前處理方法在水產品中持久性 有機污染物檢測中的應用

曹 雪，李文婧，王若超

（山東商業職業技術學院，山東濟南 250100）

持久性有機污染物廣泛存在于自然環境中，通過食物鏈富集于人體脂肪組織，長期積累作用于人體各器官，引起致畸、致癌、致突變等各種危害，嚴重威脅人類健康。水產品是蛋白質的優質來源，其中所含的以DHA、EPA為主的不飽和脂肪酸，對大腦發育及預防心血管疾病有重要作用。作為消費量日益增長的經濟作物之一，水產品中的持久性有機污染物水平也一直居高不下，因此，確保水產品的質量對保證居民飲食安全十分關鍵。目前，水產品中持久性有機污染物的檢測手段以氣相色譜串聯質譜為主，但由于水產品種類眾多，組成成分復雜，質地多樣，脂肪含量高，選擇合適的前處理方法是提高檢測準確度的重要保證。

目前常用的前處理方法多為固相萃取技術、多層硅膠柱吸附、凝膠滲透色譜技術、QuEChERS法以及多種凈化方式聯用。本文將對上述幾種凈化手段進行論述與對比，探索一種相對高效、經濟的前處理方法，能夠適用于多數水產品中持久性有機污染物的檢測。

1 持久性有機污染物

持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是一類以多氯聯苯，多環芳烴等為代表的有機污染物，具有高毒性、生物富集性，能夠遠距離遷移且在環境中長期存在[1]。多數持久性有機污染物沸點較低，能夠以蒸氣形式擴散于環境中，污染水源、土壤及空氣，繼而進入生物體。持久性有機污染物有著很強的親脂疏水性，能在生物體中富集且隨食物鏈放大，最終積累于人體。研究表明，低劑量的持久性有機污染物能引起人體內分泌系統紊亂，也會對免疫系統造成損傷。長期暴露于低劑量的持久性有機污染物，會對人體的生殖系統造成危害，出現致畸現象，也會影響人體的肝腎等器官組織，導致癌癥等病癥的發生[2]。

自20世紀70年代以來，全球各國都在致力于消除持久性有機污染物，但由于其遠距離遷移性和持久性，持久性有機污染物至今還威脅著人類的生存環境與食品安全。近年來，水產品中多次被檢出含有多氯聯苯、多環芳烴、有機氯農藥等持久性污染物，作為人們日常消費的主要食物來源之一，水產品的質量安全決定了人們的健康與社會的發展[3]。為加強水產品中持久性污染物的檢測，保障食品安全，多種檢測手段已應用于不同種水產品的檢測之中。但由于水產品品類多樣，組成成分復雜，且大多數脂類含量較多，選擇合適的前處理方法，對分析對象進行適宜的前處理，排除食品基質的影響，使分析結果更加準確就變得尤為重要。

2 單一前處理方法

2.1 固相萃取及多層硅膠柱吸附

固相萃取技術在污染物檢測前處理中一直發揮巨大的作用，此方法是利用固相萃取劑與檢測物及干擾物之間不同的作用力原理將兩者分開實現凈化[4]。早在1998年HILBERT等人的研究中，固相萃取技術就有著極為重要的應用。由二氧化硅組成的萃取柱能消除大部分樣品基質帶來的影響，使用己烷為流動相，收集不同體積的洗脫液，能將檢測物分離，使各類待測物的回收率達到76%～113%。同樣是利用吸附能力的不同，由多種類型硅膠組成的多層硅膠柱能提高凈化的效率，在水產品檢測中常有應用[5]。在TSUTSUMI等對魚類產品中二噁英的檢測中，先對樣品進行堿消化，經己烷提取，再以硫酸作為預清洗，以1 g硝酸銀硅膠和1 g硅膠組成的多層硅膠柱作為二次清洗的前處理方法能夠去除大量的脂類物質，回收率達到了71%～95%，為富集檢測物提供了良好的環境[6]。在MARTí等的研究中，以50 g 44%硫酸二氧化硅、27 g 22%硫酸二氧化硅、6 g氫氧化鈉二氧化硅和8 g硝酸銀二氧化硅等多重吸附劑組成的硅膠柱能夠起到消解樣品中的脂類物質，極大程度保留檢測物的作用，針對絕大部分的PCBs和PBDEs，回收率可達50%～110%，RSD小于5%，偏差小于10%，污染物檢出限在0.1 pg/g[7]。在ANNIE對魚油中的克隆的檢測中，多層硅膠柱由2 g硝酸銀浸漬二氧化硅、2 g活性二氧化硅、2 g氫氧化鈉浸漬二氧化硅、2 g活性二氧化硅、20 g 44%硫酸浸漬二氧化硅、4 g活性二氧化硅和2 g無水硫酸鈉組成，它能成功減弱魚類產品中脂類物質及其他雜質對檢測物的干擾，使用己烷作為洗脫液，克隆、收集待測物，使其回收率81.5%～88.9%，RSD小于10%，污染物檢出限為384.2 pg/g[8]。

在使用固相萃取或多層硅膠柱吸附進行前處理時，不同性質的二氧化硅常作為吸附劑，己烷常作為洗脫液收集樣品。此方法能提高樣品的回收率，使檢測物大量富集，提高檢測物純度，同時對有機溶劑的消耗較少，簡便快捷。相比于其他前處理手段，固相萃取及多層硅膠柱吸附技術更加成熟而經濟，可針對不同檢測物調節吸附劑的性質，實現多種檢測物的收集富集。然而在水產品檢測中，由于樣品質地的影響，脂肪類物質含量較多，需使用硫酸等進行預處理，或與其他前處理方法加以配合使用，才能夠提高凈化效率，實現檢測物的最大程度富集。

2.2 凝膠滲透色譜技術

凝膠滲透色譜是利用樣品溶液中溶質分子大小的不同，使其通過不通孔徑的柱填料，從而實現分離的一類色譜分離技術，是一種根據檢測物與雜質物理性質不同而進行分離的前處理方法，在水產品中持久性有機污染物的檢測中常有使用[9]。EUNHA等對魚類制品有機鹵素類物質進行檢測，發現凝膠滲透色譜被用于除去樣品中大量脂類， 24 g Bio-Beads SX-3被填充于2 cm×22.5 cm的色譜柱內，使用1∶1體積的乙酸乙酯和環己烷作為流動相，流速控制于 5 mL/min，12.5～22.5 min的洗脫液中即含有待測物質，后對回收率進行測定，平均回收率可達91%，樣品回收率區間為64%～122%，RSD為11%，污染物檢出限為0.44 pg/g,改變流動相的組成、收集不同流出時間的組分可實現對不同污染物的檢測[10]。在LIGUORI等對水產品多環芳烴的檢測中，使用加速溶劑萃取法對樣品進行首次處理，此步驟可去除樣品中大量的脂類物質，初步擺脫樣品基質的干擾，后將樣品溶液進行濃縮，以二氯甲烷為流動相，以5 mL/min的流速使用凝膠滲透色譜對檢測物進行富集，收集12～18 min 的流動相即可獲得大量待測物。此方法下的樣品回收率集中在75%～119%，RSD小于10%，絕大部分的多環芳烴物質回收率在96%～106%，RSD小于5%，檢出限為 1.7 pg/g[11]。在YOU等的研究中，濃硫酸被用于在凝膠滲透色譜后進行進一步的樣品處理，以二氯甲烷為流動相，流速5 mL/min，收集8～12 min的洗脫液后，樣品溶液被加入1 mL的濃硫酸，進行旋轉、離心后保存酸相，使用己烷洗滌即可獲得待測物質。此方法在不同種樣品的回收率區間為67%～144%（絕大部分集中于70%～120%），RSD普遍小于5%，檢出限為5 ng/g[12]。

凝膠滲透色譜作為一類以物理性質分離檢測物與雜質的色譜分離技術，不會破壞樣品中的物質、使用時簡單方便、柱填料可反復使用，減少了材料的消耗。在使用凝膠滲透色譜進行前處理的過程中，改變流動相性質或收集不同組分即可對不同種類的污染物進行富集，因而在非目標分析中，凝膠滲透色譜可用于收集和發現食品中的其他污染物，尤其是一類對化學品較敏感，使用化學試劑進行前處理容易將其分解的污染物。但凝膠滲透色譜同時還具有耗時長、消耗試劑多、柱填料價格較高、分離純化效率有限等缺點，對于分子量相差較大的雜質及檢測物，凝膠滲透色譜能很好地實現分離與富集，但對于分子量相差較小的溶質，此種凈化手段在使用上仍有一定局限性。

2.3 QuEChERS法

QuEChERS作為一種近年來新興的前處理方法，目前被廣泛地應用于各類食品的檢測之中，QuEChERS具有快速、簡便、高效、準確等特點，能處理成分較為復雜的樣品。QuEChERS在檢測水產品中的持久性有機污染物時一直都有十分重要的應用。在房翠蘭等人對水產品多環芳烴的檢測中，使用了QuEChERS結合超聲法進行檢測物的提取與純化。20 mL乙腈與5 g樣品通過渦旋混勻來進行提取，6 g無水硫酸鎂及1.5 g無水乙酸鈉被加入其中，渦旋后超聲處理再進行離心脫水，取上清液后使用乙腈定容。使用佛羅里硅土和C18組成小柱，將樣品清液加入小柱后用乙腈洗脫，洗脫液通過旋蒸濃縮后即可得到富集后的待測物。此方法線性相關系數在0.982以上，回收率在86%～110%，日內精密度小于4%，日間精密度小于3.5%，具有極好的重復性及精密度[13]。萬譯文等使用QuEChERS對水產樣品進行前處理，2 g樣品，5 mL超純水和15 mL乙腈使用渦旋混合儀進行混合，6 g無水硫酸鎂及1.5 g無水乙酸鈉被用于脫水處理，經超聲、離心后取8 mL上清液，0.5 g無水硫酸鎂、 0.5 g C18和0.2 g中性氧化鋁被依次放入裝有提取液的離心管中，混勻、離心后取5 mL上清液進行氮吹，再加1 mL乙腈進行溶解。此方法的樣品檢出限在0.5～5.0 mg/g，回收率在71.8%～98.8%，RSD為1.7%～9.2%，具有較好的精密性[14]。在王正全等的實驗中，2.50 g樣品、150 mg無水硫酸鎂、75 mg氯化鈉、5 mL二氯甲烷-正己烷（1∶1）被放入離心管中混合，經超聲提取后離心處理，取1 mL上清液。25 mg硅藻土和50 mg PSA被加入至上清液中，渦旋混勻后離心，取上清液待測。此方法建立的線性回歸方程相關系數為0.995 2～0.999 5，檢出限在6～30 ng/kg，針對不同檢測物，回收率范圍相差較大，為22%～121%，大多數集中于80%～120%[15]。

多數的QuEChER前處理都使用乙腈作為提取劑，使用無水硫酸鎂作為脫水劑進行脫水，C18、PSA則為常用的凈化劑。使用QuEChERS對成分復雜樣品進行前處理，能提高分析的精密度與準確度，且有著較高的樣品回收率。各類試劑的使用量較少，成本低、污染小。對于水產品這類樣品成分復雜、脂類含量較多的樣品，QuEChERS能夠大大減少樣品基質帶來的影響，使檢測物充分富集純化。

3 多種前處理方法聯用

由于水產品含大量的脂肪及蛋白質等物質，樣品基質復雜，無法通過一次凈化手段將雜質去除，富集大量待測物質。因此，多種前處理手段聯合應用，能夠大大提升水產品中持久性有機污染物的分離純化效率。在施致雄等人的研究中，就使用了凝膠滲透色譜及多層硅膠柱吸附共同對魚肉及魚油食品進行前處理。使用50 g Bio-Beads SX3為填料，以乙酸乙酯-環己烷（1∶1）為流動相，以5 mL/min的速度進行洗脫，收集20～40 min的流出組分并加以旋蒸，后加入2 mL正己烷待下一步凈化。在1.5 cm×10 cm的玻璃柱中依次填入1 cm高無水硫酸鈉、1 g中性硅膠、3 g酸化硅膠、1 g中性硅膠及1 cm高無水硫酸鈉，用正己烷預洗后將上一步洗脫液加入其中凈化，先以正己烷 20 ml進行洗脫，再使用正己烷-二氯甲烷（1∶1）20 mL進行洗脫，旋蒸、氮吹并加入正己烷復溶。此方法的平均回收率在71.1%～121.4%，RSD為2.96%～13.31%[16]。在KAZUHIKO等人對魚肝油產品中PCBs的研究中，使用了凝膠滲透色譜及固相萃取兩種前處理方式對樣品進行雜質去除及檢測物富集。使用以丙酮-環己烷（3∶7）為流動相的凝膠滲透色譜體系對樣品進行洗脫，前70 mL洗脫液用以除去大量脂類物質，收集后70 mL洗脫液進行旋蒸干燥。后將樣品溶液轉移至含有3 g酸化硅膠的柱內進行固相萃取，使用正己烷為流動相，收集30 mL后濃縮至4 mL，再使用10 mL的二甲基亞砜提取樣品3次，加水結合二甲基亞砜，使用正己烷提取3次，最后將樣品溶液濃縮至50 μL。該方法下的PCBs回收率在80%～110%，標準差小于5%，檢出限范圍在0.05～0.5 ng/g[17]。

綜上所述，使用多種前處理方法的水產品多為脂類或其他物質含量較多的魚油類制品，由于樣品雜質較多且組成復雜，需要更加高效及強力的手段將其去除。多種方法聯用能夠有效提高樣品的回收率，使后續的檢測更加準確，但同時增加了成本，也增加了操作的復雜度。

4 結語

水產品作為一類組成復雜，脂類和蛋白質含量較多，干擾物質較難去除的食品，其前處理程度對后續檢測起到關鍵的影響。對于持久性有機污染在水產品中含量的測定，目前常用的前處理方法多集中在固相萃取或QuEChER法，它們既能保證檢測物能夠有效富集純化，又簡便經濟。凝膠滲透色譜多用于處理雜質含量相對較少的水產品，或用于非目標分析。對于雜質較多且難于去除的水產品，如魚油制品，多種前處理方法的聯用可以有效提高純化的效率，使后續檢測更加準確。