苯並芘

苯並芘（benzopyrene，簡稱B（a）P），是一種由5個苯環構成的多環芳烴，其分子式為C20H12，分子量為252.30，常溫下為無色至淡黃色針狀晶體（純品），性質穩定，沸點310～312℃ ，熔點178℃ ，不溶於水，微溶於乙醇、甲醇，溶於苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、丙酮等有機溶劑中。日光和熒光都使其發生光氧化作用，臭氧也可使其氧化。

苯並芘在工業上無生產和使用價值，一般只作為生產過程中形成的副產物隨廢氣排放。最早於1933年，英國科學家J.W.Cook 等人從瀝青中分離得到苯並芘純品，合成證明了其化學結構，並進行動物實驗，誘導小鼠產生了皮膚癌，由此，苯並芘被確認為是第一個化學環境致癌物。

主要有1，2-苯並芘、3，4-苯並芘、4，5-苯並芘等十多種多環芳香烴。其中1，2-苯並芘最初由煤焦油中分離出來，為深黃色晶體，熔點179～179.3℃。煤、石油、褐煤、頁岩等燃燒或蒸餾時，都能產生1，2-苯並芘，被煤煙污染的空氣和吸煙產生的煙霧中也可以檢查出1，2-苯並芘，1，2-苯並芘有強烈的致癌作用。 3，4-苯並芘是由5個苯環構成的多環芳烴，是1993年第一次由瀝青中分離出來的一種致癌烴。環境中3，4-苯並芘主要來源於工業生產和生活中煤炭、石油和天然氣燃燒產生的廢氣，機動車輛排出的廢氣，加工橡膠、熏制食品以及紙煙與煙草的煙氣等。大氣中致癌物質有3，4-苯並芘、二苯並芘等十多種多環芳香烴。由於3，4-苯並芘較為穩定，在環境中廣泛存在，並與其他多環芳烴化合物的含量有一定相關性，而且它對多種動物器官都有致癌作用，所以都把3，4-苯並芘作為大氣致癌物質的代表。隨著城市大氣污染的增加，呼吸道癌症發病率、肺癌死亡率顯著增加。 3，4-苯並芘是一種很強的環境致癌物，可誘發皮膚、肺和消化道癌症，是環境污染主要監測項目之一。 4，5-苯並芘是1，2-苯並芘的同分異構體，沒有致癌作用。

苯並芘在環境中存在廣泛，來源主要有兩個方面: 一是工業生產和生活過程中煤炭、石油和天然氣等燃料不完全燃燒產生的廢氣，包括汽車尾氣、橡膠生產以及吸煙產生的煙氣等，通過對水源、大氣和土壤的污染，可以進入到蔬菜、水果、糧食、水產品和肉類等人類賴以生存的食物中；二是食物在熏制、烘烤和煎炸過程中，脂肪、膽固醇、蛋白質和碳水化合物等在高溫條件下會發生熱裂解反應，再經過環化和聚合反應就能夠形成包括苯並芘在內的多環芳烴類物質，尤其是當食品在煙熏和烘烤過程中發生焦糊現象時，苯並芘的生成量將會比普通食物增加10～20倍。

食品中苯並（a）芘的來源主要有以下幾種途徑：

經熏烤、烘烤形成的熏烤製品有熏魚片、熏紅腸、熏雞及火腿等動物性食品。烘烤製品有月餅、麵包、糕點、烤肉、烤雞、烤鴨及烤羊肉串等食品。熏烤、烘烤常用的燃料有煤、木炭、焦炭、煤氣和電熱等。由於燃燒產物與食品直接接觸，而導致煙塵中的苯並（a）芘直接污染食品。有人對木材燃燒時所產生的高溫裂解產物進行了分析，發現在所有的燃燒溫度下均可產生苯並（a）芘。另外，由於烘烤溫度高，食品中的脂肪、膽固醇等成分，可在烹調加工時經高溫熱解或熱聚，形成苯並（a）芘。據研究報道，在烤制過程中動物食品所滴下的油滴中苯並（a）芘含量是動物食品本身的10倍~70倍。當食品在煙熏和烘烤過程發生焦烤或炭化時，苯並（a）芘生成量將顯著增加，特別是煙熏溫度在400℃~1000℃時，苯並（a）芘的生成量可隨著溫度的上升而急劇增加。如當澱粉加熱至390℃時可產生0.7μg/kg的苯並（a）芘，加熱至650℃時可產生7mg/kg的苯並（a）芘。

飼料作為人類食物鏈中的重要一環，其主要污染源頭表現為原料污染、飼料配方污染、飼料生產污染和飼料銷售污染等。當動物的飼料被苯並（a）芘污染后，動物長期食用這種飼料，其體內的苯並（a）芘通過富集作用在體內逐漸蓄積，用這類動物製成的肉品、乳製品及禽蛋類食品會在不同程度上遭受苯並（a）芘的污染，人類通過食物鏈的富集作用，也會受到一定程度的危害。

有些設備管道和包裝材料中含有苯並（a）芘，如在採用橡膠管道輸送原料或成品時，橡膠的填充料碳黑和加工橡膠時用的重油中均含有苯並（a）芘，當液體食品如醬油、醋、酒、飲料等經過這些管道輸送時，苯並（a）芘有可能轉移到食品中，尤其是將橡膠管長期浸泡在食品中的危害性更大。包裝糖果、棒冰、麵包等要用蠟紙，礦蠟中苯並（a）芘的含量較高。食品加工機械用的潤滑油中苯並（a）芘含量高，若密封不好，潤滑油滴入后也會使食品受到污染。

煙熏、烘烤的動物性食品，苯並（a）芘最初主要附著於食品的表層，深度不超過1.5 mm 的皮層內含量為總量的90%左右。隨著貯存時間的延長，苯並（a）芘可向食品的深部滲透，存放40d后內層的含量可升高至總量的 40%~45%，從而產生更為嚴重的污染。

重工企業生產碳黑、煉油、煉焦、合成橡膠、燒瀝青等行業的廢水及廢氣中含有大量苯並（a）芘，這些廢水排入江、河、湖、海，通過食物鏈將苯並（a）芘積累於水產品中，據調查某地的鰻魚體內苯並（a）芘含量為 1.0 μg/kg~2.7 μg/kg。另外，瀝青中苯並（a）芘含量為2.5%~3.5%，燒瀝青和噴灑瀝青時會有大量苯並（a）芘散發到空氣中，可對環境和食品造成污染。糧食、菜籽在柏油公路上晾曬，溫度較高時熔化的柏油可附著在糧食上，可導致苯並（a）芘含量顯著增加。

苯並芘的存在對人體健康有著巨大的威脅，首先它是強致癌類物質的代表，最早於 1775 年倫敦市煙囪清掃工人陰囊癌高發開始，苯並芘的致癌性逐漸受到關注。之後，研究人員對動物採用口服、靜脈注射、吸入、氣管滴注等方式給葯，證明苯並芘還可引發 肺癌、胃癌、膀 胱 癌 及 消 化 道 癌 等 多 種 癌症。苯並芘還具有致畸性和致突變性，它能通過母體經胎盤影響子代，從而引起胚胎畸形或死亡以及幼仔免疫功能下降等。致突變性和致癌性緊密相關，致癌性強的，大多都有較強的致突變性，在Ames實驗及其它細菌突變、細菌 DNA 修復、姐妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類細胞培養及哺乳類動物精子畸變等實驗中苯並芘均呈陽性反應。最值得一提的是，苯並芘的毒性具有長期和隱匿的特性，當人體接觸或攝入苯並芘后即便當時沒有不適反應，但也會在體內蓄積，在表現出癥狀前有較長的潛伏期，一般為20～25 年，同時也會使子孫後代受到影響，有些科學家甚至擔心苯並芘會阻斷人類的進化。

苯並（a）芘對人類和動物來說是一種很強的致癌物質，最初發現其可導致皮膚癌，后經深入研究發現對機體各臟器如肺、肝、食道、胃腸等均可致癌。苯並（a）芘是最早發現的致癌物質，自1775 年報道英國煙囪清潔工陰囊癌的發病率高這一現象以來，經多年的研究證明苯並（a）芘是一種主要的致癌因素。動物試驗表明小鼠經口給予苯並（a）芘，總量為1mg 的胃癌誘癌率為47.8%，總劑量為10 mg的誘癌率高達70%。根據流行病學調查，長期食用熏制食品與某些瘤腫發生有一定關係，海邊居民因食用大量鹹魚及熏魚，其胃腸道和呼吸道的癌症發病率較內陸高3倍；冰島的胃癌死亡率為125.5人 / 10 萬人，可能與該地區居民喜吃煙熏食品有關；日本也是胃癌發病率很高的國家，一些居民有在炭火上烤魚吃的習慣。苯並（a）芘引起癌症的潛伏期很長，一般為20年~25年，發病年齡在40歲~45 歲。現已有許多材料證實，大氣中苯並（a）芘的濃度與肺癌發病率有關。德國有報道大氣中苯並（a）芘濃度為10 μg/100 cm~12.5 μg/100 cm時，居民肺癌死亡率為25人/10 萬人；當苯並（a）芘濃度達到17μg/100 cm~19 μg/100 cm，居民肺癌死亡率為35人/10 萬人~ 38人/10 萬人。分析認為，如40年內進食苯並（a）芘總量達80000μg，就有可能致癌。

所謂的致突變性是環境中某些外界因素在一定條件下引起機體的遺傳物質發生突然的根本的變異性能。這種突變造成遺傳物質複製錯亂，有時可引起形態和結構及功能的改變，導致遺傳缺陷和疾病。常用的化學物致突變方法有細菌回復突變試驗、鼠傷寒沙門菌回變試驗（Ames 試驗）、微核試驗、染色體畸變試驗和程序外DNA合成試驗。苯並（a）芘同時也具有致突變作用，在 Ames 實驗及其他細菌突變、細菌DNA 修復、姐妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類細胞培養及哺乳類動物精子畸變等實驗中均呈陽性反應。

據有關資料顯示，BaP在哺乳動物體內的代謝和降解產物主要是：1，2-二羥基-1，2-二氫苯並芘，9，10-二羥基-9，10-二氫苯並芘，6羥基苯並，3羥基苯並芘，1，6-二羥基苯並芘，3，6-二羥基苯芘，苯並芘二酮，苯並芘-3，6-二酮（IRPTC）。另外還有苯並芘-1，6-二酮，11羥基苯並芘，苯並芘-7，8-二氫二醇（Lehr.R.E.1978）。

BaP在大氣中的化學半衰期在有日光照射下少於1天，沒有日光照射時要數天，水體表層中的BaP在強烈照射下半衰期為幾小時至十幾小時。眾多研究實驗表明，中高濃度苯並芘（10-200mg/kg之間）的生物降解為零級反應，42天降解約80%的苯並芘。

在水體，土壤和作物中BaP都容易殘留。許多國家都進行過土壤中BaP含量調查，殘留濃度取決於污染原的性質與距離，在繁忙的公路兩旁的土壤中BaP含量為2.0mg/kg，在煉油廠附近土壤中是200mg/kg；被煤焦油，瀝青污染的土壤中，可以高達650mg/kg，食物中的BaP殘留濃度取決於附近是否有工業區或交通要道。進入食物鏈的量決定於烹調方法，不適當的油炸可能使BaP含量升高，但進入人體組織后，分解速度比較快。水中的BaP主要是由於工業“三廢”排放。殘留時間一般不太長，特別在陽光和微生物影響下，數小時內就被代謝和降解。水生生物對BaP的富集係數不高，在0.1μg/L濃度水中魚對BaP的富集係數35天為61倍，清除75%的時間為5天。

BaP存在於煤焦油、各類炭黑和煤、及焦化、煉油，瀝青、塑料等工業污水中。肉和魚中的BaP含量取決於烹調方法，水果、蔬菜和糧食中的BaP含量取決其來源。主要來自洗刷大氣的雨水水中的BaP以吸附於某些顆粒上、溶解於水中和呈膠體狀態等三種形式存在，其中大部分吸附在顆粒物質上。日光照射下，大氣中的BaP化學半衰期不足24小時，沒有日光照射為數日。水中的BaP在強烈日光照射下半衰期為幾小時至十幾小時，土壤中BaP的降解速度8天約為53%～82%；對酸鹼較穩定，日光照射能促使分解，速度加快。水體，進入人體后，分解速度比較快。水中的BaP主要來自工業排放。BaP被認為是高活性致癌劑，但並非直接致癌物，必須經細胞微粒體中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。BaP不僅廣泛存在於環境中，而且與其它多環芳烴的含量不一定的相關性，長期生活在含BaP的空氣環境中會造成慢性中毒。許多國家的動物實驗證明，BaP具有致癌、致畸、致突變性。危險特性，遇明火、高熱可燃。受高熱分解放出有毒的氣體。燃燒（分解）產物：完全燃燒得到水和二氧化碳、成分未知的黑色煙霧。不完全燃燒就有有毒的一氧化碳。

由於苯並芘來源廣泛，其危害性又比較大，目前，國內外關於苯並芘的檢測方法多種多樣，但其主要採用熒光分析法、高效液相色譜法、聯用技術及免疫學檢測法等，以下是對常用檢測方法的分析介紹。

該方法具有檢測限低、靈敏度高、選擇性好等優點，常用於痕量分析，是目前國際上公認的比較準確的方法。GB/T5750.8－2006規定用紙層析－熒光分光光度法測定生活飲用水及其水源水中苯並芘，先將樣品用有機溶液或皂化提取，再液－液分配或色譜凈化，然後在乙醯化濾紙上分離苯並芘，由於其在紫外燈照射下呈現紫色熒光，將分離後有苯並芘的濾紙剪下，使用溶劑浸泡，最後用熒光分光光度計測熒光強度與標準比較定量。該法的最低檢測質量為0.07ng，若取500mL水樣測定，該法最低檢測質量濃度為1.4ng/L。

高效液相色譜法是目前應用範圍最廣的色譜分析法，首先選取合適的液體作為流動相，採用高壓輸液系統，將流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內各成分被分離，再進入檢測器進行檢測，從而實現對試樣的分析。目前，我國檢測動植物油中苯並芘主要採用GB/T 22509－2008（3）中規定的反相高效液相色譜法，但該法存在操作繁瑣、回收率不穩定、對試劑和人員要求較高等問題，而本法主要通過對樣品前處理進行研究和比較，確立前處理條件，運用高效液相色譜分離，利用熒光檢測器進行檢測，建立一種便捷、準確的檢測植物油中苯並芘含量的方法。

氣相色譜（Gas chromatography，GC）具有極強的分離能力，而質譜（Mass Spectrometry，MS）具有極高的靈敏性，對未知物有獨特的定性能力，將GC和MS通過介面連接起來，彼此揚長避短，GC將混合物分離成單組分后再進入MS進行分析檢測，從而能夠快速簡便的實現對複雜化合物的分離和檢測。

ELISA檢測法是免疫學檢測的重要方法，其原理是將抗原或抗體吸附在固相載體的表面，再將其與酶標記的二抗結合，根據加入底物的顏色反應來判定實驗結果。

減少環境污染，食品中苯並芘的污染源主要來自於環境；改進食品加工方法，熏制和烘烤食品時，改進燃燒過程，避免食品直接接觸炭火，改進熏煙工藝等；去毒，對已經造成苯並芘污染的食品可採取不同的措施去毒，如活性炭吸附去毒；制定食品中苯並芘的限量標準。

日常飲食中減少苯並芘的危害，要做到以下幾點：遠離油炸、熏烤攤點，外出吃燒烤選通風、抽氣條件好的店；油炸、熏烤食物要限量食用，最好搭配青菜；烤肉時選用烤箱，注意控制溫度，千萬不要烤糊；

煎炸時最好用棕櫚油和動物油，其次是花生油和米糠油，溫度控制在160～180℃，炸至淡黃色就好，還要即時清理油中殘留的碎屑；炒菜時抽油煙機要早開晚關，炒完一個菜要即時刷鍋。

同時，在生活也要注意以下幾點：最好不要在瀝青馬路上晾曬糧食，因為太陽照射產生的高溫會使瀝青中的有害物質釋放出來，吸附在糧食上面；一定要少抽煙，最好是戒煙，一包煙大約含有0.32μg的苯並芘，日積月累，其危害可是不容小覷。

GB2762－2005 對食品中的污染物制定了限量標準，其中苯並芘的限量標準是: 熏烤肉為5μg /kg；植物油為 10μg/kg；糧食為5μg/kg，這和歐盟、世界衛生組織制定的標準基本一致。同時，可以借鑒歐盟食品安全監控的成功經驗，健全完善我國的食品安全監控法規體系，建立食品安全監控檢測網路，加快我國食品安全監控信息平台建設步伐。

（1）防止包裝材料自身污染。如被煙熏過的包裝箱紙板以及一些被苯並芘污染的材料製成的包裝材料，還有一些包裝材料中有石蠟成分，一定要使用純凈度較高和食用級別的石蠟原料，一些包裝紙中含有石墨成分，容易造成對食品污染。

（2）注意衛生。貯藏運輸過程中，避免外來污染，如注意運輸工具的清潔衛生及貯藏環境的衛生，盡量避免廢氣廢煙污染。

最具代表性的吸附劑是活性炭，吸附性能相當好，但是以活性炭作為苯並芘吸附劑，要達到食品級要求，成本比較高，僅適用液態氣態物料，適用範圍具有局限性，推廣難度較大。利用微生物吸附劑較為經濟實惠、綠色環保，乳桿菌可以用作生物脫除劑來減少澱粉食物中的苯並芘。