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苯并芘_百度百科

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  苯并芘(Benzopyrene)是一种含苯环的稠环芳烃。苯环的稠合位置不同,苯并芘分为两种,苯并[a](1,2-苯并芘)芘和苯并[e]芘(4,5-苯并芘)。常见的是苯并[a]芘,英文缩写B[a]P,CAS号为50-32-8,化学式为C

  ,分子量为252.31。常温下状态为黄色粉末,熔点为179℃,溶解度方面难溶于水,微溶于甲醇、乙醇,易溶于苯、甲苯、二甲苯、丙酮、、氯仿、二甲基亚砜等有机溶剂。

  苯并芘(benzopyrene,简称B(a)P),是一种由5个苯环构成的多环芳烃,其分子式为C

  ,分子量为252.30,常温下为无色至淡黄色针状晶体(纯品),性质稳定,沸点310~312℃ ,熔点178℃ ,不溶于水,微溶

  于乙醇、甲醇,溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、、丙酮等有机溶剂中。日光和荧光都使其发生光氧化作用,臭氧也可使其氧化。

  苯并芘在工业上无生产和使用价值,一般只作为生产过程中形成的副产物随废气排放。最早于1933年,英国科学家k 等人从沥青中分离得到苯并芘纯品,合成证明了其化学结构,并进行动物实验,诱导小鼠产生了皮肤癌,由此,苯并芘被确认为是第一个化学环境致癌物。

  主要有1,2-苯并芘、3,4-苯并芘、4,5-苯并芘等十多种多环芳香烃。其中1,2-苯并芘最初由煤焦油中分离出来,为深黄色晶体,熔点179~179.3℃。煤、石油、褐煤、页岩等燃烧或蒸馏时,都能产生1,2-苯并芘,被煤烟污染的空气和吸烟产生的烟雾中也可以检查出1,2-苯并芘,1,2-苯并芘有强烈的致癌作用。 3,4-苯并芘是由5个苯环构成的多环芳烃,是1993年第一次由沥青中分离出来的一种致癌烃。环境中3,4-苯并芘主要来源于工业生产和生活中煤炭、石油和天然气燃烧产生的废气,机动车辆排出的废气,加工橡胶、熏制食品以及纸烟与烟草的烟气等。大气中致癌物质有3,4-苯并芘、二苯并芘等十多种多环芳香烃。由于3,4-苯并芘较为稳定,在环境中广泛存在,并与其他多环芳烃化合物的含量有一定相关性,而且它对多种动物器官都有致癌作用,所以都把3,4-苯并芘作为大气致癌物质的代表。随着城市大气污染的增加,呼吸道癌症发病率、肺癌死亡率显著增加。 3,4-苯并芘是一种很强的环境致癌物,可诱发皮肤、肺和消化道癌症,是环境污染主要监测项目之一。 4,5-苯并芘是1,2-苯并芘的同分异构体,没有致癌作用。

  苯并芘在环境中存在广泛,来源主要有两个方面: 一是工业生产和生活过程中煤炭、石油和天然气等燃料不完全燃烧产生的废气,包括汽车尾气、橡胶生产以及吸烟产生的烟气等,通过对水源、大气和土壤的污染,可以进入到蔬菜、水果、粮食、水产品和肉类等人类赖以生存的食物中; 二是食物在熏制、烘烤和煎炸过程中,脂肪、胆固醇、蛋白质和碳水化合物等在高温条件下会发生热裂解反应,再经过环化和聚合反应就能够形成包括苯并芘在内的多环芳烃类物质,尤其是当食品在烟熏和烘烤过程中发生焦糊现象时,苯并芘的生成量将会比普通食物增加10~20倍。

  经熏烤、烘烤形成的熏烤制品有熏鱼片、熏红肠、熏鸡及火腿等动物性食品。烘烤制品有月饼、面包、糕点、烤肉、烤鸡、烤鸭及烤羊肉串等食品。熏烤、烘烤常用的燃料有煤、木炭、焦炭、煤气和电热等。由于燃烧产物与食品直接接触,而导致烟尘中的苯并(a)芘直接污染食品。有人对木材燃烧时所产生的高温裂解产物进行了分析,发现在所有的燃烧温度下均可产生苯并(a)芘。另外,由于烘烤温度高,食品中的脂肪、胆固醇等成分,可在烹调加工时经高温热解或热聚,形成苯并(a)芘。据研究报道,在烤制过程中动物食品所滴下的油滴中苯并(a)芘含量是动物食品本身的10倍~70倍。当食品在烟熏和烘烤过程发生焦烤或炭化时,苯并(a)芘生成量将显著增加,特别是烟熏温度在400℃~1000℃时,苯并(a)芘的生成量可随着温度的上升而急剧增加。如当淀粉加热至390℃时可产生0.7μg/kg的苯并(a)芘,加热至650℃时可产生7mg/kg的苯并(a)芘。

  饲料作为人类食物链中的重要一环,其主要污染源头表现为原料污染、饲料配方污染、饲料生产污染和饲料销售污染等。当动物的饲料被苯并(a)芘污染后,动物长期食用这种饲料,其体内的苯并(a)芘通过富集作用在体内逐渐蓄积,用这类动物制成的肉品、乳制品及禽蛋类食品会在不同程度上遭受苯并(a)芘的污染,人类通过食物链的富集作用,也会受到一定程度的危害。

  有些设备管道和包装材料中含有苯并(a)芘,如在采用橡胶管道输送原料或成品时,橡胶的填充料碳黑和加工橡胶时用的重油中均含有苯并(a)芘,当液体食品如酱油、醋、酒、饮料等经过这些管道输送时,苯并(a)芘有可能转移到食品中,尤其是将橡胶管长期浸泡在食品中的危害性更大。包装糖果、棒冰、面包等要用蜡纸,矿蜡中苯并(a)芘的含量较高。食品加工机械用的润滑油中苯并(a)芘含量高,若密封不好,润滑油滴入后也会使食品受到污染。

  烟熏、烘烤的动物性食品,苯并(a)芘最初主要附着于食品的表层,深度不超过1.5 mm 的皮层内含量为总量的90%左右。随着贮存时间的延长,苯并(a)芘可向食品的深部渗透,存放40d后内层的含量可升高至总量的 40%~45%,从而产生更为严重的污染。

  重工企业生产碳黑、炼油、炼焦、合成橡胶、烧沥青等行业的废水及废气中含有大量苯并(a)芘,这些废水排入江、河、湖、海,通过食物链将苯并(a)芘积累于水产品中,据调查某地的鳗鱼体内苯并(a)芘含量为 1.0 μg/kg~2.7 μg/kg。另外,沥青中苯并(a)芘含量为2.5%~3.5%,烧沥青和喷洒沥青时会有大量苯并(a)芘散发到空气中,可对环境和食品造成污染。粮食、菜籽在柏油公路上晾晒,温度较高时熔化的柏油可附着在粮食上,可导致苯并(a)芘含量显著增加。

  苯并芘的存在对人体健康有着巨大的威胁,首先它是强致癌类物质的代表,最早于 1775 年伦敦市烟囱清扫工人阴囊癌高发开始,苯并芘的致癌性逐渐受到关注。之后,研究人员对动物采用口服、静脉注射、吸入、气管滴注等方式给药,证明苯并芘还可引发 肺癌、胃癌、膀 胱 癌 及 消 化 道 癌 等 多 种 癌症。苯并芘还具有致畸性和致突变性,它能通过母体经胎盘影响子代,从而引起胚胎畸形或死亡以及幼仔免疫功能下降等。致突变性和致癌性紧密相关,致癌性强的,大多都有较强的致突变性,在Ames实验及其它细菌突变、细菌 DNA 修复、姐妹染色单体交换、染色体畸变、哺乳类细胞培养及哺乳类动物精子畸变等实验中苯并芘均呈阳性反应。最值得一提的是,苯并芘的毒性具有长期和隐匿的特性,当人体接触或摄入苯并芘后即便当时没有不适反应,但也会在体内蓄积,在表现出症状前有较长的潜伏期,一般为20~25 年,同时也会使子孙后代受到影响,有些科学家甚至担心苯并芘会阻断人类的进化。

  苯并(a)芘对人类和动物来说是一种很强的致癌物质,最初发现其可导致皮肤癌,后经深入研究发现对机体各脏器如肺、肝、食道、胃肠等均可致癌。苯并(a)芘是最早发现的致癌物质,自1775 年报道英国烟囱清洁工阴囊癌的发病率高这一现象以来,经多年的研究证明苯并(a)芘是一种主要的致癌因素。动物试验表明小鼠经口给予苯并(a)芘,总量为1mg 的胃癌诱癌率为47.8%,总剂量为10 mg的诱癌率高达70%。根据流行病学调查,长期食用熏制食品与某些瘤肿发生有一定关系,海边居民因食用大量咸鱼及熏鱼,其胃肠道和呼吸道的癌症发病率较内陆高3倍;冰岛的胃癌死亡率为125.5人 / 10 万人,可能与该地区居民喜吃烟熏食品有关;日本也是胃癌发病率很高的国家,一些居民有在炭火上烤鱼吃的习惯。苯并(a)芘引起癌症的潜伏期很长,一般为20年~25年,发病年龄在40岁~45 岁。现已有许多材料证实,大气中苯并(a)芘的浓度与肺癌发病率有关。德国有报道大气中苯并(a)芘浓度为10 μg/100 cm

  时,居民肺癌死亡率为25人/10 万人;当苯并(a)芘浓度达到17μg/100 cm

  ,居民肺癌死亡率为35人/10 万人~ 38人/10 万人。分析认为,如40年内进食苯并(a)芘总量达80000μg,就有可能致癌。

  所谓的致突变性是环境中某些外界因素在一定条件下引起机体的遗传物质发生突然的根本的变异性能。这种突变造成遗传物质复制错乱,有时可引起形态和结构及功能的改变,导致遗传缺陷和疾病。常用的化学物致突变方法有细菌回复突变试验、鼠伤寒沙门菌回变试验 (Ames 试验)、微核试验、染色体畸变试验和程序外DNA合成试验。苯并(a)芘同时也具有致突变作用,在 Ames 实验及其他细菌突变、细菌DNA 修复、姐妹染色单体交换、染色体畸变、哺乳类细胞培养及哺乳类动物精子畸变等实验中均呈阳性反应。

  据有关资料显示,BaP在哺乳动物体内的代谢和降解产物主要是:1,2-二羟基-1,2-二氢苯并芘,9,10-二羟基-9,10-二氢苯并芘,6羟基苯并,3羟基苯并芘,1,6-二羟基苯并芘,3,6-二羟基苯芘,苯并芘二酮,苯并芘-3,6-二酮(IRPTC)。另外还有苯并芘-1,6-二酮,11羟基苯并芘,苯并芘-7,8-二氢二醇(Lehr.R.E.1978)。

  BaP在大气中的化学半衰期在有日光照射下少于1天,没有日光照射时要数天,水体表层中的BaP在强烈照射下半衰期为几小时至十几小时。

  在水体,土壤和作物中BaP都容易残留。许多国家都进行过土壤中BaP含量调查,残留浓度取决于污染原的性质与距离,在繁忙的公路两旁的土壤中BaP含量为2.0mg/kg,在炼油厂附近土壤中是200mg/kg;被煤焦油沥青污染的土壤中,可以高达650mg/kg,食物中的BaP残留浓度取决于附近是否有工业区或交通要道。进入食物链的量决定于烹调方法,不适当的油炸可能使BaP含量升高,但进入人体组织后,分解速度比较快。水中的BaP主要是由于工业“三废”排放。残留时间一般不太长,特别在阳光和微生物影响下,数小时内就被代谢和降解。水生生物对BaP的富集系数不高,在0.1μg/L浓度水中鱼对BaP的富集系数35天为61倍,清除75%的时间为5天。

  BaP存在于煤焦油、各类炭黑和煤、及焦化、炼油,沥青、塑料等工业污水中。肉和鱼中的BaP含量取决于烹调方法,水果、蔬菜和粮食中的BaP含量取决其来源。主要来自洗刷大气的雨水水中的BaP以吸附于某些颗粒上、溶解于水中和呈胶体状态等三种形式存在,其中大部分吸附在颗粒物质上。日光照射下,大气中的BaP化学半衰期不足24小时,没有日光照射为数日。水中的BaP在强烈日光照射下半衰期为几小时至十几小时,土壤中BaP的降解速度8天约为53%~82%;对酸碱较稳定,日光照射能促使分解,速度加快。水体,进入人体后,分解速度比较快。水中的BaP主要来自工业排放。BaP被认为是高活性致癌剂,但并非直接致癌物,必须经细胞微粒体中的混合功能氧化酶激活才具有致癌性。BaP不仅广泛存在于环境中,而且与其它多环芳烃的含量不一定的相关性,长期生活在含BaP的空气环境中会造成慢性中毒。许多国家的动物实验证明,BaP具有致癌、致畸、致突变性。 危险特性,遇明火、高热可燃。受高热分解放出有毒的气体。燃烧(分解)产物:完全燃烧得到水和二氧化碳、成分未知的黑色烟雾。不完全燃烧就有有毒的一氧化碳。

  由于苯并芘来源广泛,其危害性又比较大,目前,国内外关于苯并芘的检测方法多种多样,但其主要采用荧光分析法、高效液相色谱法、联用技术及免疫学检测法等,以下是对常用检测方法的分析介绍。

  该方法具有检测限低、灵敏度高、选择性好等优点,常用于痕量分析,是目前国际上公认的比较准确的方法。GB/T5750.8-2006规定用纸层析-荧光分光光度法测定生活饮用水及其水源水中苯并芘,先将样品用有机溶液或皂化提取,再液-液分配或色谱净化,然后在乙酰化滤纸上分离苯并芘,由于其在紫外灯照射下呈现紫色荧光,将分离后有苯并芘的滤纸剪下,使用溶剂浸泡,最后用荧光分光光度计测荧光强度与标准比较定量。该法的最低检测质量为0.07ng,若取500mL水样测定,该法最低检测质量浓度为1.4ng/L。

  高效液相色谱法是目前应用范围最广的色谱分析法,首先选取合适的液体作为流动相,采用高压输液系统,将流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离,再进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。目前,我国检测动植物油中苯并芘主要采用GB/T 22509-2008(3)中规定的反相高效液相色谱法,但该法存在操作繁琐、回收率不稳定、对试剂和人员要求较高等问题,而本法主要通过对样品前处理进行研究和比较,确立前处理条件,运用高效液相色谱分离,利用荧光检测器进行检测,建立一种便捷、准确的检测植物油中苯并芘含量的方法。

  气相色谱(Gas chromatography,GC) 具有极强的分离能力,而质谱(Mass Spectrometry,MS) 具有极高的灵敏性,对未知物有独特的定性能力,将GC和MS通过接口连接起来,彼此扬长避短,GC将混合物分离成单组分后再进入MS进行分析检测,从而能够快速简便的实现对复杂化合物的分离和检测。

  ELISA检测法是免疫学检测的重要方法,其原理是将抗原或抗体吸附在固相载体的表面,再将其与酶标记的二抗结合,根据加入底物的颜色反应来判定实验结果。

  减少环境污染,食品中苯并芘的污染源主要来自于环境;改进食品加工方法,熏制和烘烤食品时,改进燃烧过程,避免食品直接接触炭火,改进熏烟工艺等;去毒,对已经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标准

  日常饮食中减少苯并芘的危害,要做到以下几点:远离油炸、熏烤摊点,外出吃烧烤选通风、抽气条件好的店; 油炸、熏烤食物要限量食用,最好搭配青菜; 烤肉时选用烤箱,注意控制温度,千万不要烤糊;

  煎炸时最好用棕榈油和动物油,其次是花生油和米糠油,温度控制在160~180℃,炸至淡黄色就好,还要即时清理油中残留的碎屑; 炒菜时抽油烟机要早开晚关,炒完一个菜要即时刷锅。

  同时,在生活也要注意以下几点:最好不要在沥青马路上晾晒粮食,因为太阳照射产生的高温会使沥青中的有害物质释放出来,吸附在粮食上面; 一定要少抽烟,最好是戒烟,一包烟大约含有0.32μg的苯并芘,日积月累,其危害可是不容小觑。

  GB2762-2005 对食品中的污染物制定了限量标准,其中苯并芘的限量标准是: 熏烤肉为5μg /kg;植物油为 10μg/kg; 粮食为5μg/kg,这和欧盟、世界卫生组织制定的标准基本一致。同时,可以借鉴欧盟食品安全监控的成功经验,健全完善我国的食品安全监控法规体系,建立食品安全监控检测网络,加快我国食品安全监控信息平台建设步伐。

  (1)防止包装材料自身污染。如被烟熏过的包装箱纸板以及一些被苯并芘污染的材料制成的包装材料,还有一些包装材料中有石蜡成分,一定要使用纯净度较高和食用级别的石蜡原料,一些包装纸中含有石墨成分,容易造成对食品污染。

  (2)注意卫生。贮藏运输过程中,避免外来污染,如注意运输工具的清洁卫生及贮藏环境的卫生,尽量避免废气废烟污染。

  最具代表性的吸附剂是活性炭,吸附性能相当好,但是以活性炭作为苯并芘吸附剂,要达到食品级要求,成本比较高,仅适用液态气态物料,适用范围具有局限性,推广难度较大。利用微生物吸附剂较为经济实惠、绿色环保,乳杆菌可以用作生物脱除剂来减少淀粉食物中的苯并芘。

  宁妍. 双歧杆菌肽聚糖吸附苯并芘的研究与应用[D].河北农业大学,2018.

  吴永仁 主编.中国中学教学百科全书·化学卷.沈阳:沈阳出版社.1990.第250-251页.

  信维平.苯并芘的致癌性及快速检测[J].肉品卫生,2000(02):16-17.

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