五氯酚及其钠盐的样品前处理方法和残留检测技术研究进展

刘泊麟, 倪 玲, 钟 建, 汪立平, 谢 晶, 王正全*,

(1. 上海海洋大学 食品学院，上海 201306；2. 农业农村部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室 (上海)，上海 201306；3. 上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306)

0 引言

五氯酚 (pentachlorophenol, PCP) 及五氯酚钠(sodium pentachlorophenol, PCP-Na) 统称为PCPs，在杀虫、抗菌、除草和木材防腐等方面效果良好，曾经广泛用于鱼塘养殖水的消毒、钉螺的清除、加工木材以及皮革的防腐中[1]。中国自1958 年以来，主要将五氯酚以钠盐的形式作为血吸虫病防治手段用于杀灭血吸虫的中间宿主，并持续几十年在长江中下游多个省 (市) 的稻田和池塘中播撒使用[2]。PCP 与PCP-Na 在合适的酸碱环境中可以相互转换，化学性质稳定，降解周期长，是一类持久性强、难降解的环境污染物[3]。PCPs 易蓄积在水体环境及沉积物中，对水环境污染时间长，常在地表水、地下水、养殖水和水体沉积物中检出，并通过水生食物链对人类健康造成潜在危害[4-7]。

研究发现，近十年来中国多地河流水环境中均存在五氯酚，其中长江及沿长江流域的洞庭湖、鄱阳湖五氯酚残留量较高，并且五氯酚污染范围有从主要的江河、湖泊等向沿海海域蔓延的趋势[8]。如江苏省的鱼、虾、蟹、青蛙和甲鱼等生物样品中五氯酚浓度范围在0.5～61 ng/g ww (wet weight: 湿重)之间，平均值为5.2 ng/g ww[9]，青岛崂山湾海蚌中五氯酚含量为4.5 pg/g lw (lipid weight: 脂重)[10]，珠江口的鱼、虾、蟹、牡蛎样品均检出五氯酚，其中在贝类中的含量范围在3.0～7.0 ng/g lw 之间[11]。此外，PCPs在畜禽类动物[12]、食品接触类纸、木制品[13]甚至在人体血液[14]、尿液[15]等组织中都有检出。残留在环境中的PCPs可从呼吸道、消化道及皮肤等途径进入生物体内，通过生物富集作用进入食物链[16]，例如PCPs进入水产品、家畜、家禽、乳牛等动物体内，造成鱼、肉、蛋、乳等动物源性食品中残留物阳性检出[12,17]。PCPs 通过食品进入人体后，经血液循环至全身各组织器官，可抑制磷酸化过程，与细胞原浆中蛋白质发生化学反应形成不溶性蛋白质，从而使细胞失去活性[18]。此外，PCPs 还具有致癌性[19]、内分泌干扰作用[20]、细胞毒性[21]、发育毒性和遗传毒性[22]等潜在危害。因此，研究环境水中五氯酚残留检测方法对水产品安全具有重要意义。

了解国内外PCPs 的有关规定，分析并比较PCPs 的检测方法，能为检测和控制PCPs 提供相关研究依据和理论支持，便于对PCPs 进行管控。《国家食品安全监督抽检实施细则 (2020 年版)》规定，畜禽肉及其副产品、水产品 (贝类和其他水产品未涉及) 必须检测PCPs[23]，说明PCPs 的监控仍是中国最关注的食品安全风险因子之一，有必要对其相关研究进行综述。

1 五氯酚及其钠盐的国内外管理标准

1.1 中国的五氯酚及其钠盐管理情况

1991 年，国家环保局发布的中国“水中优先控制污染物黑名单”把五氯酚列为监控对象[24]。2002年6 月，中国实行的《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002) 把五氯酚列为生活饮用水地表水源地特定项目，并规定标准限量值为0.009 mg/L[25]。2007 年7 月，中国实行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006) 把五氯酚列为检测指标，其规定限值同为0.009 mg/L[26]。

在食品安全方面，中国高度重视动物源性食品中五氯酚钠残留可能引发的食品安全问题。2002年4 月，中华人民共和国农业部公告第193 号发布了《食品动物禁用的兽药及其它化合物清单》，其中包括五氯酚钠，要求停止五氯酚钠杀螺剂的原料药及其单方、复方制剂产品的经营和使用，以确保动物源性食品安全[27]。2002 年12 月，中华人民共和国农业部公告第235 号发布《动物性食品中兽药最高残留限量》，其中规定五氯酚钠为禁止使用的兽药，并且在所有动物源性食品中不得检出[28]。2002 年农业部发布的行业标准《无公害食品渔用药物使用准则》(NY 5071—2002) 中明确规定五氯酚钠为禁用渔药[29]。2019 年12 月，中华人民共和国农业农村部公告第250 号发布了新修订的《食品动物中禁止使用的药品及其他化合物清单》，其中依旧禁止在食品动物中使用五氯酚钠[30]。在国家市场监管总局发布的2020 年食品安全监督抽检计划中，畜禽肉及副产品、淡水产品和海水产品的检测项目中均要求抽检五氯酚钠 (以五氯酚计)[31]。

在环境保护方面，2008 年中华人民共和国环保总局发布了第一批“高污染、高环境风险”产品名录，其中PCPs 因生产残余物、生物毒性、运输困难、剧毒、难降解等特点而被列入名单中[32]。

1.2 国外五氯酚及其钠盐的管理情况

2001 年5 月23 日，中国签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，该条约把五氯酚列为持久性有机污染物 (POPs)，随即中国通过法律禁止或限制使用五氯酚[33]。2002 年，欧洲理事会ResAP 规定五氯酚在纸制食品包装材料中的最大残留限量 (MRL) 为0.15 mg/kg[34]。2010 年，美国环境保护署 (EPA) 将五氯酚列为优先控制的环境有机污染物和POPs，并制定了美国地表水中五氯酚的MRL 值为0.27 μg/L，规定五氯酚仅限于在木材防腐中使用[35]。2014 年，国际癌症研究机构 (IARC) 将五氯酚列为2B 类致癌物[36]。自2014年开始，国际生态纺织品标准Oeko-Tex Standard 100 限制五氯酚在生态纺织品中使用[37]。2017 年10 月27 日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，确定五氯酚为一类致癌物[38]。

2 五氯酚及其钠盐在不同基质中的检测方法

中国对PCPs 的检测制订了严格的标准。在国家标准和行业标准中分别制定了在不同环境、不同样品中PCPs 残留的检测方法。表1 汇总了相关标准。

表1 不同基质中五氯酚及其盐类的相关标准汇总Table 1 Summary of relevant standards for pentachlorophenol and its salts in different matrices

续表1Table 1 (Continued)

在针对动物源性食品样品中PCPs 残留分析的国家标准GB 297008—2013 中，规定采用气相色谱-质谱法进行检测，前处理操作较为复杂，需进行衍生化处理，且规定的适用范围较小；而在GB 23200.92—2016 中，规定采用应用更为广泛的液相色谱-质谱法检测，前处理操作简单，适用范围较广，方法定量限达1.0 μg/kg。在针对固体样品中PCPs 残留分析的国家标准GB/T 22808—2008 和GB/T 25002—2010 中，规定采用气相色谱法检测，样品经水相提取后进行衍生化处理，检出限较高。GBZ/T 300.9—2017 中规定了气体样品，如分析空气中气溶胶态和蒸气态共存的PCPs 时的检测方法，由于需要收集的样品体积较大，检测过程易受空气中共存的六六六和3-氯酚等物质的干扰。除了国家标准，依据文献报道的关于含有PCPs 样品的前处理方法配套相应的最佳检测分析方法，可以获得比国家标准更灵敏的PCPs 检测方法，简述如下。

2.1 五氯酚及其钠盐测定的前处理方法

2.1.1 固相萃取法 固相萃取法 (SPE)[39-43]是通过选择性吸附或选择性洗脱，实现分离、净化、富集的前处理方式，具有较好的选择性。如陈彦宏等[40]和曾涛等[39]分别使用Oasis MAX 和SLC型固相萃取柱净化，测定了动物源食品中痕量PCPs残留。但SPE 法的操作相对繁琐，且需专门固相萃取设备。

2.1.2 液液萃取法 传统液液萃取法 (LLE)[44-48]操作简单。李启等[45]和马飞攀等[47]分别使用不同比例的有机相萃取剂对水样品或固体样品中残留的PCPs 萃取并检测，但试剂用量大，易对环境造成二次污染。

2.1.3 QuEChERS 法 QuEChERS 法是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质从而达到除杂净化的目的。该方法消耗有机溶剂少，污染低且易操作，准确度和精密度较高，并且使用方便、节省、高效，有成熟的商品化试剂包方案，正逐渐用于动物源性食品的样品前处理[5,49-51]。黄建芳等[49]采用QuEChERS 法实现了大批量快速测定PCPs 及其他药物多残留的同时检测。

2.1.4 固相微萃取法 固相微萃取法 (SPME) 是基于SPE 法开发出的集萃取、净化、浓缩、解吸于一体，不用洗脱溶剂的前处理技术，具有分析快速、操作简单等特点。张博等[52]和庄立等[53]采用SPME 法测定了尿液中五氯酚。但SPME 萃取头使用次数有限，造价昂贵，且重复性较差，因此不适合于大批量样品的检测。

2.1.5 加速溶剂萃取法 加速溶剂萃取法 (ASE)是利用高温和高压物理因素，从而增加PCPs 在溶剂中的溶解度，适用于木材及木制品、纸制品等固体样品中PCPs 的萃取[54-55]。

2.1.6 顶空法 使用顶空法 (HS) 测定五氯酚时，检出限较高，不适用于样品中微量五氯酚的分析[56-57]。

2.1.7 超声波和微波辅助萃取法 超声波 (UE) 和微波辅助萃取法 (ME) 是常用的辅助萃取方法。马亮等[58]使用UE 辅助萃取，测定了土壤中的PCPs含量或残留量；赵国徽等[59]使用ME 提取法测定了皮革中五氯酚含量。该类方法适合于纺织品、皮革、木材及木制品等固体样品中PCP 的萃取。

2.1.8 离子液体法 离子液体法是最新开发出的用于复杂基质样品中进行PCPs 的痕量分析时富集与净化前处理的方法。该方法采用由正负离子组成、室温下呈液态的新兴萃取分离试剂。陈晓红等[60]使用两亲性聚离子液体膜测定了水中五氯酚的含量；闵剑青等[61]使用[C4mim][PF6]离子液体测定了环境水中五氯酚的含量；胡庆兰[62]使用自制离子液体固相微萃取涂层分析了人体尿液中的五氯酚。该方法具有不易挥发、溶解力强、环境友好等特点，有较好的应用潜力。

2.1.9 分子印迹法 分子印迹法 (MIT) 是使用拥有特异性结合位点的聚合物，其对模板分子的功能基团、分子尺寸、空间结构等具有记忆功能，可以根据预定的选择性和高识别性进行分子识别。王新鑫等[63]使用五氯酚分子印迹氨基功能化磁性复合材料富集，测定了海水中的氯酚类污染物。该法特异性强，稳定性好，使用寿命长，有机溶剂用量小，在对复杂基质中目标物的富集与净化方面具有良好的应用前景，利用MIT 进行靶向分离，或纯化食品中的PCPs 将是新的研究方向。

2.2 五氯酚及其钠盐分析检测方法

检测PCPs 常用的仪器分析检测方法包括：分光光度法[64]、气相色谱法 (GC)[15,65-67]、气相色谱-串联质谱法 (GC-MS/MS)[44,68,69]、液相色谱法(LC)[13,70]、液相色谱-串联质谱法 (LC-MS/MS)[14,71-73]、表面增强拉曼光谱法 (SERS)[16]、免疫分析法[74-76]和电化学分析法[77-78]等。

目前实验室中PCPs 的主流分析方法为色谱法。PCPs 极性强，沸点较高，不易气化，在使用GC 和GC-MS 进行测定时，需要额外增加衍生化步骤，将其转化为容易气化的非极性五氯苯乙酸酯，操作繁杂耗时，并且在南方潮湿地区失败率极高[15,44,65-69]。LC 法存在基质干扰多、基线难以稳定、定性定量能力不足等缺点，可能有一定的假阳性[13,70]。LC-MS/MS 法特异性强，基线噪音低，出峰灵敏度高，且前处理无需衍生化，可以利用保留时间、特征碎片离子及离子对、离子丰度等多途径辅助定性、优化定量，缺点是设备昂贵[14,71-73]。以上方法在分析动物源性食品以及液体基质、固体基质等非动物源性样品中PCPs 的实际应用情况见表2 和表3。

表2 动物源食品中五氯酚及其钠盐的检测方法Table 2 Detection method of pentachlorophenol and its sodium salt in food of animal origin

续表2Table 2 (Continued)

表3 非动物源食品样品中五氯酚及其钠盐的分析方法Table 3 Analytical method of pentachlorophenol and its sodium salt in food samples of non-animal origin

SERS 主要是通过金属表面局部电磁场的物理增强效应，或金属与分子间化学作用导致极化率改变的化学增强机制来增强表面拉曼光谱，从而使灵敏度大幅提升。张泸文等[7]应用SERS 技术建立了一种水产品流通过程养殖水中五氯酚残留量的快速测定方法，检出限为0.5 μg/mL。测定快速、操作方便、灵敏度高是SERS 的优势，但其基底选择性小、易受荧光成分干扰、需构建化学计量学模型，应用受限[2, 16]。

近年，胶体金免疫层析法 (GICA) 和酶联免疫法 (ELISA) 也应用于动物源食品中PCPs 的分析，利用其抗原抗体特异性反应原理，已开发出应用于PCPs 的快检试剂盒。如刘欢等[74]通过制备抗五氯酚钠单克隆抗体，利用ELISA 技术研制了一种快速检测鱼、虾肉中的五氯酚钠的试剂盒，检出限为0.75 μg/kg，该试剂盒的标准曲线范围为0.05～4.05 μg/L，相对标准偏差小于10%，稳定性良好；罗晓琴等[75]利用GICA 技术，研制的五氯酚检测试纸条在猪、鸡、鱼、虾肉中五氯酚的检出限为1 μg/kg，在水质中的检出限为1 μg/kg，检测时间为15 min，假阳性率和假阴性率均为0。免疫分析法具有特异性强、反应结果快、操作简单等特点，适合用于现场的初步快速检测[74-76]。

电化学分析法灵敏度高，成本低，仪器小型化。周敏等[77]利用五氯酚钠对CdTe 量子点增敏的鲁米诺-高碘酸钾碱性体系发光体系具有猝灭效应的原理，建立了测定环境水样和黄土样中五氯酚钠的分析方法，检出限为6.5 × 10-5g/L。朱翔等[78]采用电化学法还原石墨烯，成功构建了安培型电化学传感器用于包装纸中五氯酚钠的快速检测。电化学分析法在现场快速检测方面也具有一定的潜力。

分光光度法在测定PCPs 时操作简单、速度快、分析仪器便宜，但灵敏度低，易受干扰，目前在实际测定中已极少应用[64]。

2.3 动物源性食品、液体基质、固体基质样品中五氯酚及其钠盐测定方法汇总

动物源性食品中含有较多蛋白质、脂肪、色素、糖类等杂质，若样品前处理不干净，不仅会降低目标物的提取效率，还极易污染检测设备，更会影响分析结果的准确性。目前，动物源性食品中检测PCPs 常用的前处理技术包括SPE 和QuEChERS，少部分方法中使用LLE。分析方法主要包括GC、LC、GC-MS、LC-MS/MS 及免疫分析法等。其中夏宝林等[42]使用增强型除脂(EMR-Lipid) 分析了动物源性食品中五氯酚的残留，覆盖的基质广，方法检出限范围低；王连珠等[12]采用改良的QuEChERS 前处理技术结合UPLC-MS/MS 分析技术，建立了动物源性食品中痕量五氯酚及其钠盐的测定方法，定量限较低(S/N＞10) 为1.0 μg/kg，应用基质范围也较广，方法适用性等综合应用效果佳。动物源食品基质中PCPs 测定的实际应用情况汇总见表2。

目前，对于环境水及液体样品中五氯酚的残留检测常采用分光光度法、GC、LC、GC-MS、LC-MS/MS 和SERS 技术等，所涉及的前处理 (富集净化) 方法包括LLE、SPE、SPME、HS、MIT和离子液体等。五氯酚钠对吸血虫中间宿主钉螺的灭杀，及在皮革、木材的防腐等方面效果较好，因此易在动物源食品、纺织品、皮革[101]、木材及木制品[103]和纸制品[102]等固体样品中被检出，进而有一定的几率与人体接触并进入人体。其中纸制品、食品包装纸、木砧板和木筷子等是在我国使用频率较高的厨房用具和餐具，其残留的PCPs 有可能会迁移到食品中继而发生富集，并可能与不同食品基质发生化学反应，对食品安全造成一定影响。因此，研究木材及木制品、纸制品、皮革等固体样品中PCPs 的残留检测方法，对于食品安全同样具有重要意义[101,103,108]。目前，固体样品中PCPs 的常用检测方法包括GC、GCMS、LC、LC-MS/MS 和电化学法等。前处理技术包括SPE、LLE、UE 和ME 等。万译文等[91]采取SPE 法富集净化渔业水体，建立了五氯酚的LC-MS/MS 分析方法，检出限和定量限分别为0.05 μg/L 和0.1 μg/L，是较好的针对液体基质中五氯酚的检测方法；王成云等[101]采用苯基固相萃取柱结合UPLC/Orbitrap HRMS 技术，分析了纸制品中的五氯酚，定量限为1.0 μg/L，是较好的针对固体基质的检测方法。液体样品和固体样品等非动物源性食品样品分析方法的实际应用情况见表3。

3 结论与展望

中国曾在多个行业中广泛使用PCPs，并且至今尚未完全杜绝其违法应用，其残余物仍然危害食品安全。然而，在测定食品基质中PCPs 的残留量时，前处理普遍存在以下问题：复杂耗时、溶剂耗费量大、大批量同时测定耗费人力、基质组成复杂及定性定量结果差等。传统的样品前处理方法如LLE、SPE 法可有效检测PCPs，但消耗试剂需要大量使用，不符合绿色发展的新要求。针对多样品种类、基质背景干扰大、色素成分复杂的动物源性食品检测效率低。近年来，QuEChERS、SPME、MIT 和离子液体等新兴的样品前处理技术具有灵敏度高、选择性强、有机溶剂用量少等优点，能有效减少基质干扰，符合绿色环保发展的要求，是未来样品前处理技术的发展趋势。利用这些新技术，可对样品大批量处理，把检测范围从食品中的PCPs 检测扩展到氯酚的残留检测，实现动物源性食品中氯酚残留的高通量筛查和快速检测，进而提高食品安全监测效率，扩大基础样品检测数。

在仪器分析方法选用方面，GC-MS/MS 和HPLC-MS/MS 是实验室最常用的检测PCPs 的技术，检测结果精准可信，特别适合农兽药的多残留检测，但仪器昂贵，技术要求高，耗时久，不利于现场快速检测。在进行日常监管海量的样品抽查工作时，以免疫学、电化学分析技术为基础的试纸条和试剂盒等快速分析检测方法可以有效满足现场初筛和快速判定等要求，缩小可疑阳性样品范围，减少大型仪器设备消耗。因此，目前检测PCPs 的发展趋势为：首先进行现场快速检测筛查，然后针对初筛可疑样品，送检实验室中使用高精确度仪器设备精准定性定量分析，给出合理解释与最终结果。具体方法的选用需要考虑不同样品基质差异，在对样品前处理的提取、净化、富集和分析检测技术上进行平衡与选择，挑选最适合的前处理方式以及最优的仪器条件，建立起高效、灵敏、快速的PCPs 残留检测方法。