QuEChERS方法在多环芳烃污染物检测中的应用

摘 要：QuEChERS方法具有快速、简单、便宜、高效及安全等特点，是一种可靠的分析方法，在农药残留分析方面取得了重大进展。QuEChERS方法可有效分析各种化合物，包括复杂基质中的药物、霉菌毒素、多环芳烃等。近年来，随着多环芳烃毒性的研究，由其引起的食品安全问题得到越来越多的关注。本文概述了QuEChERS方法起源、研究过程以及在多环芳烃污染物检测中的应用及优化，以期为QuEChERS方法应用发展提供参考。

关键词：QuEChERS；食品；提取；多环芳烃；应用

Application of the QuEChERS Method in the Detection of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

SHAO Li1， DU Yihui2， WANG Xiao1

（1.Zaozhuang Custom， Zaozhuang 277100， China;

2.Pearl River Fisheries Research Institute， Chinese Academy of Fishery Sciences， Guangzhou 510380， China）

Abstract： QuEChERS method has the characteristics of fast， simple， cheap， efficient and safe. It is a reliable analysis method and has made significant progress in pesticide residue analysis. The QuEChERS method can effectively analyze various compounds， including drugs， mycotoxins， polycyclic aromatic hydrocarbons， etc.in complex matrices. In recent years， with the research on the toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons， the food safety problems caused by them have attracted more and more attention. This paper summarizes the origin， research process， application and optimization of QuEChERS method in the detection of polycyclic aromatic hydrocarbons， in order to provide reference for the application and development of QuEChERS method.

Keyword： QuEChERS; food; extraction; polycyclic aromatic hydrocarbon; application

多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）是一组含有两个或多个芳环的有机化合物，多环芳烃在水中的溶解度较低，并且具有高度亲脂性。多环芳烃是由化石燃料或木材等有机材料不完全燃烧形成的。研究表明，一些多环芳烃具有遗传毒性和致癌作用，2002年，食品科学委员会（Scientific Committee for Food，SCF）评估了33种多环芳烃，其中15种显示出遗传毒性，15种显示对实验动物有致癌作用[1]。欧盟委员会确定了某些食品中苯并[a]芘（Benzo [a] Pyrene，BaP）的最高限量[2]。同时，欧盟委员会制定了一项关于食品中16种多环芳烃数据选择的建议，包括苯并[a]蒽（Benz [a] Anthracene，BaA）、苯并[b]荧蒽（Benzo [b] Fluoranthene，BbF）、苯并[k]荧醌（Benzo [k] Fluoranthene，BkF）、苯并[ghi]芘（Benzo [ghi] Perylene，BghiP）、苯联[a]芘、BaP、苯并菲（Chrysene，CHR）、二苯并[ah]蒽（Dibenz [ah] Anthracene，DBahA）、茚并[1，2，3-cd]芘（IND）、苯并[j]荧蒽（Benzo [j] Fluoranthene，BjF）、环戊基[cd]芘（Cyclopental [cd] Pyrene，CP）、二苯并[ae]芘（Dibenzo [ae] Pyrene，DBaeP）、二苄基[ah]芘（Dibenzo [ah] Pyrene，DBahP）、双苯并[ai]芘（Dibenzo [ai] Pyrene，DBaiP）、二苯并[al]芘（Dibenzo [al] Pyrene，DBalP）和5-甲基chrysene（5MCHR）[3]。2005年，食品添加剂联合专家委员会重新评估了SCF的结果，在已发现的15种多环芳烃中，有13种明显具有遗传毒性和致癌作用[4]，同时，他们还发现了另外一种化合物，苯并[c]氟。2008年，欧洲食品安全局审查了目前15+1种多环芳烃的产生和毒性数据，得出8种PAHs（BaA、BaP、BbF、BkF、BghiP、CHR、DBahA和IND）和4种PAHs（BaA、BaP、CHR和BbF）的总和应被用作食品中多环芳烃致癌作用和遗传毒性的标志[5]。因此，对BaP和PAHs的总和进行了最低限量规定[6]。食品中多环芳烃分析通常包括3个步骤：提取多环芳烃和脂肪、一个或多个净化步骤、检测。由于脂肪等干扰化合物的存在，食品中多环芳烃的分析非常烦琐和耗时，而且方法通常取决于使用的基质。用于多环芳烃分析的样品预处理技术包括皂化[7]之后通过凝胶渗透色谱法或固相萃取法（Solid Phase Extraction，SPE）进行处理或将二者结合使用。提取方法包括微波辅助萃取或加压液体萃取，但仍需要与耗时的净化步骤相结合，如凝胶渗透色谱法或SPE。不同检测方法的原理各不相同，可将液相色谱法（Liquid Chromatography，LC）与荧光检测法（Fluorescence Detection，FLD）或紫外线（Ultraviolet Ray，UV）检测法相结合，将气相色谱（Gas Chromatography，GC）与火焰离子化检测或LC相结合[8-11]。

1 QuEChERS分析方法的应用

QuEChERS分析方法最初用于提取水果和蔬菜中的多种农药残留[12]，包括非极性农药、食品和环境基质中的极性农药[13-14]。QuEChERS方法的特点是使用极性溶剂乙腈、盐来提取含水基质，在乙腈提取液中加入吸附剂进行分散固相萃取去除干扰，旨在简化提取和纯化程序，将检测成本降至最低，并研发出了小型化和自动化装置，使农药残留分析更容易，而传统的提取方法则需要多个步骤，且消耗大量的溶剂和时间[15]。

除多残留农药分析外，QuEChERS方法已稳步扩展，用于分析各种污染物，包括抗生素[16]、激素、真菌毒素[17]、多环芳烃（PAHs）[18]以及食品和环境基质中的几种持久性的有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPS）[19-20]。这是由于QuEChERS方法具有以下优点。①使用QuEChERS方法制备的乙腈基样品可以同时注入GC和LC，由于乙腈与水混溶，可以穿透水基基质提取目标分析物，当添加硫酸镁或氯化钠等盐时，溶剂与水性基质充分分离[21-22]。②QuEChERS方法易于优化，操作步骤相对简单。③QuEChERS是一种绿色、环境友好的分析方法，其萃取效率和纯化效果明显优于其他方法，可以减少常规实验室分析时间和成本[23]。QuEChERS方法可以在不到30 min的时间内从均质样品中提取目标物，在大多数情况下，不需要浓缩步骤，短时间内可轻松实现纯化，不仅操作简单，还提高了从各种食品中回收不同农药的回收率。萃取方法与分析技术平行发展，简化了样品预处理程序，提高了分析准确度和精密度。GC和LC与质谱联用是最广泛的分析技术，可结合QuEChERS和传统方法，用于污染物和多种农药的分析和定量。超高效液相色谱（Ultra Performance Liquid Chromatography，UPLC）与质谱联用已被广泛用于各种食品和环境样品的分析，提高了实验室的检测效率。气相色谱分离仅限于分析挥发性化合物，而液相色谱适用于分析各种化合物，包括热不稳定性化合物和离子化合物，因此液相色谱法更有利于多类农药残留的分析。此外，LC可以与不同的电离技术相结合，如大气压光电离（Atmospheric-Pressure Photoionization，APPI）、大气压化学电离、电子喷雾电离[24-26]。近年，LC和GC结合串联质谱实现了快速分析，QuEChERS技术的发展增加了GC-MS/MS和LC-MS/MS在快速筛查多残留分析检测领域的使用。此外，QuEChERS方法可以提供有效、准确、可重复的结果，且能够快速识别污染物，为消费者提供安全的产品，QuEChERS方法成为最有效的污染物检测方法之一。2009年以来，QuEChERS方法的应用越来越多，大多数研究利用QuEChERS方法研究食品中多种残留农药，少数研究涉及PAHs、制药、POP分析等。因此，本文概述目前关于将QuEChERS方法应用于多环芳烃（PAHs）污染物分析的研究。

2 QuEChERS方法在多环芳烃检测中的应用

PHAs是一大类有机环境污染物，具有诱变和致癌性，已被美国环保局（Environmental Protection Agency，EPA）列为主要检测的重点污染物之一。PHAs通常来自化石燃料的不完全燃烧或自然野火、空气中的气体和颗粒。此外，由于烘焙和烟熏，食品中也经常发现多环芳烃。中国、德国等国家对肉制品中PAHs进行限量，其中《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2022）规定肉类产品中苯并芘的限量为5.0 μg·kg-1；德国对肉制品中苯并芘的限量为1 μg·kg-1；欧盟对熏制肉和肉制品中苯并芘的限量为2.0 μg·kg-1，总PAHs限量为12.0 μg·kg-1[27]。美国环境保护局定义了PAH16，将其作为优先检测的环境污染物。由于PAHs具有毒性，且目标基质中PAHs含量较低，因此准确分析食品和环境中的多环芳烃较为困难。

KRESIMIR等[28]使用优化官方分析化学家协会（Association of Official Agricultural Chemists，AOAC）官方方法2007.01中QuEChERS方法测定传统干发酵香肠中16种多环芳烃的含量。将3 g样品转移到离心管中，并加入3 mL乙腈和3 mL水的混合物，在涡流上剧烈搅拌1 min后，加入3 g无水硫酸镁和1 g无水乙酸钠，然后将样品以3 000 r·min-1离心5 min，将1 mL乙腈上层提取物加入150 mg无水硫酸镁、100 mg伯胺和仲胺（PSA）以及50 mg C18一起转移到5 mL管中，再次以3 000 r·min-1离心5 min，然后取0.5 mL上清液在氮气下蒸发，并用正己烷重构，使用GC-MS分析。NOVAKOV等[29]用QuEChERS方法测定从塞尔维亚超市采集的57份金枪鱼罐头、25份沙丁鱼罐头、16份烟熏芽菜罐头中16种多环芳烃（PAHs）水平，金枪鱼罐头中的PAHs总含量达到17.67 μg·kg-1，沙丁鱼中的PAHs总含量达到15.12 μg·kg-1。一些样品中苯并[a]芘的含量超过了欧洲和塞尔维亚立法规定的限值。DUEDAHL等[30]采用非缓冲提取盐和锆基分散剂（Z-Sep）净化的QuEChERS方法，对鱼类和生大麦中的BaA、BaP、CHR和BbF进行定量。结果显示，4种多环芳烃化合物的定量限（Limit of Quantitation，LOQ）范围为0.14～0.24 μg·kg-1（鱼类）和0.12～0.24 μg·kg-1（生大麦），总回收率在88%～117%，重复性和内部再现性在2.6%～16%。将该方法应用于9个麦芽样品，发现其含有4种PAHs，生大麦的PAHs含量＜0.36 μg·kg-1，泥炭烟熏大麦的PAHs含量＜26 μg·kg-1。对于5种熏制鱼类样本，冷熏制三文鱼的PAHs含量＜0.34 μg·kg-1，热熏制鲭鱼的PAHs含量＜2.24 μg·kg-1。根据欧盟委员会规定的苯并[a]芘最大浓度（2.0 μg·kg-1）和PAHs总和（10 μg·kg-1），该方法能够用于熏鱼中4种PAHs的快速检测和筛选。