前处理方法在水产品中持久性 有机污染物检测中的应用

曹 雪，李文婧，王若超

（山东商业职业技术学院，山东济南 250100）

持久性有机污染物广泛存在于自然环境中，通过食物链富集于人体脂肪组织，长期积累作用于人体各器官，引起致畸、致癌、致突变等各种危害，严重威胁人类健康。水产品是蛋白质的优质来源，其中所含的以DHA、EPA为主的不饱和脂肪酸，对大脑发育及预防心血管疾病有重要作用。作为消费量日益增长的经济作物之一，水产品中的持久性有机污染物水平也一直居高不下，因此，确保水产品的质量对保证居民饮食安全十分关键。目前，水产品中持久性有机污染物的检测手段以气相色谱串联质谱为主，但由于水产品种类众多，组成成分复杂，质地多样，脂肪含量高，选择合适的前处理方法是提高检测准确度的重要保证。

目前常用的前处理方法多为固相萃取技术、多层硅胶柱吸附、凝胶渗透色谱技术、QuEChERS法以及多种净化方式联用。本文将对上述几种净化手段进行论述与对比，探索一种相对高效、经济的前处理方法，能够适用于多数水产品中持久性有机污染物的检测。

1 持久性有机污染物

持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一类以多氯联苯，多环芳烃等为代表的有机污染物，具有高毒性、生物富集性，能够远距离迁移且在环境中长期存在[1]。多数持久性有机污染物沸点较低，能够以蒸气形式扩散于环境中，污染水源、土壤及空气，继而进入生物体。持久性有机污染物有着很强的亲脂疏水性，能在生物体中富集且随食物链放大，最终积累于人体。研究表明，低剂量的持久性有机污染物能引起人体内分泌系统紊乱，也会对免疫系统造成损伤。长期暴露于低剂量的持久性有机污染物，会对人体的生殖系统造成危害，出现致畸现象，也会影响人体的肝肾等器官组织，导致癌症等病症的发生[2]。

自20世纪70年代以来，全球各国都在致力于消除持久性有机污染物，但由于其远距离迁移性和持久性，持久性有机污染物至今还威胁着人类的生存环境与食品安全。近年来，水产品中多次被检出含有多氯联苯、多环芳烃、有机氯农药等持久性污染物，作为人们日常消费的主要食物来源之一，水产品的质量安全决定了人们的健康与社会的发展[3]。为加强水产品中持久性污染物的检测，保障食品安全，多种检测手段已应用于不同种水产品的检测之中。但由于水产品品类多样，组成成分复杂，且大多数脂类含量较多，选择合适的前处理方法，对分析对象进行适宜的前处理，排除食品基质的影响，使分析结果更加准确就变得尤为重要。

2 单一前处理方法

2.1 固相萃取及多层硅胶柱吸附

固相萃取技术在污染物检测前处理中一直发挥巨大的作用，此方法是利用固相萃取剂与检测物及干扰物之间不同的作用力原理将两者分开实现净化[4]。早在1998年HILBERT等人的研究中，固相萃取技术就有着极为重要的应用。由二氧化硅组成的萃取柱能消除大部分样品基质带来的影响，使用己烷为流动相，收集不同体积的洗脱液，能将检测物分离，使各类待测物的回收率达到76%～113%。同样是利用吸附能力的不同，由多种类型硅胶组成的多层硅胶柱能提高净化的效率，在水产品检测中常有应用[5]。在TSUTSUMI等对鱼类产品中二噁英的检测中，先对样品进行碱消化，经己烷提取，再以硫酸作为预清洗，以1 g硝酸银硅胶和1 g硅胶组成的多层硅胶柱作为二次清洗的前处理方法能够去除大量的脂类物质，回收率达到了71%～95%，为富集检测物提供了良好的环境[6]。在MARTÍ等的研究中，以50 g 44%硫酸二氧化硅、27 g 22%硫酸二氧化硅、6 g氢氧化钠二氧化硅和8 g硝酸银二氧化硅等多重吸附剂组成的硅胶柱能够起到消解样品中的脂类物质，极大程度保留检测物的作用，针对绝大部分的PCBs和PBDEs，回收率可达50%～110%，RSD小于5%，偏差小于10%，污染物检出限在0.1 pg/g[7]。在ANNIE对鱼油中的克隆的检测中，多层硅胶柱由2 g硝酸银浸渍二氧化硅、2 g活性二氧化硅、2 g氢氧化钠浸渍二氧化硅、2 g活性二氧化硅、20 g 44%硫酸浸渍二氧化硅、4 g活性二氧化硅和2 g无水硫酸钠组成，它能成功减弱鱼类产品中脂类物质及其他杂质对检测物的干扰，使用己烷作为洗脱液，克隆、收集待测物，使其回收率81.5%～88.9%，RSD小于10%，污染物检出限为384.2 pg/g[8]。

在使用固相萃取或多层硅胶柱吸附进行前处理时，不同性质的二氧化硅常作为吸附剂，己烷常作为洗脱液收集样品。此方法能提高样品的回收率，使检测物大量富集，提高检测物纯度，同时对有机溶剂的消耗较少，简便快捷。相比于其他前处理手段，固相萃取及多层硅胶柱吸附技术更加成熟而经济，可针对不同检测物调节吸附剂的性质，实现多种检测物的收集富集。然而在水产品检测中，由于样品质地的影响，脂肪类物质含量较多，需使用硫酸等进行预处理，或与其他前处理方法加以配合使用，才能够提高净化效率，实现检测物的最大程度富集。

2.2 凝胶渗透色谱技术

凝胶渗透色谱是利用样品溶液中溶质分子大小的不同，使其通过不通孔径的柱填料，从而实现分离的一类色谱分离技术，是一种根据检测物与杂质物理性质不同而进行分离的前处理方法，在水产品中持久性有机污染物的检测中常有使用[9]。EUNHA等对鱼类制品有机卤素类物质进行检测，发现凝胶渗透色谱被用于除去样品中大量脂类， 24 g Bio-Beads SX-3被填充于2 cm×22.5 cm的色谱柱内，使用1∶1体积的乙酸乙酯和环己烷作为流动相，流速控制于 5 mL/min，12.5～22.5 min的洗脱液中即含有待测物质，后对回收率进行测定，平均回收率可达91%，样品回收率区间为64%～122%，RSD为11%，污染物检出限为0.44 pg/g,改变流动相的组成、收集不同流出时间的组分可实现对不同污染物的检测[10]。在LIGUORI等对水产品多环芳烃的检测中，使用加速溶剂萃取法对样品进行首次处理，此步骤可去除样品中大量的脂类物质，初步摆脱样品基质的干扰，后将样品溶液进行浓缩，以二氯甲烷为流动相，以5 mL/min的流速使用凝胶渗透色谱对检测物进行富集，收集12～18 min 的流动相即可获得大量待测物。此方法下的样品回收率集中在75%～119%，RSD小于10%，绝大部分的多环芳烃物质回收率在96%～106%，RSD小于5%，检出限为 1.7 pg/g[11]。在YOU等的研究中，浓硫酸被用于在凝胶渗透色谱后进行进一步的样品处理，以二氯甲烷为流动相，流速5 mL/min，收集8～12 min的洗脱液后，样品溶液被加入1 mL的浓硫酸，进行旋转、离心后保存酸相，使用己烷洗涤即可获得待测物质。此方法在不同种样品的回收率区间为67%～144%（绝大部分集中于70%～120%），RSD普遍小于5%，检出限为5 ng/g[12]。

凝胶渗透色谱作为一类以物理性质分离检测物与杂质的色谱分离技术，不会破坏样品中的物质、使用时简单方便、柱填料可反复使用，减少了材料的消耗。在使用凝胶渗透色谱进行前处理的过程中，改变流动相性质或收集不同组分即可对不同种类的污染物进行富集，因而在非目标分析中，凝胶渗透色谱可用于收集和发现食品中的其他污染物，尤其是一类对化学品较敏感，使用化学试剂进行前处理容易将其分解的污染物。但凝胶渗透色谱同时还具有耗时长、消耗试剂多、柱填料价格较高、分离纯化效率有限等缺点，对于分子量相差较大的杂质及检测物，凝胶渗透色谱能很好地实现分离与富集，但对于分子量相差较小的溶质，此种净化手段在使用上仍有一定局限性。

2.3 QuEChERS法

QuEChERS作为一种近年来新兴的前处理方法，目前被广泛地应用于各类食品的检测之中，QuEChERS具有快速、简便、高效、准确等特点，能处理成分较为复杂的样品。QuEChERS在检测水产品中的持久性有机污染物时一直都有十分重要的应用。在房翠兰等人对水产品多环芳烃的检测中，使用了QuEChERS结合超声法进行检测物的提取与纯化。20 mL乙腈与5 g样品通过涡旋混匀来进行提取，6 g无水硫酸镁及1.5 g无水乙酸钠被加入其中，涡旋后超声处理再进行离心脱水，取上清液后使用乙腈定容。使用佛罗里硅土和C18组成小柱，将样品清液加入小柱后用乙腈洗脱，洗脱液通过旋蒸浓缩后即可得到富集后的待测物。此方法线性相关系数在0.982以上，回收率在86%～110%，日内精密度小于4%，日间精密度小于3.5%，具有极好的重复性及精密度[13]。万译文等使用QuEChERS对水产样品进行前处理，2 g样品，5 mL超纯水和15 mL乙腈使用涡旋混合仪进行混合，6 g无水硫酸镁及1.5 g无水乙酸钠被用于脱水处理，经超声、离心后取8 mL上清液，0.5 g无水硫酸镁、 0.5 g C18和0.2 g中性氧化铝被依次放入装有提取液的离心管中，混匀、离心后取5 mL上清液进行氮吹，再加1 mL乙腈进行溶解。此方法的样品检出限在0.5～5.0 mg/g，回收率在71.8%～98.8%，RSD为1.7%～9.2%，具有较好的精密性[14]。在王正全等的实验中，2.50 g样品、150 mg无水硫酸镁、75 mg氯化钠、5 mL二氯甲烷-正己烷（1∶1）被放入离心管中混合，经超声提取后离心处理，取1 mL上清液。25 mg硅藻土和50 mg PSA被加入至上清液中，涡旋混匀后离心，取上清液待测。此方法建立的线性回归方程相关系数为0.995 2～0.999 5，检出限在6～30 ng/kg，针对不同检测物，回收率范围相差较大，为22%～121%，大多数集中于80%～120%[15]。

多数的QuEChER前处理都使用乙腈作为提取剂，使用无水硫酸镁作为脱水剂进行脱水，C18、PSA则为常用的净化剂。使用QuEChERS对成分复杂样品进行前处理，能提高分析的精密度与准确度，且有着较高的样品回收率。各类试剂的使用量较少，成本低、污染小。对于水产品这类样品成分复杂、脂类含量较多的样品，QuEChERS能够大大减少样品基质带来的影响，使检测物充分富集纯化。

3 多种前处理方法联用

由于水产品含大量的脂肪及蛋白质等物质，样品基质复杂，无法通过一次净化手段将杂质去除，富集大量待测物质。因此，多种前处理手段联合应用，能够大大提升水产品中持久性有机污染物的分离纯化效率。在施致雄等人的研究中，就使用了凝胶渗透色谱及多层硅胶柱吸附共同对鱼肉及鱼油食品进行前处理。使用50 g Bio-Beads SX3为填料，以乙酸乙酯-环己烷（1∶1）为流动相，以5 mL/min的速度进行洗脱，收集20～40 min的流出组分并加以旋蒸，后加入2 mL正己烷待下一步净化。在1.5 cm×10 cm的玻璃柱中依次填入1 cm高无水硫酸钠、1 g中性硅胶、3 g酸化硅胶、1 g中性硅胶及1 cm高无水硫酸钠，用正己烷预洗后将上一步洗脱液加入其中净化，先以正己烷 20 ml进行洗脱，再使用正己烷-二氯甲烷（1∶1）20 mL进行洗脱，旋蒸、氮吹并加入正己烷复溶。此方法的平均回收率在71.1%～121.4%，RSD为2.96%～13.31%[16]。在KAZUHIKO等人对鱼肝油产品中PCBs的研究中，使用了凝胶渗透色谱及固相萃取两种前处理方式对样品进行杂质去除及检测物富集。使用以丙酮-环己烷（3∶7）为流动相的凝胶渗透色谱体系对样品进行洗脱，前70 mL洗脱液用以除去大量脂类物质，收集后70 mL洗脱液进行旋蒸干燥。后将样品溶液转移至含有3 g酸化硅胶的柱内进行固相萃取，使用正己烷为流动相，收集30 mL后浓缩至4 mL，再使用10 mL的二甲基亚砜提取样品3次，加水结合二甲基亚砜，使用正己烷提取3次，最后将样品溶液浓缩至50 μL。该方法下的PCBs回收率在80%～110%，标准差小于5%，检出限范围在0.05～0.5 ng/g[17]。

综上所述，使用多种前处理方法的水产品多为脂类或其他物质含量较多的鱼油类制品，由于样品杂质较多且组成复杂，需要更加高效及强力的手段将其去除。多种方法联用能够有效提高样品的回收率，使后续的检测更加准确，但同时增加了成本，也增加了操作的复杂度。

4 结语

水产品作为一类组成复杂，脂类和蛋白质含量较多，干扰物质较难去除的食品，其前处理程度对后续检测起到关键的影响。对于持久性有机污染在水产品中含量的测定，目前常用的前处理方法多集中在固相萃取或QuEChER法，它们既能保证检测物能够有效富集纯化，又简便经济。凝胶渗透色谱多用于处理杂质含量相对较少的水产品，或用于非目标分析。对于杂质较多且难于去除的水产品，如鱼油制品，多种前处理方法的联用可以有效提高纯化的效率，使后续检测更加准确。