水产品中苯并[α]芘来源及检测方法研究进展

夏 虹 刘 丽 彭西甜 彭立军 林 春

(1. 湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，湖北 武汉 430064；2. 农产品营养品质与安全湖北省重点实验室，湖北 武汉 430064；3. 长江大学，湖北 荆州 434023)

水产品是海洋和淡水渔业生产的水产动植物产品及其加工产品的总称。水产品的生长过程与环境息息相关。然而一些水产品养殖环境(如水质、土壤等)遭受了不同程度的污染，严重影响了水产品质量。加之水产品养殖过程中不规范使用鱼用药物、饲料及加工过程中添加剂的过量使用，尤其是违禁药物的违规使用，导致水产品中有毒有害残留物质超标现象严重[1]。在众多污染物中，苯并[α]芘暴露对水生生物的非特异性免疫能力和组织结构均会产生一定程度的负面影响，严重威胁水生生物的生存、进化及繁衍，进而威胁人类生命健康[2]。研究主要对水产品中苯并[α]芘的来源、苯并[α]芘性质及其暴露对水产品的危害进行总结，分析各种苯并[α]芘检测方法的优势和不足之处，对水产品中苯并[α]芘未来检测方法的研究方向进行展望，为水产品质量安全和水产品中苯并[α]芘检测的实际应用提供参考。

1 水产品中苯并[α]芘来源

水产品中苯并[α]芘污染来源主要包括水体污染和食品加工等。

苯并[α]芘通过吸附作用沉积在大气中的颗粒上，而这些颗粒又通过沉降、降水、冲洗等作用进入地面水，造成水体污染。据研究[3]报道，长三角和珠三角地区水体苯并[α]芘的污染程度显著高于其他地区，太湖中的苯并[α]芘污染程度稍重于长江和辽河，海洋中的苯并[α]芘含量明显高于淡水湖。苯并[α]芘的难降解性导致水体中苯并[α]芘的积累不断增多，生物积累作用使得苯并[α]芘的积蓄随水体中水生生物的生长发育不断加强，随后通过生物性迁移、生物放大作用逐渐扩大污染范围，最终危害整个水生生态系统和人类健康[4]。

烟熏和烧烤是水产品常见的加工方式，是将经腌制或熟制后的水产品以烟熏或明火为介质进行热加工。熏烤过程中，苯并[α]芘有可能伴着燃料木炭燃烧产生的烟雾进入到水产品中；与此同时，水产品自身的脂肪、糖等化学物质不完全燃烧、高温裂解，经热聚合反应也会形成苯并[α]芘。研究[5]表明，随着销售时间和贮存时间的延长，苯并[α]芘会由食物表层向内部渗透，时间越长，转移渗透量越大。在烟熏和烧烤过程中发生焦烤或炭化时，苯并[α]芘生成量显著增加[6]。

2 苯并[α]芘的性质及暴露对水产品的危害

苯并[α]芘，是含苯环的稠环芳烃，分子式为C20H12，相对分子质量为252.32。苯并[α]芘是高活性分子，具有很强的致畸性、致癌性和致突变性，被国际癌症研究机构(IARC)列为I类致癌物[7]。研究[8]表明，低浓度苯并[α]芘暴露会使水产品体内自由基的生成与消除失衡，引发机体应激反应，进而对机体产生毒性作用；随着苯并[α]芘暴露浓度继续升高，水产品体内自由基持续积累，机体损伤加重。苯并[α]芘暴露会对水产品肝、肾抗氧化和非特异性免疫能力及组织结构产生一定程度的负面影响[9]。

陈好[10]以贝类马氏珠母贝为研究对象，研究了苯并[α]芘暴露对贝类的毒性效应。结果表明，苯并[α]芘暴露对马氏珠母贝的个体发育、免疫系统、胁迫应答、代谢途径等方面均具有毒性效应，且马氏珠母贝消化腺和鳃组织对苯并[α]芘暴露的响应具有组织特异性。崔倩[11]以海水青鳉为研究对象探讨了苯并[α]芘暴露后青鳉肝细胞产生活性氧的免疫毒性机制，苯并[α]芘暴露产生的活性氧对免疫信号通路NF-κB有抑制作用。李丹妮[12]研究了苯并[α]芘暴露对中华绒螯蟹机体内I相代谢酶CYP基因(CYP2A、CYP2B、CYP4)和II相代谢酶GST基因及其相关酶的响应情况，苯并[α]芘暴露可诱导CYP2A、CYP2B、CYP4基因的表达，并呈现出显著浓度效应和时间效应，苯并[α]芘暴露对中华绒螯蟹的肝组织具有明显的损伤作用。林芳等[13]将翡翠贻贝胚胎暴露于苯并[α]芘中，利用综合生物标志物响应指数对苯并[α]芘暴露的综合毒理效应进行评价。结果表明，苯并[α]芘胁迫显著影响翡翠贻贝胚胎抗氧化酶和非特异性免疫酶的活性。潘鲁青等[14]研究发现，在高浓度的苯并[α]芘暴露下，栉孔扇贝表现出抗雌激素效应而造成生殖毒性。苯并[α]芘暴露能够延缓栉孔扇贝的性腺发育，损伤卵巢。

由此可见，苯并[α]芘是一种在体内反应较为复杂的化合物，苯并[α]芘暴露会造成慢性中毒。此外，水生生物所摄取的苯并[α]芘会发生富集，并在较高级生物体内更高倍数的富集[15]。通过饮食暴露，苯并[α]芘会导致动物脑、肺和结肠的氧化应激[16]，可诱发肺癌和结肠癌，造成遗传毒性。苯并[α]芘暴露不仅对水产品危害非常严重，食用含有苯并[α]芘的水产品还会严重影响人体健康和生命安全。世界各国或组织对食品中苯并[α]芘的残留量进行了非常严格的限制，制定了苯并[α]芘的限量标准。GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量》规定水产动物及其制品(熏、烤水产品)中苯并[α]芘的最大残留限量为5.0 μg/kg，苯并[α]芘的检测是食品质量安全的重点工作。

3 苯并[α]芘的检测方法

3.1 高效液相色谱法

高效液相色谱法(HPLC)是一种较先进的检测方法，可实现对物质的分离、检测和分析[17]。彭小东等[18]以乙腈饱和的正己烷—正己烷饱和的乙腈为萃取试剂，采用液相萃取—反相高效液相色谱法对植物油中苯并[α]芘含量进行测定，检出限为0.40 μg/kg。液相萃取避免了使用固相萃取成本高、自制层析柱柱效不稳定的问题。黄坤等[19]建立了基于HPLC的大米和小麦粉中苯并[α]芘的检测方法。环己烷提取浓缩后用Phenomenex Luna C18色谱柱分离，荧光检测器检测，方法检出限和定量限分别为0.10，0.30 μg/kg。黄鸾玉等[20]建立了基于HPLC荧光法测定水产品中苯并[α]芘的方法，样品以正己烷为提取剂，采用Florisil固相萃取柱净化、蒸发浓缩，荧光检测器检测(激发波长297 nm，发射波长405 nm)，方法最低检测限为0.09 μg/kg。HPLC检测方法准确度高，但是食品样品成分复杂、前处理选择性差、难以有效识别。

杜金凤等[21]建立了超声萃取-HPLC方法测定黑参中的苯并[α]芘。以正己烷为萃取剂，分子印迹固相萃取柱为净化柱，荧光检测器检测(激发波长365 nm，发射波长410 nm)，检出限为0.20 μg/kg。王丽君等[22]建立一种分子印迹固相萃取柱-HPLC测定植物油中苯并[α]芘含量的方法。分子印迹技术(MIT)是模拟酶—底物或抗体—抗原之间的相互作用，对印迹分子进行专一识别的技术。MIT具有预定性、识别性和实用性，在色谱分离和固相萃取等方面被广泛应用[23]。植物油中苯并[α]芘经正己烷溶解，通过分子印迹柱吸附，二氯甲烷洗脱，C18反相色谱柱分离，荧光检测器检测(激发波长384 nm，发射波长406 nm)，检出限为0.10 μg/kg。MIT的引入，使得该方法特异性强，结果稳定。林亚楠等[24]合成了苯并[α]芘分子印迹固相萃取填料，并以此建立了烟熏鲟鱼中苯并[α]芘的超高效液相色谱—串联质谱联用测定方法。基于MIT的HPLC检测方法抗干扰能力强，能选择性提取目标物，与传统HPLC法相比，该方法的检出限更低。

3.2 气相色谱法

气相色谱法(GC)是指用气体作为流动相的色谱法，是检测挥发性有机物的强有力技术手段。质谱分析法(MS)是一种测量离子质荷比(质量/电荷比)的分析方法，通过对试样中各组分离子基团的鉴定可获得极高的灵敏性。将GC和MS有机整合连接起来，能够做到优势互补，实现对复杂化合物有效分离的同时对未知成分进行分析检测[25]。杨玲等[26]对比了GC-MS和HPLC两种方法对苯并[α]芘的检测。两种方法均能很好的满足环境水样中苯并[α]芘的分析要求。王磊等[27]运用在线凝胶渗透色谱(GPC)-GC-MS技术集合选择离子扫描模式，建立了一种花生油样品中苯并[α]芘残留检测的方法。基于GPC对花生油样品进行分离净化，采用GC-MS检测，具有抗基质干扰能力强、灵敏度高、分析速度快的优点。

3.3 表面增强拉曼光谱法

表面增强拉曼光谱法(SERS)是一种利用光的拉曼散射效应来对目标组分进行痕量分析的技术[28-30]。肖海波[31]以制得的苯膦酸锆包金(Au@ZrPP)核壳结构作为SERS基底检测苯并[α]芘。内核纳米粒子电磁场具有表面增强拉曼光谱活性，表层大量苯环与苯并[α]芘分子中苯环存在π—π电子堆积作用，以此对苯并[α]芘进行捕获、预浓缩，降低检出限。肖旺[32]制备了银纳米点阵列SERS活性基底，然后在其表面修饰一层硫醇分子，结合MIT实现了苯并[α]芘的快速分离和检测。王珊[33]以柠檬酸三钠还原氯金酸合成纳米金颗粒，将其用于修饰经氨基改性的硅烷化硅藻土型红色担体，制备了新型SERS基底应用于苯并[α]芘的拉曼光谱检测。与色谱法相比，SERS在检出限或精密度上不具优势，但是SERS可以使用便携式拉曼光谱仪，且测试时间短，有利于实现现场检测[34]。

3.4 酶联免疫吸附分析法

酶联免疫吸附分析法(ELISA)是免疫学检测的重要方法[35]。邓安平[36]通过化学基团修饰技术在苯并[α]芘的3个不同位点末端连接活性羧基基团，以苯并[α]芘—牛血清白蛋白偶合物为免疫原对BALB/c小鼠进行免疫，再将成功免疫的小鼠脾细胞和瘤细胞进行融合，在培养液中培养融合后的细胞，用间接ELISA筛选出合格的抗体并鉴定其特性，建立用于检测苯并[α]芘的ELISA分析法。该方法的检出限为0.02 μg/L，因此高效快速、特异性好、准确度高。

3.5 胶体金免疫层析法

胶体金免疫层析法(GICT)是利用硝酸纤维素膜的层析性能和纳米材料的迁移性实现可视化快速检测的一种技术。刘波等[37]通过合成功能化修饰羧基的苯并[α]芘半抗原，研发了一种基于GICT原理的苯并[α]芘快速检测试纸条，该试纸条检测限可达5～10 ng/mL，且该试纸条与大部分苯并[α]芘结构类似物无交叉反应，可实现对当前食用油中苯并[α]芘的快速、准确判定。

综上所述，高效液相色谱法和气相色谱—质谱联用是直接分析定量法，具有灵敏度高、检出限低的优点，但是分析过程繁琐复杂、工作量大，需要昂贵的仪器和较长的分析周期。表面增强拉曼光谱检测无需样品前处理，但定量结果不准确。免疫分析法基于抗原与抗体的特异性、可逆性结合反应，将抗体作为生物化学检测器对待测物进行分析，是快速筛选定性法，这种方法简单快速、特异性强、灵敏度高，但是综合成本较高，容易出现假阳性。因此，开发出高效且可靠的检测方法并应用于苯并[α]芘的检测刻不容缓。

4 总结与展望

苯并[α]芘具有高度致癌性且化学性质稳定，容易通过各种途径对水产品及其制品造成污染，与苯并[α]芘相关的水产品质量安全问题已引起人们的广泛关注。研究者已经对苯并[α]芘暴露对水产品的毒性效应进行了大量研究，并取得了较大进展，但是有关苯并[α]芘暴露引起的氧化应激作用机理、雌激素效应以及内分泌干扰作用机制等问题仍需要进一步深入研究。

目前常用于检测苯并[α]芘的方法包括色谱法、光谱法和免疫分析法等。色谱法基于苯并[α]芘进行直接分析，准确度高、精密度好，但是需要昂贵的设备，且检测步骤繁琐、耗时；免疫分析法可实现苯并[α]芘的快速可视化检测，但仍需对样品中主要杂质进行分离，且此类检测是基于反应动力学抑制的间接分析法，检测耗时仍然较长，同时无法精确定量；光谱法是基于苯并[α]芘分子结构信息，可实现实时、原位探测，且数据处理简单，灵敏度、准确率高，可满足现场快速检测的需求，但是该方法技术还不够成熟。鉴于水产品基质复杂，上述方法在用于水产品中苯并[α]芘检测时还存在许多问题。随着分析化学技术的不断进步，对于水产品中苯并[α]芘的检测手段，可集中在样品前处理上，配套改进仪器分析条件来提高分离度，以降低检出限。开发设计基于不同机理的水产品中苯并[α]芘快检试剂盒，用于水产品活体现场快检，在水产品流入市场前获得准确结果将是未来发展方向之一。