多环芳烃
16种多环芳烃
16种多环芳烃
多环芳烃是指以两个或以上的环结构构成的有机化合物，是有机过渡金属催化反应的重要
反应物，广泛应用于有机合成领域。
现有的常见的多环芳烃有十六种：氮杂双环芳烃，三联芳烃，四联芳烃，五联芳烃，六联芳烃，氮杂双环芳烃，三联芳烃，四联芳烃，五联芳烃，六联芳烃，双环芳烃，三环芳烃，氮杂多环芳烃，四环芳烃，五环芳烃和六环芳烃。
氮杂双环芳烃通常指双环芳烃类有机化合物，其中每个环内含有一种以上的氮原子，如噻吩、尼罗米、吡唑、杂芳烃等。
这类化合物有一定的抗菌性，在药物合成过程中可以用来
制备抗病菌药物。
三联芳烃是一类介电液体，具有优异的介电性能。
它们是一类非极性芳烃，由三个烃基和
同一类确定的官能团构成，通常用作电解液和润滑剂。
四联芳烃是一类官能多环芳烃，其中的四个环充满着不同的核烷和环烷官能团，比如芳香烃、烯烃、炔烃、硫烃、水链等。
它具有较高的稳定性，可以用来和其他分子的物质的组合构成活性聚合物或型聚合物。
五联芳烃是一种由五个环组成的多环芳烃，其中一环通常是芳香环，其他四环分别为芳香、烯烃、炔烃和硫烃。
五联芳烃具有复杂的化学结构，可以在自由基反应、氢离子交换反应、电子转移反应中发挥重要作用，这些反应有助于它的变性作用。
六联芳烃是一类由六个环组成的多环芳烃，其含有芳香烃、烯烃、炔烃、硫烃、水链等不
同官能团。
它具有独特的热反应性质，可以用作有机合成反应的中间体，具有很多合成应
用价值，能够提高反应的选择性，高效率地制备有机杂环分子。
综上所述，多环芳烃是一类重要的有机合成反应及其衍生物，有着广泛的应用前景。
它们能够在多种反应中发挥复杂的作用。
多环芳烃解析
•利用该可逆反应,按照不同条件,可由萘酚制备萘胺, 或由萘胺制萘酚. •萘酚和萘胺都是合成偶氮染料重要的中间体.
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19
(B) 加氢
• 萘比苯容易起加成反应: 生成二氢化萘
1,4-二氢化萘
1,4-二氢化萘不稳定,与乙醇钠的乙醇溶液一起加热, 容易异构变成1,2-二氢化萘:
C2H5ONa 加热
(1) 蒽的来源和结构 •蒽存在于煤焦油中, 分子式为C14H10
或
8
7
•蒽 的 所 有 原 子 处 于 同 一平面.环上相邻的碳 原子的p轨道侧面相互 交盖,形成包含14个碳 原子的分子轨道.
6 5
91
2
3 10 4
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(2) 蒽的性质
• 蒽为白色晶体,具有蓝色的荧光,熔点216℃,沸点340℃. • 它不溶于水,也难溶于乙醇和乙醚,而易溶于苯.
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24
(A) 当第一个取代基是邻对位定位基时 由于它能使和它连接的环活化,因此第二个取代基就 进入该环,即发生“同环取代”.若原来取代基是在 位,则第二取代基主要进入同环的另一位.
例:
(主要产物)
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• 若原来取代基是在位,则第二取代基主要进入同它 相邻的位.
(主要产物) 10 ：1(次要产物)
• 蒽容易发生取代反应,但取代产物往往是混合物, 在有机合成应用上意义不大.
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34
7.2.3 菲
• 菲也存在于煤焦油的蒽油馏分中,分子式C14H10, 是蒽的同分异构体.
(1) 菲的结构和编号
9 10
8
1
7
2
65
43
菲分子中有5对相对应的位置:(1、8);( 2、7);(3、6);
18种多环芳烃检测标准
18种多环芳烃检测标准多环芳烃（PAHs）是一类由两个以上的苯环组成的有机化合物。
由于其普遍存在于燃煤、石油和焦油等燃料的燃烧过程中，以及一些工业活动和交通运输中，多环芳烃已成为环境污染物的重要指标。
为了评估环境中多环芳烃的含量，各国制定了不同的多环芳烃检测标准。
以下是18种多环芳烃检测标准的介绍：1.美国环境保护局（US EPA）制定了包括16种多环芳烃的检测标准，其中包括了常见的PAHs，如苯并[a]芘、芘、菲等。
2.欧洲联盟（EU）制定了EU-15 PAHs标准，包括了15种多环芳烃，与US EPA标准大致相同。
3.欧洲环境局（EEA）制定了EEA-PAHs标准，也是包括了15种PAHs，用于对环境中PAHs的污染进行监测。
4.加拿大环境与气候变化部（Environment and Climate Change Canada）制定了加拿大所需的18种多环芳烃检测标准。
5.德国环境联邦局（UBA）制定了UBA-PAK标准，该标准用于评估木材和木材制品中PAHs的含量。
6.法国国家环境和健康研究所（INERIS）制定了INERIS PAHs标准，用于对土壤和水样品中PAHs的检测。
7.意大利环境保护部（Ministry of Environment）制定了意大利所需的多环芳烃检测标准。
8.俄罗斯制定了用于土壤和水样品中PAHs检测的俄罗斯GOST标准。
9.日本制定了用于评估空气中PAHs含量的日本环境标准。
10.英国环境局（UK Environment Agency）制定了用于土壤和废物样品中PAHs检测的英国环境局标准。
11.澳大利亚环境标准制定了针对多环芳烃的检测和限制标准。
12.新西兰环境保护署（Environmental Protection Authority）制定了用于评估新西兰环境中PAHs的标准。
13.印度环境部（Ministry of Environment and Forests）制定了用于土壤、空气和水样品中PAHs检测的印度环境标准。
多环芳烃是什么
多环芳烃是什么多环芳烃是一类化学物质，由若干个芳香环结构组成。
这些芳香环可以由碳和氢原子构成，但也可能含有其他元素，如氧、氮和硫。
多环芳烃（PAHs）是在自然界和人类活动中常见的物质，并被广泛用于许多工业过程中。
在环境中，多环芳烃通常作为有害的污染物存在。
多环芳烃的结构和性质使其有许多不同的应用。
例如，它们可以用作燃料添加剂、颜料和染料。
它们还可以用于制造药物、橡胶和塑料。
然而，多环芳烃也被认为是一种环境污染物，因为它们在燃烧和工业过程中释放到大气中，并可以通过大气沉降和水体沉积物进入环境。
多环芳烃的来源主要有两种：一种是天然的，例如在森林火灾和火山喷发中释放的烟雾中含有多环芳烃。
另一种来源是人工的，例如燃煤和石油的燃烧以及工业生产过程中产生的尾气和废物。
这些过程会释放大量的多环芳烃到空气中。
多环芳烃的毒性和环境影响仍在研究中得到深入了解。
一些多环芳烃被认为是致癌的，特别是对人类健康有潜在危害的。
长期暴露于多环芳烃可能导致肺癌、皮肤癌、肝癌和胃肠道癌等疾病。
此外，多环芳烃对生物多样性和生态系统的影响也是一个关注的问题。
它们可以累积在生物体内，影响它们的生长和繁殖能力。
为了减少多环芳烃的排放和环境影响，许多国家实施了严格的法规和标准。
例如，车辆尾气排放标准和工业废气排放控制。
此外，开展环境监测和建立污染物监测网络也是减少多环芳烃污染的重要措施。
通过监测和控制多环芳烃的排放，可以最大限度地减少其对人类健康和环境的影响。
除了减少多环芳烃的直接排放外，还可以通过生物修复和化学处理来减少其在环境中的浓度。
生物修复利用微生物和植物等生物体的活动来降解多环芳烃。
这些生物体可以通过代谢和降解作用将多环芳烃转化为无害物质。
化学处理则使用化学方法将多环芳烃转化为不太有害的物质。
总之，多环芳烃是一类广泛存在于环境中的化学物质。
它们具有不同的应用和来源，但也对人类健康和环境产生了负面影响。
通过执行严格的法规和标准，开展环境监测和采取控制措施，可以减少多环芳烃的排放和环境污染问题。
多环芳烃
PAHs由于具有毒性、遗传毒性、突变性和致癌性，对人体可造成多种危害，如对呼吸系统、循环系统、神经 系统损伤，对肝脏、肾脏造成损害。被认定为影响人类健康的主要有机污染物。
图片引自 。
蒽存在于煤焦油中，含量约为0.25%。蒽的分子式为C14H10,由三个苯环稠合而成。菲也存在于煤焦油中， 与蒽互为同分异构体。
其他稠环芳烃
芳烃主要来自于煤焦油中，其中可分离出稠环芳烃，如茚、芴、苊是脂环和芳环相稠合的芳烃，四苯、芘等 是高级稠环芳烃。此外，蒽和菲的衍生物是具有显著致癌作用的稠环芳烃，简称致癌烃。
目前微生物修复已经成为修复环境和去除包括多环芳烃在内许多污染物的重要技术。与高分子量多环芳烃相 比，低分子量的多环芳烃相对稳定性较差，更易溶于水，因此也更易被微生物降解。细菌经过三十亿年的进化已 经具备代谢几乎所有化合物获取能量的能力，并已被视为自然的终极清除剂。由于细菌具有较强的适应性，已被 广泛用于降低或修复污染环境的危害。目前已发现的多环芳烃降解菌有很多种，其中萘和菲降解菌的研究更为广 泛。细菌通常在有氧条件下降解 PAHs，主要通过加氧酶进行代谢，加氧酶主要包括单加氧酶或双加氧酶。细菌 降解 PAHs的第一步是通过双加氧酶使苯环上的碳原子发生羟基化作用形成顺式二氢醇，在二醇脱氢酶的作用下 形成二醇中间体，通过内源或外源双加氧裂解酶通过邻位裂解或次裂解途径将二醇中间体雌二醇进行裂解反应形 成中间体（如儿茶酚），最终转化为TCA循环中间体。真菌能够通过共同代谢作用将 PAHs代谢为多种氧化产物或 者二氧化碳。真菌对 PAHs的降解作用主要通过单加氧酶进行降解。然而，真菌对 PAHs的降解作用只是限于特定 的菌株和生长条件才有效。能够降解多环芳烃的真菌主要有两类：木质素降解菌（白腐真菌）和非木质素降解 菌。
多环芳烃
多环芳烃多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,是重要的环境和食品污染物.迄今已发现有200多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性,如苯并[α]芘,苯并[α]蒽等.PAHs广泛分布于环境中,可以在我们生活的每一个角落发现,任何有有机物加工,废弃,燃烧或使用的地方都有可能产生多环芳烃.出口产品中多环芳烃。
PAHs主要包括16种同类物质：16种常见多环芳香烃1.NAP Naphthalene 萘2 .ANY Acenaphthylene 苊烯3.ANA Acenaphthene 苊4.FLU Fluorene 芴5.PHE Phenanthrene 菲6.ANT Anthracene 蒽7.FLT Fluoranthene 荧蒽8.PYR Pyrene 芘9.BaA Benzo(a)anthracene 苯并（a）蒽10.CHR Chrysene 屈11. BbF Benzo(b)fluoranthene 苯并（b）荧蒽12. BKF Benzo(k)fluoranthene 苯并(k)荧蒽13.BaP Benzo(a)pyrene 苯并（a）芘14.IPY Indeno(1,2,3-cd)pyrene 茚苯（1,2,3-cd）芘15.DBA Dibenzo(a,h)anthracene 二苯并（a, n）蒽16.BPE Benzo(g,hi)perylene 苯并（ghi）北（二萘嵌苯）1. 多环芳烃的分布人类在工农业生产,交通运输和日常生活中大量使用的煤炭,石油,汽油,木柴等燃料,可产生多环芳烃的污染.每公斤燃料燃烧所排出的苯并[α]芘量分别约为:煤炭67～137mg,木柴61～125mg,原油40～68mg,汽油12～50.4.因此,人类的外环境如大气,土壤和水中都不同程度地含有苯并[α]芘等多环芳烃.多环芳烃在大气的污染为其直接进入食品—落在蔬菜,水果,谷物和露天存放的粮食表面创造了条件.食用植物也可以从受多环芳烃污染的土壤及灌溉水中聚集这类物质,多环芳烃污染水体,可以使之通过海藻,甲壳类动物,软体动物和鱼组成的食物链向人体转移,最终都有可能聚集在人体中.前苏联科学家的研究表明,在城市及大型工厂附近生长的谷物,水果和蔬菜中的苯并[α]芘含量明显高于农村和偏远山区谷物和蔬菜中所含的量,用这一地区的谷物制成的植物油和用这一地区谷物喂养的食用动物的肉及奶制品中都有明显的高的苯并[α]芘含量.不过,即使在远离工业中心地区的土壤中,PAHs的水平也可能很高,在远离人群居住的一些地方发现土壤中的PAHs 含量可达到100～200μg/kg,主要是腐烂的蔬菜残留造成的.有机物质在土壤微生物的作用下也可形成多环芳烃.我国一些地区的农民在沥青路面上晾晒粮食,可造成多环芳烃对食物的直接污染.另外,甲壳类动物由于降解多环芳烃的能力较差,因而往往在体内积聚有相当多的苯并[α]芘.多环芳烃作为环境污染物在食物中的作用不可被高估,食品在熏制和烘烤等加工过程中往往产生大量的多环芳烃,对人体的健康更具危害性.2. 多环芳烃的毒性和致癌性多环芳烃的致癌性已被人们研究了200多年.早在1775年,英国医生波特就确认烟囱清洁工阴囊癌的高发病率与他们频繁接触烟灰(煤焦油)有关.然而直到1932年,最重要的多环芳烃—苯并[α]芘才从煤矿焦油和矿物油中被分离出来,并在实验动物中发现有高度致癌性.多环芳烃的种类很多,其致癌活性各有差异.苯并[α]芘是一种较强的致癌物,主要导致上皮组织产生肿瘤,如皮肤癌,肺癌,胃癌和消化道癌.用含25μg/kg苯并[α]芘的饲料饲喂小鼠140d,除使小鼠产生胃癌外还可诱导其白血球增多和产生肺腺瘤.每周三次摄入100mg的苯并[α]芘,有超过60%的大鼠发生皮肤肿瘤;当剂量降为3mg时,大鼠皮肤肿瘤的发生率下降到约20%;当剂量恢复到10mg后,皮肤肿瘤的发生率又可急剧上升至近100%.因此,大鼠皮肤肿瘤与苯并[α]芘有明显的量效关系.1973年,沙巴特等人的研究表明,苯并[α]芘除诱导胃癌和皮肤癌外,还可引起食管癌,上呼吸道癌和白血病,并可通过母体使胎儿致畸.随食物摄入人体内的苯并[α]芘大部分可被人体吸收,经过消化道吸收后,经过血液很快遍布人体,人体乳腺和脂肪组织可蓄积苯并[α]芘.人体吸收的苯并[α]芘一部分与蛋白质结合,另一部分则参与代谢分解.与蛋白质结合的苯并[α]芘可与亲电子的细胞受体结合,使控制细胞生长的酶发生变异,使细胞失去控制生长的能力而发生癌变.参与代谢分解的苯并[α]芘在肝组织氧化酶系中的芳烃羟化酶(Aryl hydrocarbon hydroxylase,AHH)介导下生成其活化产物—7,8-苯并[α]芘环氧化物,该物质可在葡萄糖醛酸和谷胱甘肽结合,或在环氧化物水化酶催化下生成二羟二醇衍生物随尿排出.但苯并[α]芘二羟二醇衍生物经细胞色素P45 0进一步氧化可产生最终的致癌物—苯并[α]芘二醇环氧化物(Benzo[α] pyrene diolepoxide).该物质不可被转化且具有极强的致突变性,可以直接和细胞中不同成分(包括DNA)反应,形成基因突变,从而导致癌的发生.鉴于种种原因,FAO/WHO对食品中的PAHs允许含量未作出规定.有人估计,成年人每年从食物中摄取的PAHs总量为1～2mg,如果累积摄入PAHs超过80mg即可能诱发癌症,因此建议每人每天的摄入总量不可超过10μg.德国政府最新规定：多环芳烃PAHs 是一种高致癌的物质.现在德国政府强制规定所以在德国政府出售的电动工具必须经过检验其中不含有过量的PAHs,要进入德国市场的电动工具必须通过专业的检验机构的检测！来源：有机物的不完全燃烧，煤/油/气/烟草/烤肉,木炭，原油，木馏油，焦油，药物，染料，塑料，橡胶，农药, 发动机，发电机产生PAHs。
16种多环芳烃结构 -回复
16种多环芳烃结构-回复多环芳烃是一类由多个芳香环组成的有机化合物。
它们通常由碳和氢原子构成，分子结构中形成了多个芳香环串联的关系。
这使得多环芳烃具有独特的化学性质和应用价值。
下面将介绍16种常见的多环芳烃结构，并解释它们的特点和用途。
1. 苯（C6H6）苯是最简单的多环芳烃化合物，由六个碳原子和六个氢原子组成的六元环结构。
苯具有强烈的芳香性质，广泛用于有机合成、溶剂和染料等领域。
2. 萘（C10H8）萘是一个由两个苯环组成的多环芳烃，具有典型的带有共轭烯烃的十元环结构。
它常用作颜料、杀菌剂和荧光染料。
3. 苊（C14H10）苊是一个由三个苯环组成的多环芳烃，是最简单的三环芳烃之一。
苊常被用作有机颜料的原料。
4. 菲（C14H10）菲是一个由四个苯环构成的多环芳烃，其结构与苊非常相似。
菲广泛应用于药物合成、有机材料和染料等方面。
5. 芘（C16H10）芘是一个由四个苯环和两个共轭烯烃构成的多环芳烃，分子结构较为复杂。
芘广泛用于染料、荧光探针和生物医学研究中。
6. 蒽（C14H10）蒽是一个由三个苯环构成的多环芳烃，由于它的共轭π电子体系具有很强的共轭作用，使得蒽的化学性质非常活泼。
蒽是许多染料、颜料的前体，在有机合成和医药化学中有重要应用。
7. 菲咯啉（C16H9N）菲咯啉是一个由四个苯环和一个氮原子构成的多环芳烃。
菲咯啉具有良好的光吸收性能，被广泛应用于溶剂染料、太阳能电池和有机光电材料等领域。
8. 蒽醌（C14H8O2）蒽醌是一种由两个蒽环和一个醌基团构成的多环芳烃。
蒽醌是一种重要的有机合成中间体，广泛应用于染料、医药和农药等领域。
9. 获得（C14H10O）获得是一个由一个蒽环和一个苯环构成的多环芳烃。
获得具有良好的荧光性能，被广泛应用于荧光标记、生物传感和有机电子等领域。
10. 燃料沥青多环芳烃燃料沥青中存在着大量的多环芳烃化合物，例如苯并[a]芘、苯并[c,d]苯并[a,h]蒽等。
这些多环芳烃是由石油加工过程中的蒸馏和催化裂化而形成的。
16种多环芳烃的结构式
16种多环芳烃的结构式多环芳烃 (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs) 是由两个或两个以上的芳香环连接而成的有机化合物。
这些化合物通常由碳和氢原子组成，具有一定的环状结构和共轭体系，因此在化学性质和生物学活性上具有独特的特点。
在环境中，PAHs是一类普遍存在的化合物，它们可以来自燃烧、化石燃料的使用、工业排放、车辆尾气和污水处理厂等源头。
下面将介绍其中的16种典型多环芳烃及其结构式。
1. 苯 (Benzene, C6H6)苯是最简单的多环芳烃，由一个六元芳香环组成。
它是一种无色液体，具有刺激性气味。
苯具有很高的环境稳定性和易挥发性，且对人体有毒性。
2. 萘 (Naphthalene, C10H8)萘由两个共轭苯环组成，是一种无色固体，有特殊的芳香气味。
它主要用作防蛀剂和染料的前体物质，也广泛应用于塑料和橡胶等工业。
3. 菲 (Phenanthrene, C14H10)菲是一种具有三个对位芳香环的多环芳烃。
它是一种固体物质，在环境中存在且具有显著的毒性。
菲也是石油污染的指示物质之一4. 蒽 (Anthracene, C14H10)蒽是由三个对位苯环连接而成的多环芳烃，是一种白色结晶固体。
它广泛用于染料、橡胶和塑料工业。
5. 蒽醌 (Anthraquinone, C14H8O2)蒽醌是蒽的衍生物，具有两个酮基（O=C）的结构。
它是一种重要的有机合成原料，广泛应用于染料、药物和化妆品等领域。
6. 芘 (Pyrene, C16H10)芘由四个共轭苯环连接而成，是一种固体物质。
它具有很高的环境稳定性和毒性，是一种常见的环境污染物。
7. 苊 (Chrysene, C18H12)苊是一种具有四个对位芳香环的多环芳烃，是无色结晶固体。
它是一种常见的环境污染物，具有较高的生物累积性。
8. 梦菲 (Fluoranthene, C16H10)梦菲由四个共轭芳香环连接而成，是一种白色固体。
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多环芳烃(PAHs)是环境常见的污染物之一，其来源于有机物热解和不完全燃烧, 在空气、水、土壤中广泛分布。
由于食品产地环境受到污染, 致使PAHs在食品中存在,同时加工方式不同, 也会影响食品中PAHs的含量。
长期食用含有PAHs的食物对健康将产生潜在威胁[2-5]。
不同国家和地区, 烹饪方法和饮食习惯不同,从食品中摄入的PAHs量也不相同。
不同食品中含有不同种类和浓度的多环芳烃,其主要来源有以下3方面: (1)自然界天然存在的,如植物、细菌、藻类的内源性合成,使得森林、土壤、海洋沉积物中存在多环芳烃类化合物; (2)环境污染造成的,现代工业生产和其它许多方面要使用和产生多环芳烃类化合物;这些物质难免会有一些排放到食品的生产环境如水源、土壤、空气、海洋中,从而对食品造成污染,这是目前食品中多环芳烃最主要的来源;(3)食品加工和包装过程中产生的,如食品的烤、炸、熏制和包装材料、印刷油墨中多环芳烃污染,这也是食品中多环芳烃的重要来源。
目前,各类食品已检测出20余种PAHs,其中以熏烤类食品污染最严重:如熏肉吉有屈、苯并[b]荧蒽、苯并[e]芘、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、1,2,5,6-二苯并蒽、茚[1,2,3-cd]并芘等PAHs。
王绪卿评价了14种熏烤肉中PAHs的污染水平,并在19份腊昧肉中全部测出屈、苯并[e]芘、苯并[k]荧蒽,其中9份样品苯并[a]芘量为0.34~27.56μg/kg。
另据报道,尼日利亚各种熏烤鱼中均含有PAHs。
比较了现代烤炉与传统烤炉熏烤物中13种PAHs含量,前PAHs<4.5μg/kg。
后者苯并[a]芘为0.2~4.1μg/kg(湿质量)。
食用植物油及其加热产物中均含有PAHs[6-7],而且加热后PAHs含量显著增加。
实验表明,食用植物油加温后B(a)P含量是加温前的2.33倍,1,2,5,6-二苯并蒽为4.17倍,而且油烟雾中其含量更高,厨房空气气态样品中PAHs种类与含量均大于颗粒物,说明厨房空气中PAHs可能主要是由于食品,特别是动植物蛋白以热油烹炸过程中形成。
近年来在各种酒样中也发现了PAHs,但这方面研究尚待深入,Moret等在所有白酒和啤酒中都检出苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、1,12-苯并苝、茚[1,2,3-cd]并芘以及芴、苯并a蒽、1,2,5,6-二苯并蒽,其PAHs总量<0.72μg/kg。
目前, 各种蔬菜亦受到不同程度PAHs污染, 其来源可能是根系吸收及叶面吸附。
国际癌症研究机构(IARC,1973)曾报道西红柿中苯并[a]芘为0.2pg/kg,王爱玲等测定白菜和西红柿中苯并[a]芘分别为1.310~12.316μg/kg和0.841~4.335μg/kg[8]。
在食品制作的过程中,有许多制作方法是不可取的, 例如油煎、油炸、烟熏、烧烤等。
因为脂肪高温状态下可裂解产生苯并[a]芘及其它衍生物,冰岛居民喜欢吃烟熏食品, 填埋的胃癌标化死亡率达125.5/10万(人数)。
有人做过实验:经过烟熏达数周之久的羊肉,苯并[a]芘的含量达23~46μg/kg,用它在动物身上作实验也发生恶性肿瘤。
由于多环芳烃类化合物的毒性,应严格控制其在食品中的含量,因此食品中的多环芳烃监测十分重要。
本文对目前国内外食品中PAHs的提取、纯化机理和监测方法予以概述,以期更好地研究建立食品中PAHs的监测分析技术和为食品中多环芳烃的轮廓分析,调查我国传统食品中多环芳烃的污染状况、制定相应的卫生标准打下基础。
1 样品前处理技术食品中的成分大致有水、脂肪类化合物、芳香烃、有机酸等,其中多环芳烃是非极性物质, 可以用多种有机溶剂如丙酮、苯、环己烷、氯仿、醇类、石油醚、二氯甲烷和四氢呋喃等提取。
研究表明有机溶剂多环芳烃的提取能力的序列为喹啉- 乙醇>吡啶乙醇>丙酮>乙醇>二氯甲烷>苯>环己烷>石油醚>丙酮-乙醇- 环己烷>氯仿>四氢呋喃。
目前,提取多环芳烃的主要方法有索氏提取法、超声波提取法、超临界流体萃取法、固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、微波辅助萃取(MAE)等。
索氏提取法比较经典,超声波提取法的应用越来越广泛, 固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、微波辅助萃取(MAE)、超临界流体萃取法和快速溶剂萃取系统是新出现的提取方法,速度快,回收率高。
1.1索氏提取法索氏提取的样品量大,回收率高,使用的样品种类多,需要进一步的纯化。
而且,索氏提取法一般需要连续提取,提取时间长,溶剂的使用量大,操作也比较麻烦, 且需要使用大量有毒的有机溶剂。
食品中多环芳烃的索氏提取一般以20～30次的提取效果比较好[9]。
尽管索氏提取法提取效率相对比较高,但是由于提取速度慢、时间长,现在用于食品中多环芳烃的测定中并不多见。
1.2超声波提取法超声波提取法是EPA(美国环境保护局)推荐的PAHs提取方法之一(EPASW-846-3550)。
但由于超声波可能会破坏不稳定化合物的结构,对于提取结构不稳定的化合物是不适宜的[10]。
PAHs结构比较稳定,采用超声波提取方法简单、速度较快,同时具有较高的回收率。
目前, 在食品中多环芳烃的提取中,多采用超声波提取法。
1.3超临界流体萃取法超临界流体萃取法(Supercriticalfluidextraction,SFE)是目前比较先进的方法。
在文献报道过的所有方法中最简便快速, 回收率相对较高[11]。
它不仅能够满足理想萃取方法的需要,同时还能够与各种现代分析仪器联机使用,如GC、GC/MS、HPLC和超临界流体色谱SFC。
用SFE动态萃取,只需要40min即可完成。
1.4 固相萃取固相萃取技术是20世纪70年代发展起来的一种样品富集技术,特别适用于水样处理。
其原理是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品基体和干扰化合物分离,然后再利用洗脱液洗脱或加热解吸,达到分离和富集目标化合物的目的。
根据待测食品性质、样品种类等选择合适的萃取柱和洗脱液及其他优化条件后, 可使萃取、富集、净化一步完成。
SPE克服了液/液萃取(LLE)技术及一般柱层析的缺点,较LLE可节省时间和溶剂约90%,萃取过程简单快速、节省溶剂、重现性好、回收率高, 减少杂质的引入,减轻了有机溶剂对实验人员和环境的影响[12]。
1.5 固相微萃取固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的萃取分离技术,1990年由加拿大Waterloo大学Pawliszyn首创。
它是利用涂有吸附剂的熔融石英纤维吸附样品中的有机物质而达到萃取浓缩的目的,集萃取、富集和解吸于一体,具有无溶剂、可直接进样、操作简便快捷、灵敏的特点,克服了固相萃取回收率低、吸附剂孔道易堵塞等缺点。
SPME与气相色谱(GC)或GC/MS联用主要用于直接分析均相样品(如水样)中挥发性和半挥发性有机物质;非均相样品如土壤、蔬菜,则须先将其转化为浆状再分析。
对于非挥发性或半挥发性物质,SPME/HPLC联用技术更具优势。
1.6 微波辅助萃取微波辅助萃取技术是对样品进行微波加热,利用极性分子可迅速吸收微波能量的特性来加热一些极性溶剂, 辅之精确的温度、压力控制, 达到萃取样品中目标化合物、杂质分离的目的, 具有高效、安全、快速、试剂用量小和易于自动控制等优点,是分析土壤中有机污染物的好方法[13]。
1.7加速溶剂萃取[14]1996年Rethter等介绍了一种适合于固体和半固体样品前处理的新技术——加速溶剂萃取(AcceleratedSolventExtraction, 简称ASE)。
其基本原理是利用升高温度和压力,增加物质溶解度和溶质扩散效率,提高萃取的效率。
与传统萃取方式相比,具有如下的显著特点:快速(仅用12~20min)、溶剂少(15~45mL)、萃取效率高、可实现全自动安全操作。
ASE是一种极具吸引力的样品前处理新技术,可同时使用4种溶剂进行提取, 已在食品、农业环境、药物、化工等方面得到了广泛应用,并被美国国家环保局批准为EPA3545号标准方法。
2 纯化用有机溶剂提取得到的提取液中,不可避免地含有一定量的非芳烃杂质,这些杂质可能干扰PAHs的定量分析,因此提取后均需要浓缩和纯化。
一般是根据PAHs具有的两个特征:脂溶性和芳香性进行浓缩或纯化的。
2.1 亲水与亲脂性化合物的分离亲水与亲脂性化合物的分离,是利用两种物质在同一种溶剂中的分配系数(K)不同实现的。
K值越大,需要的分配次数越少,当分配系数在1.5~2之间,必须经过4~5次分配方可达到99%的萃取率;当分配系数大于4时,提取2次就可以达到96%以上。
所用的溶剂主要有环己烷、二氯甲烷、丙酮、石油醚和乙烷等, 其中, 以环己烷和二氯甲烷的使用较普遍。
2.2 脂肪族与芳香族的分离目前分离脂肪族与芳香族的主要方法为吸附柱层析法,吸附分离是根据各种溶质(如PAHs)与吸附剂的亲合力和洗脱剂(或流动相)的解吸作用的强弱,通过反复吸附和解吸,将不同特性的化合物分离开来。
常用的填充物有氧化铝、硅胶、SephadexLH-20或LH-60分子筛凝胶和硅镁型吸附剂等。
2.2.1硅胶柱层析该方法在PAHs的纯化分离中的应用最为广泛。
硅胶需要先活化,可以采用250℃下活化6h,也可采用在130℃活化16h。
硅胶具有多孔性,比表面积约为400m2/g,具有良好的吸附性能。
进行层析的提取液须用环己烷或正己烷等弱极性的有机物作溶剂,提取物转移至层析柱中后,先用正戊烷、石油醚等洗脱饱和烃类化合物, 再用环己烷或苯等洗脱PAHs,最后用二氯甲烷和甲醇洗脱。
2.2.2氧化铝柱层析层析用的氧化铝吸附剂是三水合氧化铝(A12O3·3H2O)在低于700℃下脱水而成的。
一般在170~400℃之间活化,具有很强的吸附能力。
所有的有机溶质,除了脂肪烃外,都可能被极性氧化铝表面基团有一定程度的吸附。
PAHs或BaP是非极性的,它们被氧化铝的吸附是借助氧化铝表面晶体破损,与铝原子带的π电子形成较强的范德华力。
氧化铝填充柱不利之处是洗脱时间长,某些化合物在该吸附剂上有一定的分解作用, 重现性较差。
因此,一般不单独使用氧化铝作层析柱填充物, 而是用以一定比例混合的硅胶和氧化铝柱。
2.2.3弗罗里矽土硅镁型吸附剂将经过干燥(常用无水硫酸钠)的提取液直接倾入弗罗里矽土上,提取液中的PAHs及其他干扰组分都被吸附在弗罗里矽土中, 然后用洗脱剂如二氯甲烷/丙酮(1∶1)浸泡, 洗脱,洗脱液经浓缩后进行分析。
弗罗里矽土层析法操作简单, 重现性较好,较适合分析PAHs,但是环数较少的PAHs有可能丢失。
3 定性和定量分析目前广泛采用HPLC、GC、薄层扫描分析法和纸层析法分离PAHs。