苯并[a]芘含量測定的前處理方法研究進(jìn)展

王亞萍

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江富陽 311400)

苯并[a]芘含量測定的前處理方法研究進(jìn)展

王亞萍

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江富陽 311400)

摘要回顧了近年來研究人員在苯并[a]芘檢測過程中的前處理方法的研究概況，對比了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)。苯并[a]芘檢測過程中的前處理方法主要有液液萃取、索氏提取、固相萃取、凝膠滲透色譜凈化、超聲萃取、微波輔助萃取等，檢測涉及的樣品主要為水、油、土壤及各種食品等。每種前處理方法都有一定的適用范圍，在實(shí)際檢測過程中可根據(jù)樣品的性狀以及苯并[a]芘在該樣品中的存在形態(tài)選擇合適的檢測方法。

關(guān)鍵詞苯并[a]芘；含量測定；前處理；研究進(jìn)展

苯并芘(Benzopyrene)是苯與芘稠合而成的一類多環(huán)芳烴，根據(jù)稠合位置的不同，有苯并[a]芘和苯并[e]芘2種異構(gòu)體，其中最常見的是苯并[a]芘[1]。苯并[a]芘主要存在于煤焦油、各類炭黑和煤、石油等燃燒產(chǎn)生的煙氣、香煙煙霧、汽車尾氣中，焦化、煉油，瀝青、塑料等工業(yè)污水中，以及一些受污染的食物、經(jīng)久煉制的食用油中[2]。有研究表明，苯并[a]芘是一種高活性致癌物質(zhì)和致突變原[3-4]，在日光照射下，大氣中的苯并[a]芘化學(xué)半衰期不足24 h，但在沒有日光照射時(shí)為數(shù)日，如在土壤中苯并[a]芘的降解速度8 d為53%～82%。長期生活在含苯并[a]芘的環(huán)境中，會造成慢性中毒，如空氣中的苯并[a]芘是導(dǎo)致肺癌的最重要因素之一[5]。已有動物試驗(yàn)證明，苯并[a]芘具有致癌、致畸、致突變性?？梢姡讲a]芘毒性大、在環(huán)境中廣泛存在，而且較穩(wěn)定，嚴(yán)格控制其在人們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境及食品中的含量非常必要。同時(shí)苯并[a]芘與其他多環(huán)芳烴的含量有一定的相關(guān)性，測定苯并[a]芘的含量可用于估算其他多環(huán)芳烴含量，因此，近年來對苯并[a]芘檢測分析方法的報(bào)道越來越多，特別是在樣品的前處理方面[6-10]。筆者僅對目前國內(nèi)外測定各樣品中苯并[a]芘含量的提取、純化方法予以概述，以期為檢驗(yàn)人員提供更多、更好的檢測方法信息供擇優(yōu)選用，同時(shí)也為研究苯并[a]芘更為便捷的檢測分析技術(shù)、制定相應(yīng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)奠定良好的理論基礎(chǔ)。

鑒于苯并[a]芘所存在的載體的性質(zhì)、形狀各種不同，前處理提取過程差別較大，筆者對當(dāng)前研究較多的幾種前處理方法進(jìn)行了綜述，主要包括液液萃取、索氏提取、固相萃取、超臨界流體萃取、凝膠滲透色譜凈化、微波輔助萃取等。

1液液萃取

通過相似相溶原理，用選定的溶劑分離載體中苯并[a]芘，溶劑必須與被萃取的混合液體不相溶，具有選擇性的溶解能力，而且有好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，通常用到的提取溶劑有石油醚、二氯甲烷、環(huán)己烷、N，N-二甲基甲酰胺等[11-14]。薛鳴等用環(huán)己烷提取黃魚中的苯并[a]芘等多環(huán)芳烴，經(jīng)液相分離、熒光檢測，添加不同濃度的苯并[a]芘的加標(biāo)回收率均在90%左右，且明顯高于超聲波萃取，但又略低于微波輔助萃取[15]。齊邦峰等選用二甲亞砜作為萃取溶劑，提取微晶蠟中微量苯并[a]芘，經(jīng)紫外吸收光譜法測定結(jié)果表明，苯并[a]芘含量在50～3 000 ng/g 的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，方法重復(fù)性好，回收率在97.0%～99.4%[16]。季雨等采用二氯甲烷為萃取溶劑提取并通過薄層色譜分離-熒光分光光度計(jì)測定了柴油機(jī)排微粒中可溶性有機(jī)成分及苯并[a]芘含量[17]。張朝青等采用正己烷提取水中的苯并[a]芘等多環(huán)芳烴，提取液經(jīng)無水硫酸鈉脫水處理、濃縮后直接上液相色譜測定，方法檢出限可達(dá)1 μg/L[18]。在苯并[a]芘的前處理中，采用液液萃取為前處理方法的研究有很多，該方法具有處理量大、分離效果好、回收率高、可連續(xù)操作以及自動控制等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

2索氏提取

該方法主要用來提取固體物質(zhì)中苯并[a]芘，即用溶劑將固體長期浸潤而將所含苯并[a]芘浸提出來，也可叫長期浸出法。楊洪彪等以石油醚為提取劑提取谷物中的苯并[a]芘，經(jīng)索氏提取回流8 h后，用中性氧化鋁凈化，KD濃縮器濃縮經(jīng)液相-熒光檢測器檢測，該法可測定谷物中苯并[a]芘最小含量為90 ng/kg，加標(biāo)回收率在89.5%～102.0%[19]。段家修等采用索氏提取法萃取了柴油機(jī)排氣微粒樣品中的可溶有機(jī)成分，萃取液經(jīng)KD濃縮器濃縮后用紙層析分離其中的多環(huán)芳香烴，最后使用熒光光度計(jì)測出苯并[a]芘的濃度后換算成排氣中的苯并[a]芘的濃度，并得出柴油機(jī)排氣中苯并[a]芘含量比某些國家標(biāo)準(zhǔn)高出數(shù)百倍甚至上千倍，對大氣污染嚴(yán)重[20]。盡管索氏提取法提取效率相對比較高，但由于提取速度慢、時(shí)間長，現(xiàn)在并不常用于苯并[a]芘的測定中。

3固相萃取

固相萃取是一種用途廣泛而且越來越受歡迎的樣品前處理技術(shù)，它建立在傳統(tǒng)的液-液萃取基礎(chǔ)上，結(jié)合物質(zhì)相互作用的相似相溶機(jī)理和目前廣泛應(yīng)用的HPLC、 GC中的固定相基本知識逐漸發(fā)展起來的一種萃取技術(shù)。目前國內(nèi)將該方法應(yīng)用于水中苯并[a]芘提取的研究較多。楊文珍等以C18鍵合相作為固相萃取吸附劑萃取飲用水中苯并[a]芘，對有機(jī)改性劑和抽濾速度對固相萃取效率的影響進(jìn)行研究[21]。在優(yōu)化的固相萃取條件下平均回收率為89%，回收率相對偏差為4.8%。田樹盛采用Blue Rayon人造纖維來富集提取原油-水混合體中的芘、苯并[a]芘，經(jīng)二氯甲烷洗脫，GC-FID檢測，結(jié)果表明，Blue Rayon在大量石油烴類雜質(zhì)的存在下，可以選擇性地富集芘、苯并[a]芘等多環(huán)芳烴，為諸如海洋污染物中及其他環(huán)境中痕量多環(huán)芳烴的監(jiān)測提供了一種有效的富集方法[22]。賈瑞寶等采用C18鍵合相吸附劑富集水中痕量苯并[a]芘，主要考察了水樣中離子強(qiáng)度對及苯并[a]芘濃度對回收率的影響，結(jié)果表明，樣品中氯化鈉的質(zhì)量濃度為10 g/L時(shí)，回收率較好；苯并[a]芘的質(zhì)量濃度在20～1 000 ng/L范圍內(nèi)變化時(shí)，對回收率沒有明顯影響，但隨著樣品中濃度的降低，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸增大[23]。王春華等采用玻璃纖維濾膜富集瀝青加工車間和筑路瀝青施工現(xiàn)場瀝青煙霧中3，4苯并芘，并通過高效液相色譜-熒光檢測器分析，克服了常用的氣相色譜測定樣品組分富集效率低、色譜分離度差的不足，同時(shí)排除了其他芳香烴類化合物的干擾[24]。武曉劍等采用C18固相萃取富集柱分離富集反應(yīng)香精中的苯并[a]芘，經(jīng)液相色譜檢測，并與皂化法的前處理進(jìn)行了比較，得出固相萃取優(yōu)于皂化法[25]。黃鸞玉等采用Florisil固相萃取柱純化樣品，建立了高效液相色譜-熒光法測定水產(chǎn)品中苯并[a]芘的方法，樣品以正己烷為提取劑，凈化、蒸發(fā)濃縮后用流動相溶解，方法最低檢測限為90 ng/kg[8]。賈濤在檢測飼料用油中苯并芘時(shí)采用氧化鋁作為固相萃取材料，結(jié)合液相熒光檢測器進(jìn)行分析測定，檢測的回收率為90.0%～95.3%，回收率標(biāo)準(zhǔn)偏差≤1.1%，苯并芘重復(fù)性試驗(yàn)中變異系數(shù)≤2.03%[26]。固相萃取克服了液液萃取技術(shù)及一般柱層析的缺點(diǎn)，較液液萃取可節(jié)省時(shí)間和溶劑約90%。萃取過程簡單快速、節(jié)省溶劑、重現(xiàn)性好、回收率高，減少了雜質(zhì)的引入，減輕了有機(jī)溶劑對試驗(yàn)人員和環(huán)境的影響。

4幾種提取方法的綜合應(yīng)用

提取樣品中苯并芘方法常被綜合運(yùn)用，取長補(bǔ)短。楊占南等通過先超聲提取，后皂化處理提取了貴陽市油炸食品中的苯并[a]芘，并建立高效液相色譜法測定食用油炸食品中苯并[a]芘的測定方法[27]。蘇旭等以玻璃纖維濾膜采樣，微波萃取洗脫，氮吹濃縮后用高效液相色譜熒光檢測器進(jìn)行空氣中3，4-苯并芘的分離測定，研究結(jié)果表明，微波萃取洗脫效率>95%，方法精密度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.2%～4.4%，檢出限0.01 μg/mL，且該方法溶劑用量少，操作時(shí)間短[28]。王浩等建立了植物油中苯并芘高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測定方法，以乙酸乙酯-環(huán)己烷(1∶1)提取樣品，凝膠滲透色譜凈化，結(jié)果表明，苯并芘在0.3～25.0 μg/kg 范圍內(nèi)呈良好線性，加標(biāo)回收率為80.3%～106.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.0%～10.0%[29]。何智慧等建立了凝膠滲透色譜-氣質(zhì)聯(lián)用法測定卷煙主流煙氣中苯并[a]芘的方法，卷煙煙氣樣品經(jīng)環(huán)己烷超聲萃取，凝膠滲透色譜系統(tǒng)分離純化后，經(jīng)濃縮后用氣質(zhì)聯(lián)用分析測定，并與經(jīng)固相萃取分離純化的樣品進(jìn)行比較，結(jié)果表明，通過GPC系統(tǒng)處理后，卷煙煙氣樣品的干擾峰大大減小，樣品譜圖干凈[30]。

5結(jié)語

關(guān)于苯并[a]芘的提取方法有很多種，每種都有其相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，但也有一定的適用范圍和缺陷。如液液萃取，通常適用于提取液態(tài)樣品中的苯并[a]芘，如水、油，同時(shí)該法所用試劑量大，對環(huán)境產(chǎn)生較大的污染，因此在選擇使用提取劑時(shí)，在保證提取率高的同時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮無毒或低毒、環(huán)保且可重復(fù)利用的萃取劑。索氏提取法提取樣品中苯并[a]芘，提取溶劑可反復(fù)利用，節(jié)省了萃取劑，提升萃取率，但該法相對較為耗時(shí)，僅適用于提取溶解度較小的物質(zhì)中的苯并[a]芘，且當(dāng)物質(zhì)受熱易分解和萃取劑沸點(diǎn)較高時(shí)，不宜用此種方法。固相萃取法提取樣品中苯并[a]芘具有可同時(shí)完成樣品富集與凈化，大大提高檢測靈敏度，比液液萃取更快，更節(jié)省溶劑，可自動化批量處理，重現(xiàn)性好，但固相萃取不適于萃取固體樣品中的苯并[a]芘，對于固體，如塑料制品，必須將其先制備為液體形態(tài)才能進(jìn)行固相萃取操作，這一方面就遠(yuǎn)不如液體萃取簡單方便?？梢?，測定樣品中的苯并[a]芘含量時(shí)，應(yīng)根據(jù)樣品的性狀、苯并[a]芘在該樣品中的存在狀態(tài)，合理地選擇適用的前處理方法。

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Research Advances of Pretreatment Methods for Determination of Benzo(a)Pyrene Content

WANG Ya-ping

(Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang, Zhejiang 311400)

AbstractThe paper reviewed pretreatment methods during benzo(a)pyrene test process, and

analyzed advantages and disadvantages of each method. Pretreatments mainly included liquid-liquid extraction, soxhlet extraction, solid-phase extraction, gel permeation chromatography ultrasonic extraction, and microwave-assisted extraction. The main samples were water, oil, soil, and food etc. Each pretreatment had a certain scope of application, which can be selected according to the sample’s property and benzo(a)pyrene exist state in the sample.

Key wordsBenzo(a)pyrene; Content determination; Pretreatment; Research advance

基金項(xiàng)目浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目(2011R50031)；科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2012GB24320593)。

作者簡介王亞萍(1978- )，女，陜西臨潼人，助理研究員，碩士，從事經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)品的質(zhì)量控制研究。

收稿日期2016-03-18

中圖分類號S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)11-096-03