肉制品中多氯联苯检测方法研究进展

朱晓军等

摘 要：简要介绍了肉制品中多氯联苯的相关研究，其命名、来源、毒性及人体暴露多氯联苯的主要途径等。分前处理和检测两个部分详细阐述了目前国内外食品中多氯联苯检测方法的研究进展。最后针对目前肉制品多氯联苯检测中存在的问题提出了发展方向。

关键词：肉制品；检测方法；研究进展

Progress in Methods for Detection of Polychlorinated Biphenyls in Meat Products

ZHU Xiao-jun1， XU Wen-jun2， ZHOU Wei1， LU Jian1，*

（1. Jiangsu Product Quality Testing and Inspection Institute， Nanjing 210007， China；

2. Jiangsu Institute for Food and Drug Control， Nanjing 210007， China）

Abstract： This paper reviews recent research on the nomenclature， sources and toxicity of polychlorinated biphenyls （PCBs） and the main pathways of human exposure to them. We present recent progress which has been made in China and abroad in sample pretreatment and analytical techniques for the detection of PCBs in foods. Finally， future development directions are put forward aiming at the existing problems in the detection of PCBs in meat products .

Key words： meat product； detection methods； research progress

中图分类号：TS251.7 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2014）09-0030-04

多氯联苯（polychlorinated biphenyls，PCBs）是一类由人类工业合成的具有生物毒性而又难以降解的持久性有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）[1]，通常以取代氯的数量来区分和命名的。目前，PCBs属于国际上规定的需要进行评定有害物质名单中的有毒物质，也是人类的内分泌干扰化合物[2]。多氯联苯在环境中具有持久性、生物积累性、远距离传输性和生物毒性等特点对环境和人类安全都存在巨大的威胁，因此越来越受到人们的重视[3]。多氯联苯按氯原子数或氯的百分含量分别加以标号，我国习惯上按联苯上被氯取代的个数（不论其取代位置）将PCB分为三氯联苯（PCB3）、四氯联苯（PCB4）、五氯联苯（PCB5）、六氯联苯（PCB6）。多氯联苯共有209种异构体（其通式见图1），其中3，3-4，4-四氯取代多氯联苯（PCB77）和3，3-4，4-5-五氯取代多氯联苯（PCB105）与2，3，7，8-四氯二苯并-p-二噁英（TCDD）具有差不多相同程度的毒性，被称为类二噁英多氯联苯[4]。多氯联苯在环境和生物体内都有残留，并容易通过生物链的积累而一级级的传递下来，造成在生物有机体内的富集。它们容易积累在人的脂肪组织内，对人的神经系统、生殖系统及免疫系统造成威胁。由于多氯联苯对人类健康的影响，美国环境保护协会（environmental protection agency，EPA）已经出台了法规来限制多氯联苯在一些介质中的含量，其中，在空气中为l0 μg/m3、水中为l0 μg/m3，日常产品与废水中为2 μg/g[5]。

调査显示，人体接触多氯联苯的主要途径是空气、水和食品。通过食品暴露多氯联苯主要是通过肉制品、奶制品及海产品（超过90%）等食品的摄入[6]。对肉制品中多氯联苯的控制首先需要能准确了解这些物质中多氯联苯的含量，也就是需要准确的检测方法。

1 多氯联苯检测方法

由于多氯联苯在环境中和食品中的含量极低，而肉制品基质复杂，对检测的干扰较大。因此建立高效、准确的检测技术就显得尤为重要。

1.1 样品的提取与净化

目前关于多氯联苯烃常用的提取方法和净化方法主要有索氏提取法（soxhlet extraction，SE）、加速溶剂萃取法（accelerated solvent extraction，ASE）、固相萃取法（solid phase extraction，SPE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）、超声辅助提取法（ultrasonic extraction，UE）、微波辅助萃取法（microwave assisted extraction，MAE）、超临界流体萃取法（supercritical fluidextraction，SFE）、凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography，GPC）等。

1.1.1 索氏提取法

索氏提取利用有机溶剂回流和虹吸的原理，用溶剂对样品进行反复提取，是食品化学分析常用的萃取方法[7]。我国国标GB/T 5009.190—2006《食品中指示性多氯联苯含量的测定》第一法采取了这种提取方法[8]。虽然索氏抽提的特点是提取的回收率较高，适用各种样品特别是脂溶性样品，但是提取出的粗提溶液还需要进一步纯化。索氏提取法的不足在于其一般需要连续提取，提取时间较长（有时需要12 h以上），溶剂使用量大、操作繁琐、且需要消耗大量有机溶剂[9]。

1.1.2 加速溶剂萃取法

加速溶剂萃取是在一种较高的压力（100～

3 000 Psi）和温度（50～200 ℃）下，用溶剂提取固体或半固体中目标物质的自动化方法[10]。温度升高能极大地减弱分子间的相互作用力，压力增加可以提高溶剂对目标物的溶解能力，并使溶剂迅速加到萃取池和收集瓶，从而提高提取的效率。该方法的优点是有机溶剂用量少、快速、基质影响小、回收率高和重现性好。加速溶剂萃取法具有机溶剂用量少，萃取效率高、快速、易于实现动化自动化等优点，近年在食品中污染物、农药残留、兽药残留等方面得到了广泛的应用，而且己经被美国国家环保局列为局批准为EPA3545号标准方法[11]。傅武胜等[12]用该方法测定了肉制品中20 种指示性多氯联苯，其中肉制品基质中的检出限为0.003～0.146 μg/kg，回收率在86.4%～125.1%之间。虽然该方法具有这些优点，但用于ASE的仪器设备较为昂贵，这也限制了该方法的推广应用。

1.1.3 固相萃取法

固相萃取技术是近年来迅速发展起来的一项样品预处理技术。样品提取液流经固相萃取柱时，在固定相上发生保留，再用特定的溶剂进行洗脱，就可以实现目标物的分离和富集[13]。固相萃取法的优点在于其操作简便、选择性和重现性均较高、使用范围广，可以用于自动化提取和净化。Centi等[14]运用固相萃取的方法测定了乳制品中的多氯联苯，该方法采用免疫磁珠法从样品中提取多氯联苯（PCB28和PCB77）并通过固相萃取法进行净化和浓缩后供测定，加标回收率达到80%。霍鲁格[5]建立了固相萃取（填料为弗罗里硅土）-三重四级杆气质联用法测定肉制品和海产品中多氯联苯的方法在该前处理条件下，多氯联苯的加标回收率为70.4%～100.6%，相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为0.5%～12.6%，该方法的最低检出限（limit of detection，LODs）为0.006～0.009 mg/kg，最低定量限（limit of

quantity，LOQs）为0.02～0.03 mg/kg。但是在使用固相萃取的策略时，必须要选择合适的固相萃取柱（填料），同时洗脱的溶剂、洗脱体积、洗脱的流速及净化条件都需要进行探索和优化。

1.1.4 固相微萃取

固相微萃取以固相萃取法为基础，但是两者操作方式有较大差异[15]。固相微萃取的原理是吸附-解吸，利用纤维吸附样品中的目标物，达到平衡后，在检测设备上解吸附，然后再进行定性或定量分析。固相微萃取较少使用溶剂、操作简便、自动化程度高、灵敏度高、选择性强，在检测多氯联苯时多与气相色谱仪或气质联用仪联用。Silva等[16]用固相微萃取-气相电子-俘获检测器（solid phase micro-extraction-gas chromatography-electron capture detector，SPME-GC-ECD）法测定了饮用水中的多氯联苯（PCB101和PCB153），方法的线性范围为0.5～1.0 ?g/L，RSD为13%～31%，该方法操作简单、耗时少，减少了有机溶剂的使用，但是方法的重现性有待提高。该方法在肉制品中的应用尚未见报道。

1.1.5 超声波提取法

超声波提取食品中多氯联苯的也常见报道。超声波提取的特点是提取效率高、提取温度低、仪器设备简单但该方法不适用与对热不稳定的目标化合物的提取[17]。蒋慧[18]运用超声波提取，固相萃取净化，气相色谱法测定了水产品中12 种多氯联苯，回收率为89%～109%，LODs为0.44～0.68 ng/g。运用该方法对南通市市售水产品进行了多氯联苯检测，检出率低于50%。

1.1.6 微波辅助萃取法

微波辅助萃取法的原理是利用在微波场中目标化合物与基体物质吸收微波产生热量能力的差异而实现目标化合物与基体的直接分离[19]。该方法的特点是萃取效率高、提取速度快、消耗溶剂少。钱蜀等[20]利用该技术测定了肉制品中9 种多氯联苯，当取样量为2 g时，多氯联苯在GC-ECD上响应的线性范围为11～100 ng/g，样品加标测定范围为11～100 ng/g时平均加标回收率在98.7%～118%，9 种多氯联苯的LODs为5.3～13.3 ng/g。

1.1.7 超临界流体萃取

超临界流体萃取的本质是一种以超临界流体为溶剂的萃取方法[21]。虽然超临界流体萃取的特点是萃取效率高、二次污染少，但对环境和操作人员的要求较高、设备昂贵，且需要对萃取出来的污染物做二次处理。Onuska等[22]用超临界流体萃取提取环境中污染物，取得了较好的效果。高伟亮等[23]用该方法进行了18 种手性多氯联苯的分析测定，其中16 种达到了基线分离。

1.1.8 凝胶渗透色谱法

凝胶渗透色谱技术是一种根据化合物的分子质量大小不同而分离的净化手段[24]。主要用于分离大分子和小分子，适用于将肉制品中的多氯联苯与基体中的脂肪和蛋白大分子进行分离。GPC适用性广，自动化程度高，不足在于仪器设备昂贵、溶剂消耗量大。张磊等[25]运用GPC处理食品中的脂肪，用高分辨率气相-高分辨率质谱（high resolution gas chromatography-high resolution mass spectrometry，HRGC-HRMS）测定了食品中20 种天然指示性多氯联苯，添加量为1 ng/g时回收率为71%～112%，RSD不大于10%。

1.2 样品的检测

国内己经报道的关于多氯联苯的检测方法有很多，主要有气相色谱法、气质联用法等。

1.2.1 气相色谱法

气相色谱法是以气体为流动相，主要用于气体和挥发性气体的检测方法。用于检测多氯联苯的气相色谱检测器主要为GC-ECD。该检测器是一种高灵敏度、高选择性的离子化检测器，对电负性的物质特别敏感，可分析测定卤化物、含磷（硫）化合物以及过氧化物、硝基化合物、金属有机物、金属螯合物、甾族化合物、和共轭羟基化合物等电负性物质，被分析物的电负性越强，检测的灵敏度就越高。而氯离子电负性极强，因而多氯联苯在电子俘获检测器上的响应非常灵敏。国标

GB/T 5009.190—2006的第二法采取了该检测方法[8]。然而，ECD不能区分PCBs和结构类似于滴滴涕的干扰组分，且ECD的响应值并不与PCBs的浓度成正比（两者只在很小的范围内呈线性关系），而是与PCBs分子中氯原子的数目和取代位置有关，这也限制了该方法的应用[26]。

除了使用一维气相色谱外，自20世纪90年代以来二维气相色谱法开始运用于多氯联苯的测定。目前常见的是全二维气相色谱法，该方法用一个调制器（或称调制解调器）把含不同固定相的两根柱子以串联方式连接在一起，从第一根色谱柱流出的每一个馏分，都需先进入调制器进行聚焦，然后再以脉冲方式送到第二根色谱柱进行进一步分离[27]。Michal等[28]以涂有非极性的聚（5%苯基-95%甲基）硅氧烷的毛细管柱（DB-5）为第一相，以含有70%氰丙基聚亚苯基硅氧烷为第二相的全二维气相色谱法，实现了209种多氯联苯异构体的基线分离。

1.2.2 气质联用法

色质联用法即通过特殊的接口将色谱仪器和质谱仪器连接使用，该方法兼具了色谱仪器的分离能力和质谱仪器的选择性和定性定量能力。目前，色质联用法中最常见的色谱仪是气相色谱仪和高效液相色谱仪，由于多氯联苯多为非极性小分子物质，而利用气相色谱的高柱效带来的高分离能力在多种PCBs的同时测定中较为常见。最常与色谱联用的质量分析器有四极杆、离子阱、飞行时间和磁质谱等。

四极杆质谱是由等距离排列的4根与轴线平行的金属或表面镀有金属的极杆构成的，杆的理想表面是双曲面。在X、Y轴方向的两对杆加上相反极性的电压，当离子碎片从离子源中进入四极杆时只有目标离子才能通过四极杆到达检测器，其余的离子被打出而不能被检测到。国标GB/T 5009.190—2006的第一法采用了气相色谱-单四级杆联用技术来检测指示性多氯联苯[8]。

三重四极杆质谱有3个串联的四级杆，分别被称为Q1、Q2和Q3。Q1、Q3为质量分析器，而Q2则会对Q1出来的离子进行碰撞诱导解离；3个四极杆综合作用从而实现经典的选择反应监测扫描。在选择反应监测扫描模式中，只检测一定数量的母离子及子离子，母离子可以通过全扫描的方法获得，子离子则是由特定的母离子经过碰撞诱导解离之后产生，因此，该监测模式可以有效地解决样品中的基质在检测过程中造成的干扰，是对复杂基质中目标化合物进行准确分析的最基本的扫描技术。霍鲁格[5]建立了三重四级杆气质联用法测定肉制品和海产品中多氯联苯的方法，取得了较好的效果。

离子阱质谱仪主要是有一对环形电极和两个呈双曲面端盖电极组成。它可以很方便的进行多级质谱的分析，在定性方面有很大的优势。国标GB/T 5009.190—2006

的第一法也采用了气相色谱-离子阱串联质谱法[8]。

四级杆和离子阱都属于低分辨率质谱，目前以飞行时间质谱和磁质谱为代表的高分辨率质谱在环境污染物检测中的应用越来越多了。飞行时间质谱和磁质谱都属于高分辨率质谱。飞行时间质谱（time of flight mass spectrometer，TOF）是一个离子漂移管。由离子被离子源加速后进入漂移管，并以一定速度飞向检测器。质量越大的离子，到达检测器所用时间越长，从而使不同的离子按质荷比值大小进行分离。扇形磁质谱仪（magnetic sector mass，MSM）使气体分子或液体、固体的蒸气分子受到具有一定量的高速电子流轰击后，分子变成带正电荷的阳离子，为分子离子。电场或磁场的作用使离子加速，电场强越大，电场内的阳离子速度越大。带正电荷的离子在场内运动时，也会因磁场的作用而加速，其加速度与场强度有关。高分辨质谱对痕量和超痕量有机污染物的分析具有独特的专一性和较高的灵敏度，并且可以消除低分辨率质谱和ECD中无法消除的干扰，同时采用同位素稀释法对多氯联苯进行检测，可以获得较高的精密度。是目前分析多氯联苯最可靠、最具有权威性的方法。Focant等[29]建立了全二维气相色谱-同位素稀释-飞行时间质谱（comprehensive two-dimensional gas chromatography-isotope dilution-time of flight mass spectrometry，GC×GC-ID-TOF-MS）测定食品中18 种多氯联苯的方法，并于高分辨率扇形磁质谱进行了比较，两种方法在测定pg/g和ng/g级的多氯联苯时匹配度较高。

2 结 语

食品中多氯联苯的测定是比较困难的，由于食品基质的多样性和复杂性，单一适用于所有食品中多氯联苯测定的前处理方法不存在，通常需要不同技术的组合，最终可以通过最少的步骤来实现目标物和干扰物质的分离[30]。为了消除由于前处理过程带来的损失或引入的干扰，目前的处理方法是加入同位素内标，越来越多的研究采取了同位素稀释的方法。但由于多氯联苯的异构体和同类物种类繁多，结构性质相近，导致在检测时仍有部分色谱峰不可避免的重叠，特别是食品样品具有未知性、组分间含量差别悬殊、包含巨大的信息量等特点，而高分辨质谱虽然能很好的识别不同质量数的化合物，但却难以分清相同质量数的异构体和化合物。所以更准确和更精确的测定食品中多氯联苯，有赖于更先进的色谱分离技术，可以预见多维色谱及其与高分辨率质谱仪的联用将成为复杂的食品样品中多氯联苯分析测定的发展方向。

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