五氯酚及其鈉鹽的樣品前處理方法和殘留檢測技術研究進展

劉泊麟, 倪 玲, 鐘 建, 汪立平, 謝 晶, 王正全*,

(1. 上海海洋大學 食品學院，上海 201306；2. 農業農村部水產品貯藏保鮮質量安全風險評估實驗室 (上海)，上海 201306；3. 上海水產品加工及貯藏工程技術研究中心，上海 201306)

0 引言

五氯酚 (pentachlorophenol, PCP) 及五氯酚鈉(sodium pentachlorophenol, PCP-Na) 統稱為PCPs，在殺蟲、抗菌、除草和木材防腐等方面效果良好，曾經廣泛用于魚塘養殖水的消毒、釘螺的清除、加工木材以及皮革的防腐中[1]。中國自1958 年以來，主要將五氯酚以鈉鹽的形式作為血吸蟲病防治手段用于殺滅血吸蟲的中間宿主，并持續幾十年在長江中下游多個省 (市) 的稻田和池塘中播撒使用[2]。PCP 與PCP-Na 在合適的酸堿環境中可以相互轉換，化學性質穩定，降解周期長，是一類持久性強、難降解的環境污染物[3]。PCPs 易蓄積在水體環境及沉積物中，對水環境污染時間長，常在地表水、地下水、養殖水和水體沉積物中檢出，并通過水生食物鏈對人類健康造成潛在危害[4-7]。

研究發現，近十年來中國多地河流水環境中均存在五氯酚，其中長江及沿長江流域的洞庭湖、鄱陽湖五氯酚殘留量較高，并且五氯酚污染范圍有從主要的江河、湖泊等向沿海海域蔓延的趨勢[8]。如江蘇省的魚、蝦、蟹、青蛙和甲魚等生物樣品中五氯酚濃度范圍在0.5～61 ng/g ww (wet weight: 濕重)之間，平均值為5.2 ng/g ww[9]，青島嶗山灣海蚌中五氯酚含量為4.5 pg/g lw (lipid weight: 脂重)[10]，珠江口的魚、蝦、蟹、牡蠣樣品均檢出五氯酚，其中在貝類中的含量范圍在3.0～7.0 ng/g lw 之間[11]。此外，PCPs在畜禽類動物[12]、食品接觸類紙、木制品[13]甚至在人體血液[14]、尿液[15]等組織中都有檢出。殘留在環境中的PCPs可從呼吸道、消化道及皮膚等途徑進入生物體內，通過生物富集作用進入食物鏈[16]，例如PCPs進入水產品、家畜、家禽、乳牛等動物體內，造成魚、肉、蛋、乳等動物源性食品中殘留物陽性檢出[12,17]。PCPs 通過食品進入人體后，經血液循環至全身各組織器官，可抑制磷酸化過程，與細胞原漿中蛋白質發生化學反應形成不溶性蛋白質，從而使細胞失去活性[18]。此外，PCPs 還具有致癌性[19]、內分泌干擾作用[20]、細胞毒性[21]、發育毒性和遺傳毒性[22]等潛在危害。因此，研究環境水中五氯酚殘留檢測方法對水產品安全具有重要意義。

了解國內外PCPs 的有關規定，分析并比較PCPs 的檢測方法，能為檢測和控制PCPs 提供相關研究依據和理論支持，便于對PCPs 進行管控。《國家食品安全監督抽檢實施細則 (2020 年版)》規定，畜禽肉及其副產品、水產品 (貝類和其他水產品未涉及) 必須檢測PCPs[23]，說明PCPs 的監控仍是中國最關注的食品安全風險因子之一，有必要對其相關研究進行綜述。

1 五氯酚及其鈉鹽的國內外管理標準

1.1 中國的五氯酚及其鈉鹽管理情況

1991 年，國家環保局發布的中國“水中優先控制污染物黑名單”把五氯酚列為監控對象[24]。2002年6 月，中國實行的《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002) 把五氯酚列為生活飲用水地表水源地特定項目，并規定標準限量值為0.009 mg/L[25]。2007 年7 月，中國實行的《生活飲用水衛生標準》(GB5749—2006) 把五氯酚列為檢測指標，其規定限值同為0.009 mg/L[26]。

在食品安全方面，中國高度重視動物源性食品中五氯酚鈉殘留可能引發的食品安全問題。2002年4 月，中華人民共和國農業部公告第193 號發布了《食品動物禁用的獸藥及其它化合物清單》，其中包括五氯酚鈉，要求停止五氯酚鈉殺螺劑的原料藥及其單方、復方制劑產品的經營和使用，以確保動物源性食品安全[27]。2002 年12 月，中華人民共和國農業部公告第235 號發布《動物性食品中獸藥最高殘留限量》，其中規定五氯酚鈉為禁止使用的獸藥，并且在所有動物源性食品中不得檢出[28]。2002 年農業部發布的行業標準《無公害食品漁用藥物使用準則》(NY 5071—2002) 中明確規定五氯酚鈉為禁用漁藥[29]。2019 年12 月，中華人民共和國農業農村部公告第250 號發布了新修訂的《食品動物中禁止使用的藥品及其他化合物清單》，其中依舊禁止在食品動物中使用五氯酚鈉[30]。在國家市場監管總局發布的2020 年食品安全監督抽檢計劃中，畜禽肉及副產品、淡水產品和海水產品的檢測項目中均要求抽檢五氯酚鈉 (以五氯酚計)[31]。

在環境保護方面，2008 年中華人民共和國環保總局發布了第一批“高污染、高環境風險”產品名錄，其中PCPs 因生產殘余物、生物毒性、運輸困難、劇毒、難降解等特點而被列入名單中[32]。

1.2 國外五氯酚及其鈉鹽的管理情況

2001 年5 月23 日，中國簽署了《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》，該條約把五氯酚列為持久性有機污染物 (POPs)，隨即中國通過法律禁止或限制使用五氯酚[33]。2002 年，歐洲理事會ResAP 規定五氯酚在紙制食品包裝材料中的最大殘留限量 (MRL) 為0.15 mg/kg[34]。2010 年，美國環境保護署 (EPA) 將五氯酚列為優先控制的環境有機污染物和POPs，并制定了美國地表水中五氯酚的MRL 值為0.27 μg/L，規定五氯酚僅限于在木材防腐中使用[35]。2014 年，國際癌癥研究機構 (IARC) 將五氯酚列為2B 類致癌物[36]。自2014年開始，國際生態紡織品標準Oeko-Tex Standard 100 限制五氯酚在生態紡織品中使用[37]。2017 年10 月27 日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中，確定五氯酚為一類致癌物[38]。

2 五氯酚及其鈉鹽在不同基質中的檢測方法

中國對PCPs 的檢測制訂了嚴格的標準。在國家標準和行業標準中分別制定了在不同環境、不同樣品中PCPs 殘留的檢測方法。表1 匯總了相關標準。

表1 不同基質中五氯酚及其鹽類的相關標準匯總Table 1 Summary of relevant standards for pentachlorophenol and its salts in different matrices

續表1Table 1 (Continued)

在針對動物源性食品樣品中PCPs 殘留分析的國家標準GB 297008—2013 中，規定采用氣相色譜-質譜法進行檢測，前處理操作較為復雜，需進行衍生化處理，且規定的適用范圍較小；而在GB 23200.92—2016 中，規定采用應用更為廣泛的液相色譜-質譜法檢測，前處理操作簡單，適用范圍較廣，方法定量限達1.0 μg/kg。在針對固體樣品中PCPs 殘留分析的國家標準GB/T 22808—2008 和GB/T 25002—2010 中，規定采用氣相色譜法檢測，樣品經水相提取后進行衍生化處理，檢出限較高。GBZ/T 300.9—2017 中規定了氣體樣品，如分析空氣中氣溶膠態和蒸氣態共存的PCPs 時的檢測方法，由于需要收集的樣品體積較大，檢測過程易受空氣中共存的六六六和3-氯酚等物質的干擾。除了國家標準，依據文獻報道的關于含有PCPs 樣品的前處理方法配套相應的最佳檢測分析方法，可以獲得比國家標準更靈敏的PCPs 檢測方法，簡述如下。

2.1 五氯酚及其鈉鹽測定的前處理方法

2.1.1 固相萃取法 固相萃取法 (SPE)[39-43]是通過選擇性吸附或選擇性洗脫，實現分離、凈化、富集的前處理方式，具有較好的選擇性。如陳彥宏等[40]和曾濤等[39]分別使用Oasis MAX 和SLC型固相萃取柱凈化，測定了動物源食品中痕量PCPs殘留。但SPE 法的操作相對繁瑣，且需專門固相萃取設備。

2.1.2 液液萃取法 傳統液液萃取法 (LLE)[44-48]操作簡單。李啟等[45]和馬飛攀等[47]分別使用不同比例的有機相萃取劑對水樣品或固體樣品中殘留的PCPs 萃取并檢測，但試劑用量大，易對環境造成二次污染。

2.1.3 QuEChERS 法 QuEChERS 法是利用吸附劑填料與基質中的雜質相互作用，吸附雜質從而達到除雜凈化的目的。該方法消耗有機溶劑少，污染低且易操作，準確度和精密度較高，并且使用方便、節省、高效，有成熟的商品化試劑包方案，正逐漸用于動物源性食品的樣品前處理[5,49-51]。黃建芳等[49]采用QuEChERS 法實現了大批量快速測定PCPs 及其他藥物多殘留的同時檢測。

2.1.4 固相微萃取法 固相微萃取法 (SPME) 是基于SPE 法開發出的集萃取、凈化、濃縮、解吸于一體，不用洗脫溶劑的前處理技術，具有分析快速、操作簡單等特點。張博等[52]和莊立等[53]采用SPME 法測定了尿液中五氯酚。但SPME 萃取頭使用次數有限，造價昂貴，且重復性較差，因此不適合于大批量樣品的檢測。

2.1.5 加速溶劑萃取法 加速溶劑萃取法 (ASE)是利用高溫和高壓物理因素，從而增加PCPs 在溶劑中的溶解度，適用于木材及木制品、紙制品等固體樣品中PCPs 的萃取[54-55]。

2.1.6 頂空法 使用頂空法 (HS) 測定五氯酚時，檢出限較高，不適用于樣品中微量五氯酚的分析[56-57]。

2.1.7 超聲波和微波輔助萃取法 超聲波 (UE) 和微波輔助萃取法 (ME) 是常用的輔助萃取方法。馬亮等[58]使用UE 輔助萃取，測定了土壤中的PCPs含量或殘留量；趙國徽等[59]使用ME 提取法測定了皮革中五氯酚含量。該類方法適合于紡織品、皮革、木材及木制品等固體樣品中PCP 的萃取。

2.1.8 離子液體法 離子液體法是最新開發出的用于復雜基質樣品中進行PCPs 的痕量分析時富集與凈化前處理的方法。該方法采用由正負離子組成、室溫下呈液態的新興萃取分離試劑。陳曉紅等[60]使用兩親性聚離子液體膜測定了水中五氯酚的含量；閔劍青等[61]使用[C4mim][PF6]離子液體測定了環境水中五氯酚的含量；胡慶蘭[62]使用自制離子液體固相微萃取涂層分析了人體尿液中的五氯酚。該方法具有不易揮發、溶解力強、環境友好等特點，有較好的應用潛力。

2.1.9 分子印跡法 分子印跡法 (MIT) 是使用擁有特異性結合位點的聚合物，其對模板分子的功能基團、分子尺寸、空間結構等具有記憶功能，可以根據預定的選擇性和高識別性進行分子識別。王新鑫等[63]使用五氯酚分子印跡氨基功能化磁性復合材料富集，測定了海水中的氯酚類污染物。該法特異性強，穩定性好，使用壽命長，有機溶劑用量小，在對復雜基質中目標物的富集與凈化方面具有良好的應用前景，利用MIT 進行靶向分離，或純化食品中的PCPs 將是新的研究方向。

2.2 五氯酚及其鈉鹽分析檢測方法

檢測PCPs 常用的儀器分析檢測方法包括：分光光度法[64]、氣相色譜法 (GC)[15,65-67]、氣相色譜-串聯質譜法 (GC-MS/MS)[44,68,69]、液相色譜法(LC)[13,70]、液相色譜-串聯質譜法 (LC-MS/MS)[14,71-73]、表面增強拉曼光譜法 (SERS)[16]、免疫分析法[74-76]和電化學分析法[77-78]等。

目前實驗室中PCPs 的主流分析方法為色譜法。PCPs 極性強，沸點較高，不易氣化，在使用GC 和GC-MS 進行測定時，需要額外增加衍生化步驟，將其轉化為容易氣化的非極性五氯苯乙酸酯，操作繁雜耗時，并且在南方潮濕地區失敗率極高[15,44,65-69]。LC 法存在基質干擾多、基線難以穩定、定性定量能力不足等缺點，可能有一定的假陽性[13,70]。LC-MS/MS 法特異性強，基線噪音低，出峰靈敏度高，且前處理無需衍生化，可以利用保留時間、特征碎片離子及離子對、離子豐度等多途徑輔助定性、優化定量，缺點是設備昂貴[14,71-73]。以上方法在分析動物源性食品以及液體基質、固體基質等非動物源性樣品中PCPs 的實際應用情況見表2 和表3。

表2 動物源食品中五氯酚及其鈉鹽的檢測方法Table 2 Detection method of pentachlorophenol and its sodium salt in food of animal origin

續表2Table 2 (Continued)

表3 非動物源食品樣品中五氯酚及其鈉鹽的分析方法Table 3 Analytical method of pentachlorophenol and its sodium salt in food samples of non-animal origin

SERS 主要是通過金屬表面局部電磁場的物理增強效應，或金屬與分子間化學作用導致極化率改變的化學增強機制來增強表面拉曼光譜，從而使靈敏度大幅提升。張瀘文等[7]應用SERS 技術建立了一種水產品流通過程養殖水中五氯酚殘留量的快速測定方法，檢出限為0.5 μg/mL。測定快速、操作方便、靈敏度高是SERS 的優勢，但其基底選擇性小、易受熒光成分干擾、需構建化學計量學模型，應用受限[2, 16]。

近年，膠體金免疫層析法 (GICA) 和酶聯免疫法 (ELISA) 也應用于動物源食品中PCPs 的分析，利用其抗原抗體特異性反應原理，已開發出應用于PCPs 的快檢試劑盒。如劉歡等[74]通過制備抗五氯酚鈉單克隆抗體，利用ELISA 技術研制了一種快速檢測魚、蝦肉中的五氯酚鈉的試劑盒，檢出限為0.75 μg/kg，該試劑盒的標準曲線范圍為0.05～4.05 μg/L，相對標準偏差小于10%，穩定性良好；羅曉琴等[75]利用GICA 技術，研制的五氯酚檢測試紙條在豬、雞、魚、蝦肉中五氯酚的檢出限為1 μg/kg，在水質中的檢出限為1 μg/kg，檢測時間為15 min，假陽性率和假陰性率均為0。免疫分析法具有特異性強、反應結果快、操作簡單等特點，適合用于現場的初步快速檢測[74-76]。

電化學分析法靈敏度高，成本低，儀器小型化。周敏等[77]利用五氯酚鈉對CdTe 量子點增敏的魯米諾-高碘酸鉀堿性體系發光體系具有猝滅效應的原理，建立了測定環境水樣和黃土樣中五氯酚鈉的分析方法，檢出限為6.5 × 10-5g/L。朱翔等[78]采用電化學法還原石墨烯，成功構建了安培型電化學傳感器用于包裝紙中五氯酚鈉的快速檢測。電化學分析法在現場快速檢測方面也具有一定的潛力。

分光光度法在測定PCPs 時操作簡單、速度快、分析儀器便宜，但靈敏度低，易受干擾，目前在實際測定中已極少應用[64]。

2.3 動物源性食品、液體基質、固體基質樣品中五氯酚及其鈉鹽測定方法匯總

動物源性食品中含有較多蛋白質、脂肪、色素、糖類等雜質，若樣品前處理不干凈，不僅會降低目標物的提取效率，還極易污染檢測設備，更會影響分析結果的準確性。目前，動物源性食品中檢測PCPs 常用的前處理技術包括SPE 和QuEChERS，少部分方法中使用LLE。分析方法主要包括GC、LC、GC-MS、LC-MS/MS 及免疫分析法等。其中夏寶林等[42]使用增強型除脂(EMR-Lipid) 分析了動物源性食品中五氯酚的殘留，覆蓋的基質廣，方法檢出限范圍低；王連珠等[12]采用改良的QuEChERS 前處理技術結合UPLC-MS/MS 分析技術，建立了動物源性食品中痕量五氯酚及其鈉鹽的測定方法，定量限較低(S/N＞10) 為1.0 μg/kg，應用基質范圍也較廣，方法適用性等綜合應用效果佳。動物源食品基質中PCPs 測定的實際應用情況匯總見表2。

目前，對于環境水及液體樣品中五氯酚的殘留檢測常采用分光光度法、GC、LC、GC-MS、LC-MS/MS 和SERS 技術等，所涉及的前處理 (富集凈化) 方法包括LLE、SPE、SPME、HS、MIT和離子液體等。五氯酚鈉對吸血蟲中間宿主釘螺的滅殺，及在皮革、木材的防腐等方面效果較好，因此易在動物源食品、紡織品、皮革[101]、木材及木制品[103]和紙制品[102]等固體樣品中被檢出，進而有一定的幾率與人體接觸并進入人體。其中紙制品、食品包裝紙、木砧板和木筷子等是在我國使用頻率較高的廚房用具和餐具，其殘留的PCPs 有可能會遷移到食品中繼而發生富集，并可能與不同食品基質發生化學反應，對食品安全造成一定影響。因此，研究木材及木制品、紙制品、皮革等固體樣品中PCPs 的殘留檢測方法，對于食品安全同樣具有重要意義[101,103,108]。目前，固體樣品中PCPs 的常用檢測方法包括GC、GCMS、LC、LC-MS/MS 和電化學法等。前處理技術包括SPE、LLE、UE 和ME 等。萬譯文等[91]采取SPE 法富集凈化漁業水體，建立了五氯酚的LC-MS/MS 分析方法，檢出限和定量限分別為0.05 μg/L 和0.1 μg/L，是較好的針對液體基質中五氯酚的檢測方法；王成云等[101]采用苯基固相萃取柱結合UPLC/Orbitrap HRMS 技術，分析了紙制品中的五氯酚，定量限為1.0 μg/L，是較好的針對固體基質的檢測方法。液體樣品和固體樣品等非動物源性食品樣品分析方法的實際應用情況見表3。

3 結論與展望

中國曾在多個行業中廣泛使用PCPs，并且至今尚未完全杜絕其違法應用，其殘余物仍然危害食品安全。然而，在測定食品基質中PCPs 的殘留量時，前處理普遍存在以下問題：復雜耗時、溶劑耗費量大、大批量同時測定耗費人力、基質組成復雜及定性定量結果差等。傳統的樣品前處理方法如LLE、SPE 法可有效檢測PCPs，但消耗試劑需要大量使用，不符合綠色發展的新要求。針對多樣品種類、基質背景干擾大、色素成分復雜的動物源性食品檢測效率低。近年來，QuEChERS、SPME、MIT 和離子液體等新興的樣品前處理技術具有靈敏度高、選擇性強、有機溶劑用量少等優點，能有效減少基質干擾，符合綠色環保發展的要求，是未來樣品前處理技術的發展趨勢。利用這些新技術，可對樣品大批量處理，把檢測范圍從食品中的PCPs 檢測擴展到氯酚的殘留檢測，實現動物源性食品中氯酚殘留的高通量篩查和快速檢測，進而提高食品安全監測效率，擴大基礎樣品檢測數。

在儀器分析方法選用方面，GC-MS/MS 和HPLC-MS/MS 是實驗室最常用的檢測PCPs 的技術，檢測結果精準可信，特別適合農獸藥的多殘留檢測，但儀器昂貴，技術要求高，耗時久，不利于現場快速檢測。在進行日常監管海量的樣品抽查工作時，以免疫學、電化學分析技術為基礎的試紙條和試劑盒等快速分析檢測方法可以有效滿足現場初篩和快速判定等要求，縮小可疑陽性樣品范圍，減少大型儀器設備消耗。因此，目前檢測PCPs 的發展趨勢為：首先進行現場快速檢測篩查，然后針對初篩可疑樣品，送檢實驗室中使用高精確度儀器設備精準定性定量分析，給出合理解釋與最終結果。具體方法的選用需要考慮不同樣品基質差異，在對樣品前處理的提取、凈化、富集和分析檢測技術上進行平衡與選擇，挑選最適合的前處理方式以及最優的儀器條件，建立起高效、靈敏、快速的PCPs 殘留檢測方法。