以有效識別。

杜金鳳等[21]建立了超聲萃取-HPLC方法測定黑參中的苯并[α]芘。以正己烷為萃取劑，分子印跡固相萃取柱為凈化柱，熒光檢測器檢測(激發波長365 nm，發射波長410 nm)，檢出限為0.20 μg/kg。王麗君等[22]建立一種分子印跡固相萃取柱-HPLC測定植物油中苯并[α]芘含量的方法。分子印跡技術(MIT)是模擬酶—底物或抗體—抗原之間的相互作用，對印跡分子進行專一識別的技術。MIT具有預定性、識別性和實用性，在色譜分離和固相萃取等方面被廣泛應用[23]。植物油中苯并[α]芘經正己烷溶解，通過分子印跡柱吸附，二氯甲烷洗脫，C18反相色譜柱分離，熒光檢測器檢測(激發波長384 nm，發射波長406 nm)，檢出限為0.10 μg/kg。MIT的引入，使得該方法特異性強，結果穩定。林亞楠等[24]合成了苯并[α]芘分子印跡固相萃取填料，并以此建立了煙熏鱘魚中苯并[α]芘的超高效液相色譜—串聯質譜聯用測定方法。基于MIT的HPLC檢測方法抗干擾能力強，能選擇性提取目標物，與傳統HPLC法相比，該方法的檢出限更低。

3.2 氣相色譜法

氣相色譜法(GC)是指用氣體作為流動相的色譜法，是檢測揮發性有機物的強有力技術手段。質譜分析法(MS)是一種測量離子質荷比(質量/電荷比)的分析方法，通過對試樣中各組分離子基團的鑒定可獲得極高的靈敏性。將GC和MS有機整合連接起來，能夠做到優勢互補，實現對復雜化合物有效分離的同時對未知成分進行分析檢測[25]。楊玲等[26]對比了GC-MS和HPLC兩種方法對苯并[α]芘的檢測。兩種方法均能很好的滿足環境水樣中苯并[α]芘的分析要求。王磊等[27]運用在線凝膠滲透色譜(GPC)-GC-MS技術集合選擇離子掃描模式，建立了一種花生油樣品中苯并[α]芘殘留檢測的方法。基于GPC對花生油樣品進行分離凈化，采用GC-MS檢測，具有抗基質干擾能力強、靈敏度高、分析速度快的優點。

3.3 表面增強拉曼光譜法

表面增強拉曼光譜法(SERS)是一種利用光的拉曼散射效應來對目標組分進行痕量分析的技術[28-30]。肖海波[31]以制得的苯膦酸鋯包金(Au@ZrPP)核殼結構作為SERS基底檢測苯并[α]芘。內核納米粒子電磁場具有表面增強拉曼光譜活性，表層大量苯環與苯并[α]芘分子中苯環存在π—π電子堆積作用，以此對苯并[α]芘進行捕獲、預濃縮，降低檢出限。肖旺[32]制備了銀納米點陣列SERS活性基底，然后在其表面修飾一層硫醇分子，結合MIT實現了苯并[α]芘的快速分離和檢測。王珊[33]以檸檬酸三鈉還原氯金酸合成納米金顆粒，將其用于修飾經氨基改性的硅烷化硅藻土型紅色擔體，制備了新型SERS基底應用于苯并[α]芘的拉曼光譜檢測。與色譜法相比，SERS在檢出限或精密度上不具優勢，但是SERS可以使用便攜式拉曼光譜儀，且測試時間短，有利于實現現場檢測[34]。

3.4 酶聯免疫吸附分析法

酶聯免疫吸附分析法(ELISA)是免疫學檢測的重要方法[35]。鄧安平[36]通過化學基團修飾技術在苯并[α]芘的3個不同位點末端連接活性羧基基團，以苯并[α]芘—牛血清白蛋白偶合物為免疫原對BALB/c小鼠進行免疫，再將成功免疫的小鼠脾細胞和瘤細胞進行融合，在培養液中培養融合后的細胞，用間接ELISA篩選出合格的抗體并鑒定其特性，建立用于檢測苯并[α]芘的ELISA分析法。該方法的檢出限為0.02 μg/L，因此高效快速、特異性好、準確度高。

3.5 膠體金免疫層析法

膠體金免疫層析法(GICT)是利用硝酸纖維素膜的層析性能和納米材料的遷移性實現可視化快速檢測的一種技術。劉波等[37]通過合成功能化修飾羧基的苯并[α]芘半抗原，研發了一種基于GICT原理的苯并[α]芘快速檢測試紙條，該試紙條檢測限可達5～10 ng/mL，且該試紙條與大部分苯并[α]芘結構類似物無交叉反應，可實現對當前食用油中苯并[α]芘的快速、準確判定。

綜上所述，高效液相色譜法和氣相色譜—質譜聯用是直接分析定量法，具有靈敏度高、檢出限低的優點，但是分析過程繁瑣復雜、工作量大，需要昂貴的儀器和較長的分析周期。表面增強拉曼光譜檢測無需樣品前處理，但定量結果不準確。免疫分析法基于抗原與抗體的特異性、可逆性結合反應，將抗體作為生物化學檢測器對待測物進行分析，是快速篩選定性法，這種方法簡單快速、特異性強、靈敏度高，但是綜合成本較高，容易出現假陽性。因此，開發出高效且可靠的檢測方法并應用于苯并[α]芘的檢測刻不容緩。

4 總結與展望

苯并[α]芘具有高度致癌性且化學性質穩定，容易通過各種途徑對水產品及其制品造成污染，與苯并[α]芘相關的水產品質量安全問題已引起人們的廣泛關注。研究者已經對苯并[α]芘暴露對水產品的毒性效應進行了大量研究，并取得了較大進展，但是有關苯并[α]芘暴露引起的氧化應激作用機理、雌激素效應以及內分泌干擾作用機制等問題仍需要進一步深入研究。

目前常用于檢測苯并[α]芘的方法包括色譜法、光譜法和免疫分析法等。色譜法基于苯并[α]芘進行直接分析，準確度高、精密度好，但是需要昂貴的設備，且檢測步驟繁瑣、耗時；免疫分析法可實現苯并[α]芘的快速可視化檢測，但仍需對樣品中主要雜質進行分離，且此類檢測是基于反應動力學抑制的間接分析法，檢測耗時仍然較長，同時無法精確定量；光譜法是基于苯并[α]芘分子結構信息，可實現實時、原位探測，且數據處理簡單，靈敏度、準確率高，可滿足現場快速檢測的需求，但是該方法技術還不夠成熟。鑒于水產品基質復雜，上述方法在用于水產品中苯并[α]芘檢測時還存在許多問題。隨著分析化學技術的不斷進步，對于水產品中苯并[α]芘的檢測手段，可集中在樣品前處理上，配套改進儀器分析條件來提高分離度，以降低檢出限。開發設計基于不同機理的水產品中苯并[α]芘快檢試劑盒，用于水產品活體現場快檢，在水產品流入市場前獲得準確結果將是未來發展方向之一。