苯并芘的毒理作用是什么

【概述】

苯并芘又称3，4－苯并芘，简称BaP，它是由一个苯环和一个芘分子稠合而成的多环芳烃类化合物。苯并芘的种类约有十余种，我们较为熟悉的有1，2－苯并芘、3，4－苯并芘及4，5－苯并芘，当燃料不完全燃烧时会产生深黄色的1，2－苯并芘，其具有强烈的致癌作用，而4，5－苯并芘是1，2－苯并芘的同分异构体，却没有致癌作用。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。苯并芘被确认为是个化学环境致癌物。

【理化性质】

理化性质：苯并芘是一种比较常见的活性很高的间接致癌物和致突变物。它是一种多环芳香族碳氢化合物，纯品本身是五个苯环联在一起的无色或淡黄色针状晶体。熔点及沸点较高，熔点为179℃，沸点为475℃，相对密度1.35，蒸汽压很小，不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中，微溶于其他有机溶剂中。苯并芘通常以微小分子状态吸附于某些物质的颗粒上，气体分子存在于大气烟雾中或呈胶体状态存在，其中大部分吸附在颗粒物质上。被排放到大气中的3,4～苯并芘，结合大气中的气溶胶，可吸入的尘粒中直径在8μm以下的被吸入肺部的概率较高，这些尘粒通过呼吸道吸入肺部，直达肺泡和血液，引发肺癌和心血管疾病。

化学性质：苯并芘在酸性条件下易发生化学变化，在碱性条件下性质稳定。苯并芘在日光与荧光作用下能发生光氧化反应，大多数多环芳烃具备大共扼体系，所以它具有荧光溶液。一般情况下，随着多环芳烃的分子量的增加，熔沸点升高，蒸气压减小。多环芳烃的共扼体系和分子苯环的排列方式影响着多环芳烃的颜色、荧光性和溶解性。苯并芘在紫外线照射下能发出紫色荧光，在有机溶液中呈蓝色荧光。在浓硫酸溶液中为橙红色,带有绿色荧光，所以说通常利用苯并芘的荧光特性进行定性定量检测。

图1为苯并芘

【来源】

1.熏烤食品 熏烤食品时使用的木炭、煤炭、液化石油气等不完全燃烧产物中含有苯并芘。在熏鸡、熏肉等多种烧烤食物中，苯并芘的产生量较大。这是因为在熏烤食品中，所用来熏烤肉质的熏灯中含有大量的污染物，肉类所含有的脂肪在烧制过程中处于半生不熟的状态，会产生大量的苯并芘。特别是食物在燃烧的过程中食物上所包裹的淀粉一旦被火烤制成焦糊状态，那么淀粉中也会产生大量的苯并芘，被人们食用会形成强烈的致癌风险。

2.粮食作物 在人们赖以生存的空气中，大量的BaP也会漂浮在空气中。灰尘和颗粒通过大气的沉降，在植物的生长过程中会污染到粮食作物，使农作物变成潜在的BaP传播体，使粮食作物的本身受到污染。

3.炒制烘焙食物 BaP也存在炒制、焙烤食物中，例如在炒制茶叶的过程中，在经过高温作用下，茶水中所含有的BaP难以溶于水中，因此在茶叶和汤渣中，都存在大量的苯并芘。在炒制过程中，过高温度下，食品中含有苯并芘会大幅度增强。另外，高温下烘烤食品中的蛋白质、脂肪的分解，例如：炙火下烧烤的牛、羊肉，在油脂分解的过程中，也会形成苯并芘。这些有毒有害物质不容易被分解，因此，会大大增强人体患病、致癌的风险。

4.食用植物油 环境污染、加工运输过程接触污染物或者油料干燥过程中与热解燃气直接接触可使油菜籽中沉积BaP。此外，在瓜子油、花生油等油料的加工中，经过压制和炒制的成品油也存在这样的风险。如果所炒制的温度过高，那么在加工的工程中会出现局部温度过高的现象，因此在热解的情况中会产生大量的BaP。汪学德等研究表明，当芝麻的炒制温度超过200℃时，所经过压榨的油中存在BaP。另外，食物油在加工过程中出现的扬烟、温度等因素对芝麻油的影响也比较大。在芝麻食用油脱臭的过程中，脱臭工艺选择不当时，在加工中就会形成内源性BaP。

【毒理作用】

1.高致癌性 在苯并芘的发展中，它属于多环芳烃类，它是当前医学界已经查明的400多种主要致癌物中的一种。其毒性在各类多环芳烃类中位居榜首。进入体内的苯并芘在经过人体的新陈代谢后，会产生大量的分子中间体，因此，会使靶细胞结构产生改变，导致DNA产生损伤。BaP处理也可导致细胞核蛋白的表达的改变。也有学者研究证实BaP在口腔的致癌作用并揭示BaP主要沿着动态路径从口腔、前胃到达小肠和肝脏，其他途径有通过皮肤及其附属器官包括听器官进入人体，其中BaP致发病率和死亡率较高的是肝癌。

2.致畸性和致突变性 BaP可经胎盘致发育中的胎儿DNA损伤，造成胚胎畸形、免疫功能下降等。在暴露的环境中，早期胚胎发育期间DNA合成率高，DNA甲基化模式正在形成，对表观遗传失调是一个非常敏感的时期。有研究表明，多环芳烃能通过胎盘使发育中的胎儿被BaP诱导致DNA损伤，并且其损伤程度是其母亲的10倍。除此之外，苯并芘还能够导致DNA产生损伤，导致发育中血清水平受到抑制，精子生成能力减弱，进一步增加了致畸性和致突变的风险。

【检测方法】

1.荧光分光光度法 《食品中苯并芘的测定方法》（GB/T5009.27-2003）中明确说明了荧光分光光度法的应用，即采用有机溶液提取、皂化提取、色谱净化和乙酰分离等形式，用荧光分光光度法进行定量。从总体上说，荧光分光光度法是中国食品卫生标准中规定的国家标准方法。荧光分光光度法作为一种较为传统的检验测定方法，其各项属性也较为稳定。

2.薄层层析法 样品处理后，经氢氧化钾皂化后，环己烷萃取，将提取液经环己烷-二甲基亚砜液-液分配及氧化铝或氧化铝-硅镁型吸附剂色谱柱净化，然后在氧化铝薄层板上进行层析分离，BaP在紫外光照射下呈紫色荧光光点，与标准比较，定量，最低检出量约0.005μg。这种薄层层析法的检测方法具有一定的优势，但同时也存在一定的风险性。

3.高效液相色谱法 有关食品中BaP的研究，吴敏等人采用固相萃取-高效液相色谱-荧光法(HPLC-FLD)联合测定食品中苯并芘的含量，根据不同样品基质对样品提取条件进行了优化，采用固相萃取柱净化，XbridgeTMC18色谱柱分离，外标法定量。该方法前处理简单，分析时间短，具有良好的灵敏度和准确性，适用于各类食品中苯并芘的测定。

4.气相色谱-质谱（GC-MS）联用 除了上述检测方法，在苯并芘的发展中，通过气质联用技术鉴定，能够用于快速、清晰的鉴定BaP。所采用的气相色谱-质谱联用技术，能够进一步加深检查方式的准确性和科学性。这一方法的运用较为适合苯并芘的特性，分离效果明显，且色谱的再现性比较好。

【污染来源】

1.熏烤食品污染 熏烤食品如鱼、肉等时会产生熏烟，熏烟中会含有大量的多环芳烃，苯并芘就是其中之一，它的产生主要有以下四个来源：

（1）熏烤食品时所使用的木炭中含有苯并芘，当木炭燃烧时会产生烟雾，木炭中的苯并芘就会随烟雾侵入正在熏制的食品中。

（2）熏烤食品时，食品中的脂肪滴落在较高温度的物质上会发生油脂的热解生成游离脂肪酸，并进一步在高温下发生热聚反应，而生成苯并芘等多环芳烃。由此，苯并芘便附着在正在烤制的食品表面。这是熏烤食品中苯并芘的主要来源。

（3）熏烤食品如鱼或肉时，这些食物中的糖类如淀粉和一些低聚糖及食品中的脂类，可能会发生不完全燃烧，由此会产生苯并芘等多环芳烃。比如烤鱼在制作过程中脂肪不完全氧化，熏烟附着等而使烤制的鱼中苯并芘的含量达67mg/kg。

（4）烤制食品时，食品在较高的温度下会发生碳化，脂肪先热解进而热聚后产生苯并芘。例如烧焦的咖啡豆、熏肠等都有不同程度含量的苯并芘。熏鱼时，烤焦的鱼表皮中苯并芘的量可达53.6mg/kg~70.0mg/kg。

2.高温油炸食品的污染 一些不法商贩为追求利益化而将植物油多次反复高温使用，或者日常烹饪中油炸过度以及采用爆炒方式，都将产生苯并芘。反复高温使用的植物油极易发生热聚合反应生成苯并芘，并且温度越高时，其苯并芘的含量会比普通食物高出10~20倍。此外，当温度超过270℃，油烟也会产生苯并芘和其他多环芳香烃，经常接触油炸或烧烤的烟气都会增加患肺癌的风险，而当油的温度在240℃以下时损害作用大为降低。

3.油墨污染食品 包装上含有大量油墨，而油墨中的消色颜料炭黑含有苯并芘等多环芳烃，所以，当食品包装纸上的油墨未干就进行食品包装时，食品即被苯并芘污染。

4.沥青污染 常用于铺筑柏油马路的沥青中含有苯并芘，在农村由于农民缺乏相关知识，会将粮食直接晾晒在沥青铺筑的马路上，由此造成粮食作物被苯并芘污染。

5.环境污染 如果我们周围的环境如大气、土壤等被苯并芘污染，则环境中的作物也会被苯并芘污染，其中水果蔬菜及粮食作物的污染较为明显。此外，吸烟时产生的雾以及烹饪过程中产生的烟都可附着在食品表面，使食品受到苯并芘的污染。吸烟时产生的600多种的有毒物中有40多种可直接致癌，苯并芘是其中的代表之一。

【主要参考资料】

[1]李文娟. 活性炭处理玉米油中苯并芘的工艺和机理研究[D].齐鲁工业大学,2016.

[2]黄燕芬,田立.食品中苯并芘的研究进展[J].食品安全导刊,2016(24):8-9.

[3]史巧巧,席俊,陆启玉.食品中苯并芘的研究进展[J].食品工业科技,2014,35(05):379-381+386.

[4]史巧巧. 苯并芘的免疫学快速检测技术研究[D].河南工业大学,2014.