小麦粉中多环芳烃的污染特征及评价

王峰++张征+++赵春晓++刘佳宁+++孟列群++蔡晶

摘要：优化了小麦粉中多环芳烃（PAHs）的提取方法，利用高效液相色谱法对30份小麦粉样本进行18种PAHs含量测定，以苯并[a]芘毒性为当量因子，分析小麦粉中PAHs污染特征。结果表明，采用正己烷直接提取小麦粉中PAHs，方法简单，提取效果较好。小麦粉中4种PAHs总量范围为0.93～8.64 μg/kg；18种PAHs的总量范围为6.29～80 μg/kg；苯并[a]芘的含量范围为0～1.08 μg/kg。本研究中30份样本均能达到我国国家标准对小麦粉中苯并[a]芘限量要求，均能达到德国安全技术认证（GS认证）对18种PAHs限量要求，但有1份小麦粉超出欧盟[Regulation（EC） No. 835/2011]对苯并[a]芘限量要求，10份小麦粉超出4种PAHs限量要求，对人体存在一定健康风险。污染特征分析表明，虽然小麦粉中PAHs主要由2～3环PAHs构成，但小麦粉的毒性主要是由5～6环PAHs贡献。

关键词：小麦粉；多环芳烃（PAHs）；污染特征；评价

中图分类号： TS207.5文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0323-04

收稿日期：2015-11-15

基金项目：江苏省质监局项目（编号：KJ133810）；江苏省常熟市科技局社会发展项目（编号：CS201306）。

作者简介：王峰（1976—），女，山东淄博人，博士，高级工程师，主要从事食品安全与分析检测工作。E-mail：wdymch05@hotmail.com。多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）是一类由2个及以上苯环组成的持久性有机污染物（POPs），具有致畸、致癌和致突变性[1-3]，美国、欧盟、德国和我国对多环芳烃都有严格要求，但对PAHs种类和和含量要求不相同。欧盟Regulation（EC） NO. 835/2011对谷物及制品限定4种PAHs （∑4PAHs）≤1.0 μg/kg和苯并[a]芘≤1.0 μg/kg[4]；美国将16种PAHs列为优先控制名单[5]；德国GS认证规定与食物接触的材料、直接放入口中的材料中18种PAHs （∑18PAHs） ≤0.2 mg/kg [6]；我国限定谷物及制品苯并[a]芘≤5.0 μg/kg[ 7]。苯并[a]芘是第一个被发现具有致癌作用的PAHs，但采用PAHs总量和苯并[a]芘2项指标，可保证未检出苯并[a]芘的食品，PAHs总量仍在受控范围内，减少由PAHs带来的健康风险，因而越来越多的地区采用双指标评价模式[4]。谷物自然环境生长，沥青路面晾晒，不可避免受到汽车排放的尾气、路面磨损产生的沥青颗粒以及道路扬尘中PAHs的影响[8-9]，作为主要食品的小麦粉受PAHs的影响程度，目前国内鲜有相关报道。因此，本研究以小麦粉为研究对象，在前期研究[10]的基础上，优化小麦粉中PAHs的提取方法，分析小麦粉中PAHs的污染状况和配分模式，以 ∑4PAHs、∑18PAHs和苯并[a]芘含量为评价指标，对小麦粉进行PAHs的风险分析。

1材料与方法

1.1材料与试剂

30个小麦粉样品，均购自超市，产地均为江苏。

18种PAHs混合标准物质：萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并[a]蒽、、苯并[j]荧蒽、苯并[e]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、二苯并[a，h]蒽、苯并[g，h，i]芘和茚并[1，2，3-c，d]芘，浓度均为1 μg/mL，购于美国O2SI公司；乙腈、环己烷：色谱纯，美国Tedia公司；超纯水。

1.2仪器与设备

1260液相色谱仪（HPLC）-二极管阵列检测器（DAD）-荧光检测器（FLD）：美国Agilent Technologies有限公司；超纯水仪：美国Millipore公司；旋转蒸发仪：瑞士BUCHI公司。

1.3方法

1.3.1色谱条件[10]色谱柱：Agilent Eclipse PAH C18柱（46 mm×50 mm，1.8 μm）；柱温：18 ℃；流动相：水和乙腈；梯度洗脱程序；进样量为10 μL；流速：1.0 mL/min；检测器：DAD和FLD串联，DAD的检测波长为230 nm；FLD采用多发射波长模式，将检测波长设为2个通道。荧光检测程序见表1。

1.3.2样品前处理方法称取混合均匀的面粉约5 g，置于50 mL离心管中，加入30 mL正己烷，涡旋1 min。超声提取10 min，以5 000 r/min离心5 min，收集上清液，重复上述提取步骤，合并2次提取液。

直接提取：将2次提取液旋转蒸发近干，加入1 mL乙腈，过0.22 μm的有机相滤膜后，待测。

固相萃取法：将2次提取液，用苯并芘（BaP）专用固相萃取小柱净化。依次分别用5 mL二氯甲烷和正己烷活化小柱，将提取液上样到小柱上，用10 mL正己烷淋洗，用5 mL二氯甲烷洗脱，并收集滤液，于40 ℃氮气吹至近干，加入1 mL乙腈，过0.22 μm的有机相滤膜后，待测。

1.3.3毒性当量的计算以苯并[a]芘的毒性当量因子（toxic equivalency factor，TEF）为1，其他PAHs对人体的危害性与苯并[a]芘进行比较，根据其对人体危害的强弱确定其毒性当量因子，然后将各PAHs的浓度与其毒性等效因子相乘，计算其毒性当量[11-12]。

1.4数据处理

数据处理和统计分析采用Origin 8和SPSS 17.0软件。

2结果与分析

2.1样品前处理方法的优化

采用基质加标方法，在2份空白小麦粉中加入相同含量的18种PAHs标准溶液，分别采用BaP专用柱进行固相萃取净化和直接提取2种方法进行提取净化，所得提取液按照上述色谱条件进行测定。采用正己烷直接提取后得图1-a，采用BaP专用柱进行固相萃取后得图1-b。由图1可看出，过固相萃取小柱后，PAHs的损失高于直接提取的方法。这可能是小麦粉样品中蛋白质和脂肪含量比较少，基质中所含的物质在荧光下干扰较小，采用正己烷直接提取的效果明显好于BaP专用柱，故可以采用直接提取的方法。

2.2小麦粉中各种PAHs的检出情况

按照上述色谱条件和前处理方法，对30份小麦粉进行测定，小麦粉中18种PAHs的检出情况如图2所示。由图2可以看出，小麦粉中Naph、Ant、Fla、Pyr、BaA、CHR、BeP、BbF、BkF和BaP的检出率最高，均达到100%，其次为Ace、Flu、DhA和BgP，检出率均达到93.33%，Acy的检出率最低，30份小麦粉中均未检出。这说明PAHs虽然普遍存在于小麦粉中，但不同种类PAHs对小麦粉的污染程度并不相同。

2.3小麦粉中PAHs的总体污染情况

30份小麦粉中PAHs含量检测结果见表2。由表2可看出，小麦粉中∑4PAHs的浓度范围为0.93～8.64 μg/kg，平均含量为4.17 μg/kg；∑18PAHs的浓度范围为6.29～80 μg/kg，平均含量为28.64 μg/kg；而苯并[a]芘的浓度范围为0～1.08 μg/kg，平均含量为0.29 μg/kg。参照我国GB 2762—2012《食品安全国家标准食品中污染物限量》中规定小麦粉中苯并[a]芘限量指标为5 μg/kg，此次检测的30批次小麦粉均能满足该标准要求。参照德国GS认证的ZEK01.4-08（第一类）要求，∑18PAHs≤0.2 mg/kg，苯并[a]芘≤0.2 mg/kg，此次检测的30批次小麦粉均能达到该标准要求。而参照欧盟Regulation（EC） NO 835/2011对谷物制品中的要求，∑4PAHs≤1.0 μg/kg，苯并[a]芘≤1.0 μg/kg，此次检测30批次小麦粉中，有1批次不能满足该标准中苯并[a]芘的含量要求，有10批次小麦粉不能满足该标准中4种PAHs总量的要求，说明小麦粉中的PAHs存在一定的健康风险。

2.3小麦粉中PAHs的分布特征

小麦粉中不同环数的PAHs的分布情况[13]见图3。按照含量计算（图3-a），2～3环PAHs是小麦粉中PAHs的主要形态，其次为4环，最后为5～6环。通常在环境中，低环（2～3环，LMW）PAHs来源于石油类污染和木柴、煤等在低至中温度范围内的燃烧；高环（4～6环，HMW）PAHs主要来源于化石燃料的高温燃烧[14]。本次研究30份小麦粉中，80%以上的样品中LMW含量占比超过50%；全部样品中HMW含量占比均在35%以下，即小麦粉中检出PAHs以小分子PAHs为主，这说明木柴及煤的低温燃烧可能是影响本次小麦粉中多环芳烃的主要因子。这个结果与中草药中PAHs的组成[14]有一定的类似性。但因为植物体的吸收、富集、传输和代谢转化可能会影响PAHs的组成，因此，小麦粉中的PAHs来源尚需进一步研究。

按照毒性当量浓度所占比例（图3-b）计算，5～6环PAHs是小麦粉中PAHs毒性较高的主要来源，毒性占比在50%以上的样品有80%，2～3环PAHs的含量占比均在10%以下，即小麦粉样品的毒性主要是由5～6环PAHs所作的贡献。导致该现象的原因是大分子PAHs毒性远高于小分子PAHs。

3结论

不经净化采用正己烷直接提取能满足小麦粉中PAHs的提取要求。

PAHs虽然普遍存在于小麦粉中，但不同种类PAHs对小麦粉的污染程度并不相同。部分小麦粉样品中∑4PAHs和苯并[a]芘含量达不到欧盟Regulation（EC） NO.835/2011的限量要求，对人体存在一定健康风险。小分子2～3环的PAHs是小麦粉PAHs的主要构成部分，但小麦粉的毒性主要由5～6环PAHs贡献。

目前江苏省内的小麦粉基本能满足我国对PAHs的限量标准，但距离欧盟标准还有一定差距。我国应该尽快与国际上通用的标准接轨，设定更加合理的苯并[a]芘限量，同时引入PAHs总量来综合评价谷物制品中PAHs的限量，以更好地维护人们的身体健康。

参考文献：

[1]Martorell I，Nieto A，Nadal M，et al. Human exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs） using data from a duplicate diet study in Catalonia，Spain[J]. Food and Chemical Toxicology，2012，50（11）： 4103-4108.

[2]Li G L，Lang Y H，Gao M S，et al. Carcinogenic and mutagenic potencies for different PAHs sources in coastal sediments of Shandong Peninsula[J]. Marine Pollution Bulletin，2014，84（1/2）： 418-423.

[3]江敏，Tuan L H，梅卫平，等. 舟山近海水体和沉积物中多环芳烃分布特征[J]. 环境科学，2014，35（7）：2672-2679.

[4] European Commission. Commission Regulation（EU） No. 835/2011 of 19 August 2011[S]. 2011.

[5]方志青，林野，王娅. 贵州省黔南地区表层土壤中多环芳烃分布特征[J]. 四川师范大学学报：自然科学版，2014，37（3）：380-384.

[6] Zentralstelle der Lander fur Sicherheitstechnik （ALS）. ZEK01.4-08 Testing and evaluation of polycyclic aromatic hydrocarbons（PAH） in the GS-Mark Certification [S]. Central Experience Exchange Office，ZEK： Germany，2011.

[7] GB 2762—2012 食品中污染物限量[S]. 北京：中国标准出版社，2012.

[8]Tuyen L H，Tue N M，Suzuki G，et al. Aryl hydrocarbon receptor mediated activities in road dust from a metropolitan area，Hanoi-Vietnam： contribution of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） and human risk assessment[J]. Science of the Total Environment，2014，491/492（9）： 246-254.

[9]Huang L，Chernyak S M，Batterman S A. PAHs （polycyclic aromatic hydrocarbons），nitro-PAHs，and hopane and sterane biomarkers in sediments of southern Lake Michigan，USA [J]. Science of The Total Environment，2014 ，487（7）：173-186.

[10]王峰，张志杰，林慧，等.高效液相色谱-二极管阵列检测器-荧光检测器法测定植物油中的18种多环芳烃[J]. 食品科学，2014，35（6）：142-145.

[11]宫春波，王朝霞，董峰光，等.食用植物油中多环芳烃的污染情况及健康风险评价[J]. 中国油脂，2013，38（5）：75-79.

[12]Kamal A，Malik R N，Martellini T，et al. Cancer risk evaluation of brick kiln workers exposed to dust bound PAHs in Punjab Province （Pakistan）[J]. Science of the Total Environment，2014，493： 562-570.

[13]崔宗岩，葛娜，曹彦忠，等. 市售植物源中药材的多环芳烃污染现状与评价[J]. 环境化学，2014，33（5）：844-849.

[14]梅卫平，阮慧慧，吴昊，等. 滴水湖水系沉积物中多环芳烃的分布及风险评价[J]. 中国环境科学，2013，33（11）：2069-2074.严娅，李焕荣，李婷，等. 沙棘叶茶微波杀青工艺[J]. 江苏农业科学，2016，44（2）：327-330.