室外池塘自然養(yǎng)殖條件下呋喃西林代謝物在中華絨螯蟹體內(nèi)殘留和消除規(guī)律

黃宣運(yùn)，沈曉盛，黃冬梅，馮 兵，于慧娟，蔡友瓊

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室（上海），上海 200090）

室外池塘自然養(yǎng)殖條件下呋喃西林代謝物在中華絨螯蟹體內(nèi)殘留和消除規(guī)律

黃宣運(yùn)，沈曉盛，黃冬梅，馮 兵，于慧娟，蔡友瓊

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室（上海），上海 200090）

采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（HPLC-ESI／MS／MS）法分析呋喃西林主要代謝物氨基脲（Semicarbazide，SEM）在中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis，以下簡稱河蟹）體內(nèi)的殘留及消除規(guī)律。設(shè)2個(gè)試驗(yàn)組和1個(gè)對照組，2個(gè)試驗(yàn)組以20 mg·L－1和80 mg·L－1的呋喃西林溶液浸泡河蟹（扣蟹）60 min后，轉(zhuǎn)移至飼養(yǎng)池塘中，并在給藥后 1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h、2 d、4 d、8 d、12 d、16 d、20 d、30 d、40 d、50 d、60 d、80 d、100 d、120 d、150 d進(jìn)行各組織取樣分析。結(jié)果顯示：在停藥2 h時(shí)，2個(gè)濃度試驗(yàn)組河蟹的肌肉、肝胰腺和鰓中 SEM均達(dá)到高峰，其中，20 mg·L－1試驗(yàn)組測定值分別為（152±21.7）、（234.0±12.0）、（3 160±169）μg·kg－1，80 mg·L－1試驗(yàn)組測定值分別為（327±31.2）、（372±27.2）、（4 623±247）μg·kg－1。停藥2 h后，2個(gè)濃度試驗(yàn)組河蟹各組織中SEM均呈現(xiàn)不同的消除速率，其中20 mg·L－1試驗(yàn)組的消除速率分別為0.315 μg·（kg·h）－1（肌肉）、0.487μg·（kg·h）－1（肝胰腺）和 4.39μg·（kg·h）－1（鰓）；80 mg·L－1試驗(yàn)組的消除速率分別為0.454μg·（kg·h）－1（肌肉）、0.516μg·（kg·h）－1（肝胰腺）和 6.43μg·（kg·h）－1（鰓）。停藥960 h后，2個(gè)濃度試驗(yàn)組各組織中SEM殘留均低于判定限（1.0μg·kg－1）。

中華絨螯蟹；呋喃西林；氨基脲；殘留；消除

呋喃西林（Nitrofurazone，NFZ）是人工合成廣譜抗生素，為硝基呋喃類藥物中的一種，曾被廣泛用于水產(chǎn)動(dòng)物疾病的預(yù)防與治療中［2－3］。由于具有致畸、致癌和致突變的毒副作用［4－6］，從1995年開始，歐盟等國家已相繼禁止在動(dòng)物養(yǎng)殖過程中使用硝基呋喃類藥物。然而由于其治療效果顯著、價(jià)格低廉、無相關(guān)替代藥物，加之用藥習(xí)慣，仍有養(yǎng)殖戶在養(yǎng)殖過程中違規(guī)使用呋喃西林。一些研究表明，呋喃西林在動(dòng)物體內(nèi)代謝迅速，但其呋喃西林代謝物（氨基脲，Semicarbazide，SEM）卻能夠在動(dòng)物體內(nèi)殘留較長時(shí)間［5，7－9］，因此各國目前主要以SEM作為呋喃西林使用的標(biāo)示物進(jìn)行水產(chǎn)動(dòng)物的監(jiān)管［7］，檢測SEM的方法主要以液相色譜法［10］和液相色譜法串聯(lián)質(zhì)譜法［11］為主。

雖然呋喃西林屬于禁用藥物，但出于藥物監(jiān)管和風(fēng)險(xiǎn)評估的需要，目前已經(jīng)逐步開展了呋喃西林和呋喃唑酮在海參（Apostichopus japonicus）［8］、大菱鲆（Scophthatmusmaximus）［9］、雜交鱧（斑鱧 Channa maculata×烏鱧 Channa argus）［12］、蝦類［13－15］以及斑點(diǎn)叉尾鮰（Letaurus punetaus）［16］等水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)的富集及消除規(guī)律的相關(guān)研究，為開展風(fēng)險(xiǎn)評估及實(shí)施科學(xué)監(jiān)督提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。樊新華等［17］開展了呋喃西林在中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis，以下簡稱河蟹）中的消除規(guī)律研究，但僅以可食部分作為一個(gè)整體，未對各組織進(jìn)行細(xì)分。為進(jìn)一步獲得更詳實(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本試驗(yàn)在池塘養(yǎng)殖條件下，開展了呋喃西林代謝物從河蟹扣蟹到成蟹時(shí)期的消除規(guī)律研究，以期為水產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估和實(shí)施科學(xué)監(jiān)管提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)用蟹

由上海崇明興陸?zhàn)B殖合作社作提供的健康扣蟹，數(shù)量約為7 500 ind，雌雄占比約為1∶1，規(guī)格：（13±2）g。

1.1.2 試驗(yàn)場地

上海崇明興陸?zhàn)B殖合作社養(yǎng)殖基地的室外養(yǎng)殖池塘（面積：300 hm2，水深：1.2 m，養(yǎng)殖期間水溫：20～27.5℃）（經(jīng)測定水體和底泥中均無呋喃西林及SEM殘留）。

1.1.3 養(yǎng)殖飼料

購于武漢正大水產(chǎn)有限公司的幼蟹配合飼料2＃（經(jīng)測定無呋喃西林及SEM殘留）。

1.1.4 主要試劑

甲醇、乙酸乙酯、二甲基亞砜，正己烷均為色譜純（美國 J.T.Baker公司），其余試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.1.5 試驗(yàn)藥品

呋喃西林、呋喃西林代謝物和同位素內(nèi)標(biāo)物等標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)購于德國Dr公司，純度≧99%。呋喃西林原藥（≧98%）購于浙江衢州偉榮藥業(yè)有限公司。

1.1.6 主要儀器

Thermo TSQ Quantum Ultra高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國賽默飛世爾科技有限公司），Mili-Q純水儀（法國 Millipore），CF16RXⅡ型離心機(jī)（日本HITACHI公司），F(xiàn)A1004電子天平（上海精天電子儀器廠），Vortex GeniusⅢ型渦旋混合器（德國IKA公司）；N－EVPTM111氮吹儀（美國Organomation）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 給藥方法

將試驗(yàn)扣蟹暫養(yǎng)7 d后，隨機(jī)分為3組，分別為2個(gè)試驗(yàn)組P1組、P2組和對照組P0，每組扣蟹約為2 500 ind。將P1組和P2組分別放置于20 mg·L－1和 80 mg·L－1呋喃西林溶液的水族箱（76 cm×56 cm×40 cm）中藥浴1 h后移出，用清水沖洗河蟹表面后，再轉(zhuǎn)移至養(yǎng)殖塘中，試驗(yàn)期間試驗(yàn)組和對照組均按照河蟹的日常養(yǎng)殖方法進(jìn)行，投喂量根據(jù)養(yǎng)殖階段不同，有所變化，每日投喂量約為河蟹體重的2%～5%。

1.2.2 取樣方法

試驗(yàn)樣品分別在河蟹給藥后1 h、2 h、4 h、8 h、12 h、24 h、2 d、4 d、8 d、12 d、16 d、20 d、30 d、40 d、50 d、60 d、80 d、100 d、120 d和150 d進(jìn)行，每6 ind河蟹為1份樣品，每份樣品按照肌肉、肝胰腺和鰓3個(gè)組織分別進(jìn)行制樣，并將樣品于－70℃冰箱保存至分析。

1.2.3 SEM分析色譜條件

色譜柱：CAPCELL PAK C18（100 mm×2.0 mm i.d.，5μm）；流動(dòng)相：甲醇（A），0.1%甲酸（含 2 mmol·L－1乙酸銨）（B）。進(jìn)樣量：10μL。柱溫：30℃。

表1 流動(dòng)相梯度洗脫程序Tab.1 Mobile phase gradient elution program

1.2.4 SEM分析質(zhì)譜條件

ESI＋離子模式。離子傳輸管溫度300℃，氣化室溫度300℃，鞘氣（N2）35 psi，輔助氣（N2）8 psi，碰撞氣（Ar）1.5 mTorr，多反應(yīng)監(jiān)測；碎片離子及碰撞能量見表2。

表2 選擇反應(yīng)監(jiān)測的定性離子、定量離子與碰撞能量Tab.2 Qualitative ions，quantitative ions and collision energy used for selected reaction monitoring

1.2.5 SEM分析前處理方法

稱取樣品2.0 g（精確到0.01 g）于 50 mL離心管中，加入0.05 mL內(nèi)標(biāo)工作液渦旋混合50 s，再加入5 mL鹽酸溶液和0.15 mL 2-硝基苯甲醛溶液（2-NBA），渦旋振蕩50 s后，置于恒溫水浴振蕩器中37℃避光振蕩16 h。取出離心管冷卻至室溫，加入5 mL磷酸氫二鉀溶液，調(diào)節(jié)pH至7.0～7.5，加入 8 mL乙酸乙酯，渦旋振蕩 50 s，4 000 r·min－1離心 5 min，取上層清液至 10 mL玻璃離心管中，于40℃下氮?dú)獯蹈?。?zhǔn)確加入1.0 mL流動(dòng)相（甲醇∶水 ＝5∶95；v／v）溶解渦旋振蕩溶解殘留物，過0.22μm水相膜，供上機(jī)分析。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

呋喃西林代謝物平均消除速率（v）參考徐維海等［18］的計(jì)算方法，公式如下 ：

v＝（Wmax－Wmin）／（t1－t2）

式中：Wmax和Wmin分別代表消除過程中SEM的最高和最低濃度，t1、t2分別代表藥物濃度達(dá)到最高和最低濃度所需要的時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍、最低檢出限

以5.0%甲醇為溶劑配制濃度分別為 1、2、5、20、50、100、500 ng·mL－1SEM系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2.3的分析條件進(jìn)行分析，以氨基脲衍生物與內(nèi)標(biāo)衍生物的峰面積之比為縱坐標(biāo)，氨基脲的濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，由試驗(yàn)結(jié)果表明，SEM在 1.0～500 ng·mL－1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，回歸方程為：Y＝0.107 5X＋0.009 3，相關(guān)系數(shù)r2≥0.999 2。經(jīng)加標(biāo)試驗(yàn)確定方法檢出限0.25μg·kg－1（S／N≥3），定量限為 0.5μg·kg－1（S／N≥10），滿足本試驗(yàn)河蟹中 SEM的定量分析。

2.2 試驗(yàn)前河蟹各組織中SEM檢測結(jié)果

作為空白對照，在試驗(yàn)前取30 ind河蟹的肌肉、肝胰腺、鰓組織進(jìn)行 SEM測定，均未檢出SEM，表明本底中無SEM殘留。

2.3 河蟹肌肉中的SEM殘留變化

圖1是P1組和P2組試驗(yàn)河蟹從扣蟹到成蟹養(yǎng)殖過程中SEM在肌肉中的含量變化規(guī)律。從圖1中可以看出，兩組不同濃度的SEM在肌肉中的變化趨勢相同，均在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)急速上升，2 h時(shí)達(dá)到最高峰值，其值分別從（16±2.0）μg·kg－1、（226±20.2）μg·kg－1上升到（152±21.7）μg·kg－1、（327±31.2）μg·kg－1。同樣，兩試驗(yàn)組在2 h后在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)急劇下降，48 h時(shí)，P1組和P2組肌肉中的SEM分別降低到（5.6±0.8）μg·kg－1、（88.0±6.7）μg·kg－1，分別下降了約96.3%和73.1%，P1組的下降速率較P2組快。在20 d時(shí)，P1組肌肉中的SEM降低到判定限附近，其值為（1.3±0.2）μg·kg－1。在30 d時(shí)，肌肉中的SEM含量低于判定限（1.0μg·kg－1）。根據(jù)公式計(jì)算，P1組肌肉中SEM的平均消除速率為 0.315μg·（kg·h）－1。P2組肌肉中的SEM含量在判定限附近則需要30 d，其值為（1.2±0.2）μg·kg－1，40 d后 SEM含量低于判定限下，比P1組多10 d的代謝時(shí)間。但由于P2組的起始濃度是P1組的2倍多，通過分析計(jì)算，P2組肌肉中SEM的平均消除速率較P1組略高，其值為 0.454μg·（kg·h）－1。

2.4 河蟹肝胰腺中SEM殘留變化

圖2是P1組和P2組試驗(yàn)河蟹從扣蟹到成蟹養(yǎng)殖過程中SEM在肝胰腺中的含量變化規(guī)律。從圖2中可以看出，兩組不同濃度的SEM在肝胰腺中的變化趨勢與在肌肉中的趨勢相同，均2 h內(nèi)呈現(xiàn)急速上升，其值分別從（33±3.0）μg·kg－1、（240±21.2）μg·kg－1上升到（234±12）μg·kg－1、（372±27.2）μg·kg－1，分別是肌肉組織SEM含量的1.5倍和1.1倍。2 h后兩試驗(yàn)組呈現(xiàn)急劇下降，48 h時(shí)，P1組組肝胰腺中的SEM降低到（12±1.4）μg·kg－1，下降了約 94.8%。P2組僅下降了45.4%，還有（203±13）μg·kg－1的SEM殘留其中，在這期間P1組的消除速率明顯較P2組快。在20 d時(shí)，P1組肝胰腺中的SEM與肌肉組織中SEM一樣，均降低到判定限附近，其值為（1.31±0.06）μg·kg－1。在30 d時(shí)，肝胰腺中的 SEM含量低于判定限（1.0μg·kg－1）。根據(jù)公式計(jì)算，P1組肝胰腺中SEM的平均消除速率為 0.487μg·（kg·h）－1。P2組肝胰腺中的SEM含量在判定限附近則需要30 d，其值為（1.3±0.4）μg·kg－1，40 d后 SEM含量低于判定限下，比P1組多10 d的代謝時(shí)間。同樣，由于P2組的起始濃度比P1組高，導(dǎo)致P2組肝胰腺中SEM的平均消除速率較P1組略高，其值為0.516 μg·（kg·h）－1。

圖1 SEM在河蟹肌肉中的藥-時(shí)曲線Fig.1 Drug concentration-time curve of SEM in muscle

圖2 SEM在河蟹肝胰腺中的藥-時(shí)曲線Fig.2 Drug concentration-time curve of SEM in hepatopancreas

2.5 河蟹鰓中SEM殘留變化

圖3 是P1組和P2組試驗(yàn)河蟹從扣蟹到成蟹養(yǎng)殖過程中SEM在鰓中的含量變化規(guī)律。從圖3中可以看出，鰓中SEM變化趨勢與肌肉和肝胰腺相同，P1組和P2組均2 h內(nèi)呈現(xiàn)急速上升，其值分別從（314±328.2）μg·kg－1和（3 336±179）μg·kg－1上升到（3 160±169）μg·kg－1和（4 623±247）μg·kg－1，均遠(yuǎn)高于肌肉和肝胰腺組織中SEM的含量。2 h后兩試驗(yàn)組呈現(xiàn)急劇下降，直到30 d時(shí)，鰓中的SEM含量接近判定限范圍，其值分別為（2.61±0.41）μg·kg－1和（4.1±0.3）μg·kg－1。40 d后，鰓中 SEM含量均在判定限之下。根據(jù)公式計(jì)算，P1組和P2組鰓中SEM的平均消除速率分別為4.39μg·（kg·h）－1和 6.43μg·（kg·h）－1。同樣，由于 P2組SEM的平均消除速率較P1組高。

3 討論

3.1 給藥方式和試驗(yàn)條件的確定

水產(chǎn)養(yǎng)殖常用的給藥途徑一般分為藥浴給藥、拌飼給藥和全池潑灑3種方式。在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中呋喃西林的使用方法通常是采用藥浴方式進(jìn)行，藥物的使用濃度為 20 mg·L－1［5－7］，在實(shí)際使用時(shí)，部分養(yǎng)殖戶為達(dá)到更好效果，可能會加大濃度進(jìn)行使用。為了模擬SEM的實(shí)際使用情況，本試驗(yàn)選取了20 mg·L－1和80 mg·L－12個(gè)濃度對扣蟹進(jìn)行藥浴給藥，之后選取室外養(yǎng)殖池塘在自然環(huán)境條件下進(jìn)行養(yǎng)殖，沒有選擇條件相對可控的室內(nèi)養(yǎng)殖環(huán)境，其目的是為了與實(shí)際使用呋喃西林的情況保持一致，以便更合理地評估河蟹中SEM的消除規(guī)律，為河蟹中SEM的風(fēng)險(xiǎn)評估以及有效監(jiān)管提供數(shù)據(jù)支持。

3.2 SEM在河蟹不同組織中的富集規(guī)律

蔣原等［19］在研究硝基呋喃類藥物在克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）組織中的消除規(guī)律時(shí)發(fā)現(xiàn)，SEM的起始藥物殘留濃度依次為：鰓＞肝胰腺＞肌肉，而李東利等［15］在研究SEM在中國明對蝦（Fenneropenaeus chinensis）代謝規(guī)律時(shí)的結(jié)果表明，肝胰腺中藥物起始和達(dá)峰濃度最大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它各組織。說明不同養(yǎng)殖水產(chǎn)品種的各個(gè)組織對SEM的富集速率存在差異。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，河蟹鰓組織中的SEM富集濃度明顯高于肝胰腺和肌肉組織，與克氏原螯蝦［19］相似，造成不同組織對SEM富集的差異也可能是與給藥方式不同有關(guān)。蔣原等［19］和本試驗(yàn)均采用藥浴給藥方式，采用該方式給藥時(shí)，鰓是直接與藥物進(jìn)行接觸的器官，藥物吸收轉(zhuǎn)化較快，而藥物在其它組織的富集是需要呼吸、血液循環(huán)等方式，因此能夠富集的濃度在短時(shí)間內(nèi)容易低于鰓組織。同樣，藥物濃度不同，富集速率也不一樣，本試驗(yàn)采用2種濃度給藥時(shí)發(fā)現(xiàn)，P2組各組織中SEM的富集濃度均高于P1組，但給藥劑量的增加，并沒有增大藥物的相對富集濃度，這可能與藥物轉(zhuǎn)運(yùn)至組織中的“通道”限制有關(guān)［9］。

圖3 SEM在河蟹鰓中的藥-時(shí)曲線Fig.3 Drug concentration-time curve of SEM in gill

3.3 SEM在河蟹不同組織中的消除規(guī)律

在停藥初期的48 h內(nèi)，SEM在河蟹各組織中均保持著較高的消除速率，隨后消除趨勢趨于平緩，消除速度急速下降。這與譚志軍等［9］和蔣原等［19］的研究結(jié)果類似，這可能是藥物進(jìn)入生物體達(dá)到相對平衡后，出現(xiàn)的藥物消除速率減緩現(xiàn)象。樊新華等［17］采用拌飼投喂的方式研究了呋喃西林在河蟹體內(nèi)的消除規(guī)律，在停藥35 d，河蟹中SEM仍然高于檢出限。而本試驗(yàn)采用2種不同濃度給藥，在給藥后的40 d，在河蟹各組織中的 SEM殘留均低于判定限（1.0μg·kg－1），在第60天時(shí)，河蟹各組織中的SEM殘留低于方法檢出限（0.25μg·kg－1），其可能是因?yàn)榻o藥方式及給藥劑量的不同，導(dǎo)致了消除時(shí)間上的差異。劉書貴等［12］研究結(jié)果表明雜交鱧肌肉中SEM的平均消除速率為 0.089μg·（kg·h）－1，而在本試驗(yàn)條件下，SEM在河蟹肌肉的平均消除速率分別為0.315μg·（kg·h）－1和0.454μg·（kg·h）－1，消除速率明顯高于雜交鱧，這可能與甲殼類動(dòng)物的開放式循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)，也可能與藥物和血漿蛋白、組織結(jié)合的能力差異等有關(guān)。

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Elim ination rules of nitrofurazonemetabolite residue in Eriocheir sinensis cultured in outdoor ponds

HUANG Xuan-yun，SHEN Xiao-sheng，HUANG Dong-mei，F(xiàn)ENG Bing，YU Hui-juan，CAIYou-qiong
（Laboratory of Quality＆Safety Risk Assessment for Aquatic Products，Ministry of Agriculture，East Sea Fisheries Research Institute，Chinese Academy of Fishery Sciences.Shanghai 200090，China）

Elimination rules of nitrofuranzone metabolite Semicarbazide（SEM）in Eriocheir sinensis were investigated.The concentration of SEM in tissues（muscle，hepatopancreas，gill）were analyzed by liquid chromatography tandem mass spectrometric（HPLC-ESI／MS／MS）.Eriocheir sinensis were drug bathed in nitrofuranzone liquid（20mg·L－1and 80mg·L－1），respcetively.After 1 h，the sampleswerewashed and collected at1 h，2 h，4 h，8 h，12 h，24 h，2 d，4 d，8 d，12 d，16 d，20 d，30 d，40 d，50 d，60 d，80 d，100 d，120 d and 150 d.The results showed that the peak time in the tissueswas2 h after drug bath.The peak concentration of SEM in gill，muscle and hepatopancreas were（152±21.7），（234.0±12.0）and（3 160±169）μg·kg－1in 20 mg·L－1drug bathed group，while（327±31.2），（372 ±27.2）and（4 623±247）μg·kg－1in 80 mg·L－1drug bathed group.SEM in the tissues of Eriocheir sinensis presented different degradations，the average degradation of SEM were 0.315（in muscle），0.487（in hepatopancreas）and 4.39（in gill）μg·（kg·h）－1in 20 mg·L－1drug bathed group.The average degradation of SEM were 0.454（in muscle），0.516（in hepatopancreas）and 6.43（in gill）μg·（kg·h）－1in 80 mg·L－1drug bathed group.960 h after drug bath，SEM residual of two groupswere lower than 1.0μg.

Eriocheir sinensis；nitrofuranzone；semicarbazide（SEM）；residual；elimination

S 948

A

1004－2490（2017）06－0674－08

2017－04－01

中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所）項(xiàng)目（No.2011T02）；國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估重大專項(xiàng)（GJFP201600901）；農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)與質(zhì)量控制技術(shù)研究【滬農(nóng)科攻字（2013）第3－3號】

黃宣運(yùn)（1984－），男，助理研究員，研究方向：水產(chǎn)品質(zhì)量安全與風(fēng)險(xiǎn)評估。E-mail：hxyseven＠163.com

蔡友瓊，研究員。E-mail：caiyouqiong＠163.com