食用油脂中多环芳烃检测的前处理技术研究进展.doc

食用油脂中多环芳烃检测的前处理技术研究进展2011年第36卷第7期中国油脂i食用油脂中多环芳烃检测的前处理技术研究进展俞晔,金青哲,一,刘海珍,王兴国,(1.江南大学食品学院,江苏无锡214122;2.江南大学食品科学与技术国家重点实验室,江苏无锡214122;3.张家港出入境检验检疫局,江苏张家港215600)摘要:多环芳烃(PAHs)是由两环或多环组成的有机化合物,具有基因毒性和致癌性.由于PAHs的亲脂性,食用油脂是最重要的PAHs来源.油脂基体复杂,所含干扰物多,常规分析方法检测其中的PAHs难以获得令人满意的结果,因此需要采用适当的样品前处理技术以达到分析检测要求.综述了近年来有关油脂中PAHs的前处理技术,重点针对这些技术的特点进行了比较和归纳,并对油脂中PAHs前处理技术的发展进行了展望.提出在线样品前处理技术是此领域的发展方向.关键词:食用油;多环芳烃;前处理技术中图分类号:TS201.6;TQ646文献标志码:A文章编号:10037969(2011)07000104ReviewonsamplepretreatmenttechniquesfordeterminationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinedibleoilsYUYe,JINQingzhe,LIUHaizhen.,WANGXingguo,(1.SchoolofFoodScience,JiangnanUniversity,Wuxi214122,Jiangsu,China;2.StateKeyLaboratoryofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi214122,Jiangsu,China;3.ZhangjiagangEntryexitInspectionandQuarantineBureau,Zhangjiagang215600,Jiangsu,China)Abstract:Polycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)areorganiccompoundsthatcontainingtwoormorefusedaromaticrings.Ithasdemonstratedthatthesecompoundsarehighlygenotoxicandcarcinogenic.EdibleoilsandfatsarethemostimportantsourcesofPAHsbecauseoftheirlipophilicnature.ItishardtouseroutineanalyticalmethodstodeterminethePAHs,duetoamountsofimpuritiesinedibleoils.Therefore,thesamplepretreatmenttechniquesareappliedtomeettheneeds.ThemainsamplepretreatmenttechniquesforPAHsinedibleoilswerecomparedandsummarized.Thedevelopmentsofthetechniqueswerereviewedindetail.Theonlinepretreatmenttechniqueofsamplewasthedirectiononthebasisoftheliteraturereviewing.Keywords:edibleoils;polycyclicaromatichydrocarbons;pretreatmenttechniques多环芳烃(polycyclicaromatichydrocarbons,PAHs)是一类致癌,致畸,致突变的持久性有机污染物J,是分子结构中2个或2个以上苯环以稠环的形式连接形成的一类化合物.它们一般分成两组:有4个或少于4个苯环的属轻质,多于4个苯环的属重质.肝脏中产生的PAHs代谢物可与DNA,蛋收稿日期:20101220;修回日期:20110502作者简介:俞哗(1972),女,高级工程师,在读博士,研究方向为油脂安全卫生检测(Email)yuyeciqsina.tom.通信作者:王兴国,教授,博士生导师.白质相结合,引发细胞突变,母体过多接触PAHs会增加新生儿患白血病的几率.PAHs广泛存在于空气,食物和饮用水中.研究表明,对于不吸烟的非职业暴露人群,饮食接触PAHs是日暴露PAHs的主要途径,约占人体日暴露PAHs的70%以上.食用油是人民El常生活的必需品,由于植物原料中PAHs的存在,生产过程中工艺,技术,设备条件的不足,以及在运输过程中受环境污染等原因,都可能导致食用油中最终含有一定量PAHs.在玉米油,椰子油,葡萄籽油,花生油,橄榄油,菜籽油,棕榈油,南瓜籽油中都检出过PAHs.本文对食用油中PAHs2CHINA0lLSANDFArS201lV01.36No.7的前处理技术进行总结,为建立更灵敏,高效的PAHs分析方法提供技术支持.1PAHs测定的前处理技术由于PAHs具有亲脂性,使得食用油更易受到PAHs污染,因此对食用油中PAHs的研究受到了越来越多的关注.1.1液一液苹取影响油脂中PAHs测定的主要因素是油脂中大量的甘油三酯和脂肪伴随物.皂化可以有效地去除油脂,Mariad等用KOH或NaOH的甲醇或乙醇溶液与橄榄果渣油一起进行回流皂化,皂化4h后,未皂化物再用环己烷等进行液一液萃取,萃取物经浓缩后检测.为了避免复杂费时的碱性皂化,Pandey等_6用液一液分配法将植物油溶解于正庚烷中,再用二甲基亚砜(DMSO)萃取其中的PAHs,加水到DMSO萃取相中以改变PAHs在两相中的分配系数,再将PAHs反萃取到环己烷中,其回收率为58%99%,检测限为0.14.0ng.有些作者利用PAHs能和咖啡因形成配合物的原理,将油样溶于环己烷中,向其中加入咖啡因一甲酸溶液萃取出PAHs,再加入2%的NaC1溶液使配合物分解,然后用环己烷反萃取出PAHs.Moret等以橄榄油为样品,对上述3种方法进行了比较,结果显示,皂化法残留的角鲨烯含量高,需要进一步净化,液一液分配法的净化能力最强.1.2固相萃取(SPE)固相萃取是一种基于液一固分离萃取的试样预处理技术.由于其高效,可靠,耗用溶剂少,已经逐渐取代传统的液一液萃取方法.用固相萃取富集净化,对油样中多数的PAHs可达到较高的回收率和精密度.Barranco等”用1g的C18固相萃取柱预处理样品检测PAHs.将0.5g油样溶于5mL己烷中,用5mLDMF一水溶液(体积比9:1)提取,提取液稀释到1:1后用固相萃取净化.C18固相萃取柱在使用前用甲醇,己烷和DMF(1:1)活化,然后上样,用水洗柱,抽干后用己烷洗脱.该法对于易挥发的PAHs(萘,苊)回收率较低,对重质PAHs的回收率较高,重复性较好.Swetman等_】用硅胶柱处理样品,将0.03g椰子油溶于己烷后通过固相萃取柱,用体积比为30:70的二氯甲烷一己烷混合溶剂洗脱PAHs.Weighaar【13将油样溶解于异己烷一丁基二甲基醚(BME)溶液中,然后经聚苯乙烯固相萃取柱萃取PAHs.吸附在柱上的甘油三酯和非环化合物用浓度不同的异己烷一丁基二甲基醚混合溶剂梯度洗脱,吸附在柱上的PAHs最后被四氢呋喃洗脱.该法对五环,六环PAHs的回收率为85%95%,对四环PAHs的回收率为60%75%,而对二环,三环PAHs提取不适用.1.3固相微萃取(SPME)固相微萃取是近年来国际上兴起的一项试样分析前处理新技术,是在固相萃取基础上发展起来的.其利用目标物与溶剂之间”相似相溶”的原理,用石英纤维表面的固定相对分析物的吸附作用,将组分从样品中提取出来,再利用气相的高温或是液相的流动相将组分洗脱下来检测.Purcaro等采用SPME结合GCGCTOFMS方法对食用油中PAHs进行测定,将0.2mL油溶于1.5mL己烷中,用15m的CarbopaekZ/PDMS(Supelco,Bellefonte,PA,USA)纤维对PAHs进行吸附提取,在室温下吸附30min,再用己烷淋洗1rain去除纤维表面甘油三酯后进行测定.方法检测限为0.11.4kg,定量限为0.44.6g/kg,相对标准偏差为2.8%34.5%,回收率为38.5%107.0%1.4浊点萃取法(CPE)近年来,一种新型的基于表面活性剂相的分离方法浊点萃取法逐渐成为研究热点,其在有机物,金属离子和蛋白质样品的分离与预浓缩中均表现出较高的性能.与传统的液一液萃取相比,浊点萃取法具有操作简单,速度快,萃取率高等优点;此外,由于浊点萃取法避免了有机溶剂的使用,在降低成本的同时也表现出环境友好的特性.夏红_1采用基于硅表面活性剂PP一18的浊点萃取法对食用油中PAHs进行分离,并结合液相色谱法进行测定.将花生油溶于正己烷中,再与DMSO混合,充分振荡后离心分离,得到含有PAHs的DMSO初萃取液.将获得的DMSO初萃取液与表面活性剂溶液以一定的比例混合振荡,并加一定量的电解质,获得表面活性剂富集相,以乙腈稀释后,注入高效液相色谱进行测定.上述方法检测限低,灵敏度和准确度都较好,但是步骤繁琐,同时要消耗大量的有机溶剂和人力.1.5凝胶渗透色谱(GPC)净化提取凝胶渗透色谱是30年前发展起来的一种新型液相色谱,是色谱中较新的分离技术之一.油脂具有可以快速饱和并降解色谱柱的性能,并且干扰测定,而凝胶渗透色谱是去除油脂物质的最有效的系统,并能延长分析柱的寿命.该方法基于尺寸排阻的分离原理,利用样品中各组分分子大小不同,从而在凝胶中滞留时间不同而达到分离目的.凝胶渗透色谱对样品进行净化分离时,油脂(通常相对分子2011年第36卷第7期中国油脂3质量大于600)等大分子物质首先流出,随后是PAHs,淋洗溶剂的极性对分离的影响并不起决定作用.植物油和PAHs有很好的相容性,王建华等6_采用同位素稀释法并结合凝胶渗透色谱净化技术,建立了植物油中PAHs残留的气相色谱一质谱(GCMS)检测方法.选用BioBeadsSX3作为填料,乙酸乙酯(沸点77)和环己烷(沸点80.7)为流动相,玻璃分析柱填充凝胶用量为11.5g,流速为3mL/min,溶剂用量60mL,时间20min.PAHs出峰时间为1018rain,油脂类物质在410min出峰,能够有效分离脂肪和其他高分子污染物.回收率在80%110%,相对标准偏差为6.3%一15%,检测限0.51.0g/kg.1.6超临界CO萃取超临界流体萃取是国际上最先进的物理萃取技术.超临界流体具有类似气体的较强穿透力和类似于液体的较大密度和溶解度,具有良好的溶剂特性,可作为溶剂萃取目标物.LageYusty等_l分析植物油中的重质PAHs,在样品中加入硅胶并混合均匀,以甲醇为改性剂,用超临界CO:在110oC,28.3MPa下萃取植物油中的PAHs,PAHs的检测限低于1.55g/kg.该法缩短了分析时间,减少了溶剂用量和样品的处理步骤,适宜常规分析.但是除了苯并a蒽回收率大于90%以外,其余的PAHs随着其沸点的升高(随环数增加,PAHs的沸点升高),回收率逐步减小,均低于50%,原因有待进一步探索.Ali等将c18键合硅胶颗粒加入到脂类模拟样中,在100c【=,35MPa的最优条件下用超临界CO萃取样品中的PAHs.在萃取过程中脂类保留于C18硅胶柱上,该方法回收率达到了94%100%.1.7加压溶剂萃取加压溶剂萃取又名加速溶剂萃取.加压溶剂萃取技术是一种全新的溶剂萃取技术,通过施加高压来增强溶剂的溶解性能和加速分析物的分离热力学过程.Veyand等_l采用加压溶剂萃取技术测定了油样中19种PAHs,将Florisil硅土和过滤剂一起装入加速溶剂萃取柱内,用体积比为1:1的己烷一丙酮提取,提取液用固相萃取小柱净化:小柱预淋洗后,开始上样,用体积比为7:3的环己烷一甲醇淋洗,最后用体积比为4:6的环己烷一乙酸乙酯洗脱,然后将残渣溶于甲苯,采用GCMS/MS分析.PAHs检测限为0.0080.15mg/kg,定量限为0.0250.915mg/kg,大部分PAHs的相对标准偏差为2.9%8.4%,回收率为3O%70%.1.8在线联用技术Arrebola等用全自动顶空进样一GC/MS测定了橄榄油中的PAHs,方法简单,快速,不需要提取,净化或预浓缩,也不需要样品制备.将油样直接装入样品瓶中立即封口,放在自动进样器上200加热45min,确保PAHs气液完全平衡.抽取油样上方气相进入GC系统分析.GC/MS采用程序升温,MS检测器,SIM模式和MS/MS模式,分析时间18rain,能测定油脂中大部分PAHs(包括苯并芘),与其他方法相比,检测限更低,检测速度更快.VanStijn等研究了在线LcLC联用测定PAHs的方法,采用供体受体复合物色谱提取净化与HPLC测定的联用模式.它的原理是利用电子受体固定相与PAHs间产生的订一叮T电子相互作用,将PAHs保留在受体固定相中.PAHs和固定相之间的结合强度随着PAHs环数的增加而增加.先以不含耵电子的溶剂为流动相,使甘油三酯和生育酚等物质冲出柱外,后用能抵消叮r一电子相互作用的溶剂将PAHs洗脱下来,洗脱液直接进行高效液相色谱分析.将250IxL油样注入DACC(80mm3mm,i.d.5Ixm,ChromSpherPI)柱,以异丙醇为流动相,1012min后切换到反冲模式,最后用体积比为85:15的乙腈一水将PAHs反冲洗脱下来,洗脱液直接进ODS柱进行高效液相色谱分析.整个分析时间为80min,而传统方法需要810h.2结语食用油中PAHs的分析测定,前处理技术十分关键.传统的方法检测限低,有较好的灵敏度和准确度,但操作繁琐且溶剂消耗量大.固相萃取法预处理样品,除了萘和苊外,其他PAHs(包括一些轻质PAHs,如芴,菲,蒽)的回收率都较高,重复性也比其他方法好,且大大减少了分析时间及溶剂消耗,简化了样品处理过程,易实现与色谱一质谱联用.浊点萃取法具有操作简单,萃取率高的特点,成本低,表现出环境友好的特性,但是添加的表面活性剂可能对仪器分析产生一定的影响,寻找新型的萃取剂是解决这一瓶颈的关键.凝胶渗透色谱净化提取方法集提取和净化于一体,简化了整个操作步骤,易于实现自动控制.在线联用技术的发展使得分析过程得以连续进行,如全自动顶空进样无需样品制备就能完成PAHs的检测,速度快,检测限低,这种技术对于沸点较低的轻质PAHs效果很好,而重质PAHs的测定受到限制.在线联用技术集样品前处理和仪器分析为一体,减少了样品的损失和污染,易于实现自动控制,因此在线样品前处理技术已成为4CHINA0ILSANDFATS2011Vol_36No.7此研究领域的一个重要的发展方向.参考文献:1TROCHESV,FALCOMSG,AMIGOSG.EnrichmentofbenzoapyreneinvegetableoilsanddeterminationbyHPLCFLJ.Talanta,2000,51:10691076.2MORETS,CONTELS.OfflineLCGCdeterminationofPAHsinedibleoilsandlipidicextractsJ.JHighResolChromatogr,1998,21:253257.3MORETS,CONTELS,DEAND.AssessmentofpolycyclicaromatichydrocarboncontentofsmokedfishbymeansofafastHPLC/HPLCmethodJ.JAgricFoodChem,1999,47:13671371.4MORETS,DUDINEA,CONTELS.ProcessingeffectsonthepolyaromatichydrocarboncontentofgrapeseedoilJ.JAmOilChemSoc,2000,77:12891292.5MORETS,CONTELS.Polycyclicaromatichydrocarbonsinediblefatsandoils:occurrenceandanalyticalme山odsJ.JChromatogrA,2000,882:245253.6PANDEYMK,MISHRAKK,KHANNASK,eta1.DetectionofpolycyclicaromatichydrocarbonsincommonlyconsumededibleoilsandtheirlikelyintakeintheIndianpopulationJ.JAmOilChemSoc,2004,81(12):1131一l136.7MORETS,PIANIB,BORTOLOMEAZZIR,eta1.HPLCdeterminationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinoliveoilsJ.ZLebensmUntersForschA,1997,205:116120.8BOGUSZMJ,EIHAJJSA,EHAIDEBZ,eta1.Rapiddeterminationofbenzo(a)pyreneinoliveoilsampleswithsolidphaseextractionandlowpressure,wideboregaschromatographymassspectrometryandfastliquidchroma-tographywithfluorescencedetectionJ.JChromatogrA,2004.1026(1/2):17.9PUPINAM,TOLEDOMCF.BenzoapyreneinBrazilianvegetableoilsJ.FoodAdditContam,1996,13:639645.10MARCERM,BORRULLF.SolidphaseextractionofpolycyclicaromaticcompoundsJ.JChromatogrA,2000,885:273290.11BARRANCOA,ALONSOSALCESRM,BAKKALA,eta1.SolidphasecleanupintheliquidchromatographicdeterminationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinedibleoilsJ.JChromatogrA,2003,988:33-40.12SWETMANT,HEADS,EVANSD.ContaminationofcoconutoilbyPAHJ.Inform,1999,10:706712.13WEIBHAARR.RapiddeterminationofheavypolycyclicaromatichydrocarbonsinediblefatsandoilsJ.EurJLipidSciTeehnol,2002,104:282285.14PURCAROG,MORRISONP,MORETS,eta1.Determinationofpolycyclicaromatichydrocarbonsinvegetableoilsusingsolidphasemicroextraction-comprehensivetwodimensionalgaschromatographycoupledwithtime一0fflightmassspectrometryJ.JChromatogrA,2007,116:1284291.15夏红.浊点萃取法预浓缩食用油中多环芳烃的研究J.食品科技,2008(6):209212.16王建华,郭翠,庞国芳,等.GPC净化一同位素稀释内标定量G一MS对植物油中多环芳烃的测定J.分析测试,2009,28(3):267271.17LAGEYusTYMA,CORTIZODAVINAJL.Supercriticalfluidextractionandhighperformanceliquidchromatogramphyfluorescencedetectionmethodforpolycyclicaro-mat