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如何检测食品中二噁英类化合物？

嘉峪检测网 2015-11-16 21:07

摘要介绍了二噁英类化合物的提取和净化方法，综述了近十年来二噁英类化合物的化学分析法、生物检测法、免疫法及其它测定方法，并对我国开展二噁英类化合物的快速分析检测提出了建议和展望。

关键词：食品；二噁英类化合物；痕量；测定；毒性

目前，食品安全是一个世界性问题，随着疯牛病、二噁英、苏丹红、问题奶粉、毒豆角、地沟油等一系列食品不安全事件的发生，人们越来越关注食品安全。由食品污染所导致的疾病已成为全世界最为广泛关注的安全卫生问题之一，食源性疾病的发病率在发达和发展中国家都呈现出上升态势。从上世纪60年代至今，由有“世纪之毒”、“隐形杀手”多种恶名的二噁英引起的污染事件大家都耳熟能详，像美国雏鸡浮脚病事件、越战落叶剂事件、日本米糠油事件、意大利二噁英中毒事件、我国台湾省的二噁英污染事件、比利时肉鸡污染事件及乌克兰总统尤先科“变脸”被确诊为二噁英中毒所致，全球几乎每一个地方都暴露在它的污染之下，连加拿大北极地区的生物都受过二噁英污染[1, 2]。因此，清楚认识和了解二噁英并采取有效防治措施刻不容缓。

1 二噁英类化合物的性质及来源

二噁英类化学物质[3]是指那些能与芳香烃受体（Ah-R）结合，并且导致机体产生各种生物化学变化的一大类物质的总称，主要包括：多氯代二苯并二噁英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)、共平面多氯联苯(简称Co-PCBs)及多溴代二苯并二噁英(PBDDs) [4]。该类物质通常为固体，极难溶于水和酸碱、可溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性和亲脂性物质[5]。他们是目前已知的环境荷尔蒙中毒性最大的一种，毒性因结构不同而有差异，迄今为止发现毒性最强的化合物是2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英（2,3,7,8-TCDD），它比氰化钾要毒100倍以上，已被世界卫生组织判定为一级致癌物[6]。

工业生产过程中副产品的产生及废物焚烧是其主要来源，森林大火和火山爆发为可能的天然来源。二噁英在环境中不容易降解，并具有半挥发性，能够通过大气、沉积物、土壤、食物链传到动物或人类，从而产生“全球蒸馏效应”，也称“蚱蜢跳效应”，被二噁英污染的牧草、谷物或饮水被动物采食后蓄积于动物的脂肪组织里，人吃了受二噁英污染的食品，则对身体有危害，人体摄入的二噁英约90% 来自受环境污染的食物，皮肤和呼吸道吸收也是二噁英进入人体的重要途径，固体垃圾焚烧产生的二噁英伴随着可吸入颗粒进入呼吸道，可经过肺的吸收进入机体[7-11]。

2 二噁英类化合物检测方法

2.1 提取方法

食品中二噁英类化合物的检验属于超痕量级、多组分和前处理复杂的技术，对特异性、选择性和灵敏度的要求极高，因此成为当今食品分析领域的难点。其分析通常分为样品采集、提取、净化和富集、分离和定量分析五个步骤。常用的提取方法可以分为磺化法、碱解法、层析法、索氏提取法、溶剂提取法等。近年来，常用超声提取、超临界流体萃取、加速溶剂萃取、微波提取法代替索式提取技术，不仅缩短提取时间，而且减少有毒溶剂的使用量[12, 13]。

图1 二噁英类化合物的萃取流程图

将干燥后的样品旋转蒸发并将旋转液溶于正己烷中，用无水硫酸钠干燥，然后用旋转蒸发仪蒸发，接着进行净化步骤。萃取和净化流程分别如图 1 和图 2 所示[14]。提取液的净化大多采用柱色谱法，目前主要采用的色谱柱有复合硅胶柱、碱性氧化铝柱和活性炭柱。柱层析往往采取几根层析柱串联的方法[15]，近年来也有用薄层色谱来净化提取物。

图2 二噁英类化合物的净化流程图

2.2 测定方法

1941年Adams等最早报道了二噁英类化学物质检测方法，用于大白兔皮肤检测。他们将2,3,7,8-TCDD涂布于大白兔内耳皮肤，观察它们的炎症反应。1962 年 Jones 和 Krizek 拓展了该方法[14]。根据检测原理不同，可将二噁英化合物的检测方法分为化学分析法、生物检测法、免疫学方法、电化学及激光技术等，其中色谱法是主要的化学分析方法。

2.2.1 色谱法

色谱法有气相色谱法、液相色谱法、胶束电动色谱法、质谱法和及其联用技术。色谱学方法目前国际认可的检测二噁英类化学物质分析的标准方法，主要以高分辨气相色谱与高分辨质谱 (HRGC/HRMS)联用技术为主，该方法可以分为内标法、外标法和同位素稀释法。与内标法和外标法相比，同位素稀释法具有检出限低、选择性好、特异性强的优点，还可以分离该类物质的同分异构体很多优点，能消除内标法和外标法响应不同所带来的误差，但是其样品前处理复杂，样品测试周期长，对操作人员要求高，检测成本高的缺点；另外，检测的方法必须使用标准物质，但目前还有部分标准物质国内外都没有，全球只有少数实验室具备二噁英检测能力，1996 年我国建立第一个二噁英研究实验室。世界上某些国家建立了自己的检测方法，如表 1 所示[16- 19]。

表1 二噁英类化合物的标准监测方法

2.2.1 生物检测法

生物检测法(BDMs)[20, 21]是依据二噁英的毒性作用机制，基于一些关键生物分子(如受体、酶等)识别二噁英类物质的结构特征，或细胞或生物体对二噁英类物质的特殊反应能力。最早建立的生物检测方法是在上世纪世纪 70 年代，通过荧光定量来检测被二噁英诱导产生的多环芳烃酶活力的增加。2000 年美国环保局规定了生物筛选方法；2001 年美国食品及药品管理局把该方法应用到食品中的二噁英的检测；2002 年 7 月欧盟将利用细胞和利用试剂盒的生物检测法作为筛选方法；2004 年日本国土交通省首次公布了河流及湖泊底泥二噁英检测中采用生物检测技术并于 2005 年发布二噁英检测的生物分析方法的检测细节[19]。生物学检测方法虽不能检测二噁英类化学物质的各个成分，但它简便、快速、费用低，并且能更准确地反映二噁英类化学物质对生物体当前以及潜在的作用。由于生物检测方法在灵敏度和精确度上较传统方法稍低，适合于大量样品的筛选和快速半定量检测。常见的生物分析法如表 2 所示[22-27]。

表2 二噁英类化合物的生物检测方法

2.2.3 免疫学方法

免疫法[28]是从二噁英的致毒机理出发，当二噁英类化学物质与细胞接触时，首先会与细胞内的芳香烃受体相结合，然后转移到细胞内，二噁英类化合物在体内和芳香烃受体结合，结合的紧密程度决定其毒性水平，因芳香烃受体是二噁英类化合物发挥毒性作用机制的基础物质，它的被活化程度与该物质毒性一致。用芳香烃受体法测定的是二噁英与芳香烃受体的结合程度，通过芳香烃活化程度的测定来间接的表达二噁英的毒性当量(TEQ)，芳香烃受体是 TEQ 的生物学基础，所以用芳香烃受体法更适用于健康评价[1]。2002 年美国食品及药品管理局规定把酶免疫分析法用于土壤中的二噁英测定[19]。常见的方法有 EROD 细胞培养法、荧光素酶法、EIA 酶免疫法、时间分析荧光免疫法(DELFIA)和通讯基因检测法等，DELFIA 是目前最先进的免疫方法[29-30]。免疫法具有简便快速的优点，但是抗体难于获得且不能检测所有同系物，还可能出现假阳性和假阴性问题，适合于作现场研究，特别是需要得到快速结果的场合。

2.2.4 其它方法

电化学方法用于研究二噁英的电化学性质也有报道，日本学者用电解的方法电解二噁英实验获得成功。二噁英的主要成份氯经电解后，在溶液中形成氯化物或氯离子，该方法简单，使用电压低、生成物的毒性较弱，如进一步电解，可达到无毒化，因而具有广泛应用的可能性。日本大阪大学和大阪激光技术综合研究所开发了激光快速测定的仪器来检测二噁英，利用低能量的激光将食品中的二噁英变成气态，然后再利用高能量的激光让二噁英分子带电，最后根据这些分子在测试装置内移动的时间就可以计算出食品中二噁英的含量[31-33]。

3 结论与展望

随着二噁英的毒性对人体健康的影响越来越受到科学家的重视，而传统的分析方法在选择性和灵敏度上远不能满足对现代食品质量监测的需要。因此，二噁英的分析方法面临着重大的技术挑战，建立快速、准确、灵敏的检测方法是迫切需要解决的难题。化学分析法、生物学方法、免疫学方法及这些方法的联用技术仍然需要完善与创新。直接实时分析-质谱(DART-MS)技术自 2005 年发明以来因具有快速、实时、绿色的优点而得到迅速发展，已经作为一种新的分析技术被快速的应用于药物发现与开发、司法鉴定、材料分析等领域[34-39]。根据需要改进 DART-MS 技术，可以将该方法运用到食品中二噁英类的检测。

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来源：东华理工大学廖桢葳等

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