[科普中國]-苯并芘

苯并芘（Benzopyrene）是一種含苯環(huán)的稠環(huán)芳烴。苯環(huán)的稠合位置不同，苯并芘分為兩種，苯并[a]（1，2-苯并芘）芘和苯并[e]芘（4，5-苯并芘）。常見的是苯并[a]芘，英文縮寫B(tài)[a]P，CAS號為50-32-8，化學(xué)式為C20H12，分子量為252.31。常溫下狀態(tài)為黃色粉末，熔點為179℃，溶解度方面難溶于水，微溶于甲醇、乙醇，易溶于苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醚、氯仿、二甲基亞砜等有機(jī)溶劑。1最初由煤焦油中分離得到，從煤煙、焦油、瀝青、香煙煙霧中都可以查出，有強(qiáng)烈的致癌作用，可以誘發(fā)肺癌，其在大氣中的含量已經(jīng)列入環(huán)境監(jiān)測的常規(guī)項目。4，5-苯并芘 (苯并[e]芘) 是1，2-苯并芘的同分異構(gòu)體，存在于煤煙和焦油中。2

苯并芘簡介理化性質(zhì)苯并芘（benzopyrene，簡稱B（a）P），是一種由5個苯環(huán)構(gòu)成的多環(huán)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(zhì)穩(wěn)定，沸點310～312℃ ，熔點178℃ ，不溶于水，微溶于乙醇、甲醇，溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑中。日光和熒光都使其發(fā)生光氧化作用，臭氧也可使其氧化。3

苯并芘在工業(yè)上無生產(chǎn)和使用價值，一般只作為生產(chǎn)過程中形成的副產(chǎn)物隨廢氣排放。最早于1933年，英國科學(xué)家J.W.Cook 等人從瀝青中分離得到苯并芘純品，合成證明了其化學(xué)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行動物實驗，誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生了皮膚癌，由此，苯并芘被確認(rèn)為是第一個化學(xué)環(huán)境致癌物。4

常見種類主要有1，2-苯并芘、3，4-苯并芘、4，5-苯并芘等十多種多環(huán)芳香烴。其中1，2-苯并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、頁巖等燃燒或蒸餾時，都能產(chǎn)生1，2-苯并芘，被煤煙污染的空氣和吸煙產(chǎn)生的煙霧中也可以檢查出1，2-苯并芘，1，2-苯并芘有強(qiáng)烈的致癌作用。 3，4-苯并芘是由5個苯環(huán)構(gòu)成的多環(huán)芳烴，是1993年第一次由瀝青中分離出來的一種致癌烴。環(huán)境中3，4-苯并芘主要來源于工業(yè)生產(chǎn)和生活中煤炭、石油和天然氣燃燒產(chǎn)生的廢氣，機(jī)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(zhì)有3，4-苯并芘、二苯并芘等十多種多環(huán)芳香烴。由于3，4-苯并芘較為穩(wěn)定，在環(huán)境中廣泛存在，并與其他多環(huán)芳烴化合物的含量有一定相關(guān)性，而且它對多種動物器官都有致癌作用，所以都把3，4-苯并芘作為大氣致癌物質(zhì)的代表。隨著城市大氣污染的增加，呼吸道癌癥發(fā)病率、肺癌死亡率顯著增加。 3，4-苯并芘是一種很強(qiáng)的環(huán)境致癌物，可誘發(fā)皮膚、肺和消化道癌癥，是環(huán)境污染主要監(jiān)測項目之一。 4，5-苯并芘是1，2-苯并芘的同分異構(gòu)體，沒有致癌作用。3

來源苯并芘在環(huán)境中存在廣泛，來源主要有兩個方面: 一是工業(yè)生產(chǎn)和生活過程中煤炭、石油和天然氣等燃料不完全燃燒產(chǎn)生的廢氣，包括汽車尾氣、橡膠生產(chǎn)以及吸煙產(chǎn)生的煙氣等，通過對水源、大氣和土壤的污染，可以進(jìn)入到蔬菜、水果、糧食、水產(chǎn)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(zhì)和碳水化合物等在高溫條件下會發(fā)生熱裂解反應(yīng)，再經(jīng)過環(huán)化和聚合反應(yīng)就能夠形成包括苯并芘在內(nèi)的多環(huán)芳烴類物質(zhì)，尤其是當(dāng)食品在煙熏和烘烤過程中發(fā)生焦糊現(xiàn)象時，苯并芘的生成量將會比普通食物增加10～20倍。4

食品中苯并（a）芘的來源主要有以下幾種途徑5：

煙熏食品的污染經(jīng)熏烤、烘烤形成的熏烤制品有熏魚片、熏紅腸、熏雞及火腿等動物性食品。烘烤制品有月餅、面包、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。由于燃燒產(chǎn)物與食品直接接觸，而導(dǎo)致煙塵中的苯并（a）芘直接污染食品。有人對木材燃燒時所產(chǎn)生的高溫裂解產(chǎn)物進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在所有的燃燒溫度下均可產(chǎn)生苯并（a）芘。另外，由于烘烤溫度高，食品中的脂肪、膽固醇等成分，可在烹調(diào)加工時經(jīng)高溫?zé)峤饣驘峋?，形成苯并（a）芘。據(jù)研究報道，在烤制過程中動物食品所滴下的油滴中苯并（a）芘含量是動物食品本身的10倍~70倍。當(dāng)食品在煙熏和烘烤過程發(fā)生焦烤或炭化時，苯并（a）芘生成量將顯著增加，特別是煙熏溫度在400℃~1000℃時，苯并（a）芘的生成量可隨著溫度的上升而急劇增加。如當(dāng)?shù)矸奂訜嶂?90℃時可產(chǎn)生0.7μg/kg的苯并（a）芘，加熱至650℃時可產(chǎn)生7mg/kg的苯并（a）芘。5

飼料的污染飼料作為人類食物鏈中的重要一環(huán)，其主要污染源頭表現(xiàn)為原料污染、飼料配方污染、飼料生產(chǎn)污染和飼料銷售污染等。當(dāng)動物的飼料被苯并（a）芘污染后，動物長期食用這種飼料，其體內(nèi)的苯并（a）芘通過富集作用在體內(nèi)逐漸蓄積，用這類動物制成的肉品、乳制品及禽蛋類食品會在不同程度上遭受苯并（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。5

加工環(huán)節(jié)的污染有些設(shè)備管道和包裝材料中含有苯并（a）芘，如在采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并（a）芘，當(dāng)液體食品如醬油、醋、酒、飲料等經(jīng)過這些管道輸送時，苯并（a）芘有可能轉(zhuǎn)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、面包等要用蠟紙，礦蠟中苯并（a）芘的含量較高。食品加工機(jī)械用的潤滑油中苯并（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。5

食品貯存運輸過程煙熏、烘烤的動物性食品，苯并（a）芘最初主要附著于食品的表層，深度不超過1.5 mm 的皮層內(nèi)含量為總量的90%左右。隨著貯存時間的延長，苯并（a）芘可向食品的深部滲透，存放40d后內(nèi)層的含量可升高至總量的 40%~45%，從而產(chǎn)生更為嚴(yán)重的污染。5

大氣環(huán)境與工業(yè)廢水廢氣重工企業(yè)生產(chǎn)碳黑、煉油、煉焦、合成橡膠、燒瀝青等行業(yè)的廢水及廢氣中含有大量苯并（a）芘，這些廢水排入江、河、湖、海，通過食物鏈將苯并（a）芘積累于水產(chǎn)品中，據(jù)調(diào)查某地的鰻魚體內(nèi)苯并（a）芘含量為 1.0 μg/kg~2.7 μg/kg。另外，瀝青中苯并（a）芘含量為2.5%~3.5%，燒瀝青和噴灑瀝青時會有大量苯并（a）芘散發(fā)到空氣中，可對環(huán)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(dǎo)致苯并（a）芘含量顯著增加。5

苯并（a）芘的危害苯并芘的存在對人體健康有著巨大的威脅，首先它是強(qiáng)致癌類物質(zhì)的代表，最早于 1775 年倫敦市煙囪清掃工人陰囊癌高發(fā)開始，苯并芘的致癌性逐漸受到關(guān)注。之后，研究人員對動物采用口服、靜脈注射、吸入、氣管滴注等方式給藥，證明苯并芘還可引發(fā) 肺癌、胃癌、膀 胱 癌 及 消 化 道 癌 等 多 種 癌癥。苯并芘還具有致畸性和致突變性，它能通過母體經(jīng)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(guān)，致癌性強(qiáng)的，大多都有較強(qiáng)的致突變性，在Ames實驗及其它細(xì)菌突變、細(xì)菌 DNA 修復(fù)、姐妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類細(xì)胞培養(yǎng)及哺乳類動物精子畸變等實驗中苯并芘均呈陽性反應(yīng)。最值得一提的是，苯并芘的毒性具有長期和隱匿的特性，當(dāng)人體接觸或攝入苯并芘后即便當(dāng)時沒有不適反應(yīng)，但也會在體內(nèi)蓄積，在表現(xiàn)出癥狀前有較長的潛伏期，一般為20～25 年，同時也會使子孫后代受到影響，有些科學(xué)家甚至擔(dān)心苯并芘會阻斷人類的進(jìn)化。4

致癌性苯并（a）芘對人類和動物來說是一種很強(qiáng)的致癌物質(zhì)，最初發(fā)現(xiàn)其可導(dǎo)致皮膚癌，后經(jīng)深入研究發(fā)現(xiàn)對機(jī)體各臟器如肺、肝、食道、胃腸等均可致癌。苯并（a）芘是最早發(fā)現(xiàn)的致癌物質(zhì)，自1775 年報道英國煙囪清潔工陰囊癌的發(fā)病率高這一現(xiàn)象以來，經(jīng)多年的研究證明苯并（a）芘是一種主要的致癌因素。動物試驗表明小鼠經(jīng)口給予苯并（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(dá)70%。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查，長期食用熏制食品與某些瘤腫發(fā)生有一定關(guān)系，海邊居民因食用大量咸魚及熏魚，其胃腸道和呼吸道的癌癥發(fā)病率較內(nèi)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(qū)居民喜吃煙熏食品有關(guān)；日本也是胃癌發(fā)病率很高的國家，一些居民有在炭火上烤魚吃的習(xí)慣。苯并（a）芘引起癌癥的潛伏期很長，一般為20年~25年，發(fā)病年齡在40歲~45 歲?，F(xiàn)已有許多材料證實，大氣中苯并（a）芘的濃度與肺癌發(fā)病率有關(guān)。德國有報道大氣中苯并（a）芘濃度為10 μg/100 cm3~12.5 μg/100 cm3時，居民肺癌死亡率為25人/10 萬人；當(dāng)苯并（a）芘濃度達(dá)到17μg/100 cm3~19 μg/100 cm3，居民肺癌死亡率為35人/10 萬人~ 38人/10 萬人。分析認(rèn)為，如40年內(nèi)進(jìn)食苯并（a）芘總量達(dá)80000μg，就有可能致癌。56

致突變性所謂的致突變性是環(huán)境中某些外界因素在一定條件下引起機(jī)體的遺傳物質(zhì)發(fā)生突然的根本的變異性能。這種突變造成遺傳物質(zhì)復(fù)制錯亂，有時可引起形態(tài)和結(jié)構(gòu)及功能的改變，導(dǎo)致遺傳缺陷和疾病。常用的化學(xué)物致突變方法有細(xì)菌回復(fù)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。苯并（a）芘同時也具有致突變作用，在 Ames 實驗及其他細(xì)菌突變、細(xì)菌DNA 修復(fù)、姐妹染色單體交換、染色體畸變、哺乳類細(xì)胞培養(yǎng)及哺乳類動物精子畸變等實驗中均呈陽性反應(yīng)。5

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

BaP在大氣中的化學(xué)半衰期在有日光照射下少于1天，沒有日光照射時要數(shù)天，水體表層中的BaP在強(qiáng)烈照射下半衰期為幾小時至十幾小時。7眾多研究實驗表明，中高濃度苯并芘（10-200mg/kg之間）的生物降解為零級反應(yīng)，42天降解約80%的苯并芘8。

殘留與蓄積在水體，土壤和作物中BaP都容易殘留。許多國家都進(jìn)行過土壤中BaP含量調(diào)查，殘留濃度取決于污染原的性質(zhì)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(dá)650mg/kg，食物中的BaP殘留濃度取決于附近是否有工業(yè)區(qū)或交通要道。進(jìn)入食物鏈的量決定于烹調(diào)方法，不適當(dāng)?shù)挠驼赡苁笲aP含量升高，但進(jìn)入人體組織后，分解速度比較快。水中的BaP主要是由于工業(yè)“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(shù)小時內(nèi)就被代謝和降解。水生生物對BaP的富集系數(shù)不高，在0.1μg/L濃度水中魚對BaP的富集系數(shù)35天為61倍，清除75%的時間為5天。7

遷移轉(zhuǎn)化BaP存在于煤焦油、各類炭黑和煤、及焦化、煉油，瀝青、塑料等工業(yè)污水中。肉和魚中的BaP含量取決于烹調(diào)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以吸附于某些顆粒上、溶解于水中和呈膠體狀態(tài)等三種形式存在，其中大部分吸附在顆粒物質(zhì)上。日光照射下，大氣中的BaP化學(xué)半衰期不足24小時，沒有日光照射為數(shù)日。水中的BaP在強(qiáng)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%；對酸堿較穩(wěn)定，日光照射能促使分解，速度加快。水體，進(jìn)入人體后，分解速度比較快。水中的BaP主要來自工業(yè)排放。BaP被認(rèn)為是高活性致癌劑，但并非直接致癌物，必須經(jīng)細(xì)胞微粒體中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。BaP不僅廣泛存在于環(huán)境中，而且與其它多環(huán)芳烴的含量不一定的相關(guān)性，長期生活在含BaP的空氣環(huán)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(chǎn)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。9

檢測方法由于苯并芘來源廣泛，其危害性又比較大，目前，國內(nèi)外關(guān)于苯并芘的檢測方法多種多樣，但其主要采用熒光分析法、高效液相色譜法、聯(lián)用技術(shù)及免疫學(xué)檢測法等，以下是對常用檢測方法的分析介紹。4

熒光分析法該方法具有檢測限低、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點，常用于痕量分析，是目前國際上公認(rèn)的比較準(zhǔn)確的方法。GB/T5750.8－2006規(guī)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并芘，先將樣品用有機(jī)溶液或皂化提取，再液－液分配或色譜凈化，然后在乙?；癁V紙上分離苯并芘，由于其在紫外燈照射下呈現(xiàn)紫色熒光，將分離后有苯并芘的濾紙剪下，使用溶劑浸泡，最后用熒光分光光度計測熒光強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)比較定量。該法的最低檢測質(zhì)量為0.07ng，若取500mL水樣測定，該法最低檢測質(zhì)量濃度為1.4ng/L。4

高效液相色譜法高效液相色譜法是目前應(yīng)用范圍最廣的色譜分析法，首先選取合適的液體作為流動相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)各成分被分離，再進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)對試樣的分析。目前，我國檢測動植物油中苯并芘主要采用GB/T 22509－2008（3）中規(guī)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(wěn)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(jìn)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(jìn)行檢測，建立一種便捷、準(zhǔn)確的檢測植物油中苯并芘含量的方法。4

氣質(zhì)聯(lián)用氣相色譜（Gas chromatography，GC） 具有極強(qiáng)的分離能力，而質(zhì)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通過接口連接起來，彼此揚長避短，GC將混合物分離成單組分后再進(jìn)入MS進(jìn)行分析檢測，從而能夠快速簡便的實現(xiàn)對復(fù)雜化合物的分離和檢測。4

酶聯(lián)免疫吸附法ELISA檢測法是免疫學(xué)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(biāo)記的二抗結(jié)合，根據(jù)加入底物的顏色反應(yīng)來判定實驗結(jié)果。4

控制措施減少環(huán)境污染，食品中苯并芘的污染源主要來自于環(huán)境；改進(jìn)食品加工方法，熏制和烘烤食品時，改進(jìn)燃燒過程，避免食品直接接觸炭火，改進(jìn)熏煙工藝等；去毒，對已經(jīng)造成苯并芘污染的食品可采取不同的措施去毒，如活性炭吸附去毒；制定食品中苯并芘的限量標(biāo)準(zhǔn)10。

生活中的措施日常飲食中減少苯并芘的危害，要做到以下幾點：遠(yuǎn)離油炸、熏烤攤點，外出吃燒烤選通風(fēng)、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(jī)要早開晚關(guān)，炒完一個菜要即時刷鍋。4

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(chǎn)生的高溫會使瀝青中的有害物質(zhì)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的苯并芘，日積月累，其危害可是不容小覷。4

制定嚴(yán)格的限量標(biāo)準(zhǔn)GB2762－2005 對食品中的污染物制定了限量標(biāo)準(zhǔn)，其中苯并芘的限量標(biāo)準(zhǔn)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(wèi)生組織制定的標(biāo)準(zhǔn)基本一致。同時，可以借鑒歐盟食品安全監(jiān)控的成功經(jīng)驗，健全完善我國的食品安全監(jiān)控法規(guī)體系，建立食品安全監(jiān)控檢測網(wǎng)絡(luò)，加快我國食品安全監(jiān)控信息平臺建設(shè)步伐。4

避免包裝和貯藏運輸過程中造成污染（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并芘污染的材料制成的包裝材料，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。4

（2）注意衛(wèi)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(wèi)生及貯藏環(huán)境的衛(wèi)生，盡量避免廢氣廢煙污染。11

苯并芘吸附劑最具代表性的吸附劑是活性炭，吸附性能相當(dāng)好，但是以活性炭作為苯并芘吸附劑，要達(dá)到食品級要求，成本比較高，僅適用液態(tài)氣態(tài)物料，適用范圍具有局限性，推廣難度較大。利用微生物吸附劑較為經(jīng)濟(jì)實惠、綠色環(huán)保，乳桿菌可以用作生物脫除劑來減少淀粉食物中的苯并芘。11

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)