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如何檢測食品中二噁英類化合物？

嘉峪檢測網 2015-11-16 21:07

摘要介紹了二噁英類化合物的提取和凈化方法，綜述了近十年來二噁英類化合物的化學分析法、生物檢測法、免疫法及其它測定方法，并對我國開展二噁英類化合物的快速分析檢測提出了建議和展望。

關鍵詞：食品；二噁英類化合物；痕量；測定；毒性

目前，食品安全是一個世界性問題，隨著瘋牛病、二噁英、蘇丹紅、問題奶粉、毒豆角、地溝油等一系列食品不安全事件的發生，人們越來越關注食品安全。由食品污染所導致的疾病已成為全世界最為廣泛關注的安全衛生問題之一，食源性疾病的發病率在發達和發展中國家都呈現出上升態勢。從上世紀60年代至今，由有“世紀之毒”、“隱形殺手”多種惡名的二噁英引起的污染事件大家都耳熟能詳，像美國雛雞浮腳病事件、越戰落葉劑事件、日本米糠油事件、意大利二噁英中毒事件、我國臺灣省的二噁英污染事件、比利時肉雞污染事件及烏克蘭總統尤先科“變臉”被確診為二噁英中毒所致，全球幾乎每一個地方都暴露在它的污染之下，連加拿大北極地區的生物都受過二噁英污染[1, 2]。因此，清楚認識和了解二噁英并采取有效防治措施刻不容緩。

1 二噁英類化合物的性質及來源

二噁英類化學物質[3]是指那些能與芳香烴受體（Ah-R）結合，并且導致機體產生各種生物化學變化的一大類物質的總稱，主要包括：多氯代二苯并二噁英(PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(PCDFs)、共平面多氯聯苯(簡稱Co-PCBs)及多溴代二苯并二噁英(PBDDs) [4]。該類物質通常為固體，極難溶于水和酸堿、可溶于大部分有機溶劑，是無色無味的脂溶性和親脂性物質[5]。他們是目前已知的環境荷爾蒙中毒性最大的一種，毒性因結構不同而有差異，迄今為止發現毒性最強的化合物是2,3,7,8-四氯代二苯并二噁英（2,3,7,8-TCDD），它比氰化鉀要毒100倍以上，已被世界衛生組織判定為一級致癌物[6]。

工業生產過程中副產品的產生及廢物焚燒是其主要來源，森林大火和火山爆發為可能的天然來源。二噁英在環境中不容易降解，并具有半揮發性，能夠通過大氣、沉積物、土壤、食物鏈傳到動物或人類，從而產生“全球蒸餾效應”，也稱“蚱蜢跳效應”，被二噁英污染的牧草、谷物或飲水被動物采食后蓄積于動物的脂肪組織里，人吃了受二噁英污染的食品，則對身體有危害，人體攝入的二噁英約90% 來自受環境污染的食物，皮膚和呼吸道吸收也是二噁英進入人體的重要途徑，固體垃圾焚燒產生的二噁英伴隨著可吸入顆粒進入呼吸道，可經過肺的吸收進入機體[7-11]。

2 二噁英類化合物檢測方法

2.1 提取方法

食品中二噁英類化合物的檢驗屬于超痕量級、多組分和前處理復雜的技術，對特異性、選擇性和靈敏度的要求極高，因此成為當今食品分析領域的難點。其分析通常分為樣品采集、提取、凈化和富集、分離和定量分析五個步驟。常用的提取方法可以分為磺化法、堿解法、層析法、索氏提取法、溶劑提取法等。近年來，常用超聲提取、超臨界流體萃取、加速溶劑萃取、微波提取法代替索式提取技術，不僅縮短提取時間，而且減少有毒溶劑的使用量[12, 13]。

圖1 二噁英類化合物的萃取流程圖

將干燥后的樣品旋轉蒸發并將旋轉液溶于正己烷中，用無水硫酸鈉干燥，然后用旋轉蒸發儀蒸發，接著進行凈化步驟。萃取和凈化流程分別如圖 1 和圖 2 所示[14]。提取液的凈化大多采用柱色譜法，目前主要采用的色譜柱有復合硅膠柱、堿性氧化鋁柱和活性炭柱。柱層析往往采取幾根層析柱串聯的方法[15]，近年來也有用薄層色譜來凈化提取物。

圖2 二噁英類化合物的凈化流程圖

2.2 測定方法

1941年Adams等最早報道了二噁英類化學物質檢測方法，用于大白兔皮膚檢測。他們將2,3,7,8-TCDD涂布于大白兔內耳皮膚，觀察它們的炎癥反應。1962 年 Jones 和 Krizek 拓展了該方法[14]。根據檢測原理不同，可將二噁英化合物的檢測方法分為化學分析法、生物檢測法、免疫學方法、電化學及激光技術等，其中色譜法是主要的化學分析方法。

2.2.1 色譜法

色譜法有氣相色譜法、液相色譜法、膠束電動色譜法、質譜法和及其聯用技術。色譜學方法目前國際認可的檢測二噁英類化學物質分析的標準方法，主要以高分辨氣相色譜與高分辨質譜 (HRGC/HRMS)聯用技術為主，該方法可以分為內標法、外標法和同位素稀釋法。與內標法和外標法相比，同位素稀釋法具有檢出限低、選擇性好、特異性強的優點，還可以分離該類物質的同分異構體很多優點，能消除內標法和外標法響應不同所帶來的誤差，但是其樣品前處理復雜，樣品測試周期長，對操作人員要求高，檢測成本高的缺點；另外，檢測的方法必須使用標準物質，但目前還有部分標準物質國內外都沒有，全球只有少數實驗室具備二噁英檢測能力，1996 年我國建立第一個二噁英研究實驗室。世界上某些國家建立了自己的檢測方法，如表 1 所示[16- 19]。

表1 二噁英類化合物的標準監測方法

2.2.1 生物檢測法

生物檢測法(BDMs)[20, 21]是依據二噁英的毒性作用機制，基于一些關鍵生物分子(如受體、酶等)識別二噁英類物質的結構特征，或細胞或生物體對二噁英類物質的特殊反應能力。最早建立的生物檢測方法是在上世紀世紀 70 年代，通過熒光定量來檢測被二噁英誘導產生的多環芳烴酶活力的增加。2000 年美國環保局規定了生物篩選方法；2001 年美國食品及藥品管理局把該方法應用到食品中的二噁英的檢測；2002 年 7 月歐盟將利用細胞和利用試劑盒的生物檢測法作為篩選方法；2004 年日本國土交通省首次公布了河流及湖泊底泥二噁英檢測中采用生物檢測技術并于 2005 年發布二噁英檢測的生物分析方法的檢測細節[19]。生物學檢測方法雖不能檢測二噁英類化學物質的各個成分，但它簡便、快速、費用低，并且能更準確地反映二噁英類化學物質對生物體當前以及潛在的作用。由于生物檢測方法在靈敏度和精確度上較傳統方法稍低，適合于大量樣品的篩選和快速半定量檢測。常見的生物分析法如表 2 所示[22-27]。

表2 二噁英類化合物的生物檢測方法

2.2.3 免疫學方法

免疫法[28]是從二噁英的致毒機理出發，當二噁英類化學物質與細胞接觸時，首先會與細胞內的芳香烴受體相結合，然后轉移到細胞內，二噁英類化合物在體內和芳香烴受體結合，結合的緊密程度決定其毒性水平，因芳香烴受體是二噁英類化合物發揮毒性作用機制的基礎物質，它的被活化程度與該物質毒性一致。用芳香烴受體法測定的是二噁英與芳香烴受體的結合程度，通過芳香烴活化程度的測定來間接的表達二噁英的毒性當量(TEQ)，芳香烴受體是 TEQ 的生物學基礎，所以用芳香烴受體法更適用于健康評價[1]。2002 年美國食品及藥品管理局規定把酶免疫分析法用于土壤中的二噁英測定[19]。常見的方法有 EROD 細胞培養法、熒光素酶法、EIA 酶免疫法、時間分析熒光免疫法(DELFIA)和通訊基因檢測法等，DELFIA 是目前最先進的免疫方法[29-30]。免疫法具有簡便快速的優點，但是抗體難于獲得且不能檢測所有同系物，還可能出現假陽性和假陰性問題，適合于作現場研究，特別是需要得到快速結果的場合。

2.2.4 其它方法

電化學方法用于研究二噁英的電化學性質也有報道，日本學者用電解的方法電解二噁英實驗獲得成功。二噁英的主要成份氯經電解后，在溶液中形成氯化物或氯離子，該方法簡單，使用電壓低、生成物的毒性較弱，如進一步電解，可達到無毒化，因而具有廣泛應用的可能性。日本大阪大學和大阪激光技術綜合研究所開發了激光快速測定的儀器來檢測二噁英，利用低能量的激光將食品中的二噁英變成氣態，然后再利用高能量的激光讓二噁英分子帶電，最后根據這些分子在測試裝置內移動的時間就可以計算出食品中二噁英的含量[31-33]。

3 結論與展望

隨著二噁英的毒性對人體健康的影響越來越受到科學家的重視，而傳統的分析方法在選擇性和靈敏度上遠不能滿足對現代食品質量監測的需要。因此，二噁英的分析方法面臨著重大的技術挑戰，建立快速、準確、靈敏的檢測方法是迫切需要解決的難題。化學分析法、生物學方法、免疫學方法及這些方法的聯用技術仍然需要完善與創新。直接實時分析-質譜(DART-MS)技術自 2005 年發明以來因具有快速、實時、綠色的優點而得到迅速發展，已經作為一種新的分析技術被快速的應用于藥物發現與開發、司法鑒定、材料分析等領域[34-39]。根據需要改進 DART-MS 技術，可以將該方法運用到食品中二噁英類的檢測。

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來源：東華理工大學廖楨葳等

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