動(dòng)物源性食品中抗生素殘留的危害及檢測(cè)方法*

黃 璐，楊成雄，劉生鵬

(1 武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430205；2 荊楚理工學(xué)院醫(yī)藥創(chuàng)新研究院，湖北 荊門 448000)

抗生素是天然產(chǎn)生或者合成的具有抗菌活性的化合物，在人類和動(dòng)物感染性疾病的治療中是一種非常有用的藥物，可口服、腸外或局部使用，用于人類和動(dòng)物預(yù)防疾病，并促進(jìn)食用動(dòng)物的生長(zhǎng)[1]。目前自然界中大約存在200多種抗生素，而半合成或改性的抗生素超過(guò)250種?？股乜煞譃?0大類，根據(jù)不同化學(xué)結(jié)構(gòu)所具備的功能可以分為：氨基糖苷類、β-內(nèi)酰胺類、林可酰胺類、大環(huán)內(nèi)酯類、多肽類、喹諾酮類、磺胺類、四環(huán)素類、氯霉素類等[2]。

抗生素作為醫(yī)學(xué)的支柱，在世界范圍內(nèi)大規(guī)模使用。2010年，全球排名前7位的抗生素類藥物每人每年消費(fèi)大約700億次，而這一數(shù)據(jù)還在逐年遞增。由于中國(guó)人口眾多，每年約2.1億公斤的抗生素使用量，使得中國(guó)的抗生素的生產(chǎn)量和消費(fèi)量均排在世界前列，其中有46.1%用于畜牧業(yè)[3]。在動(dòng)物身上使用抗生素主要有三個(gè)作用：治療動(dòng)物疾病；作為預(yù)防劑使用以防止動(dòng)物感染，例如四環(huán)素和氨基糖苷類藥物被用于預(yù)防果樹火疫病；作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑，可提高牲畜飼料的利用率提高牲畜產(chǎn)量[4]?；前奉?SAs)和四環(huán)素類(TCs)作為一種低成本、廣譜抗生素，通常用于預(yù)防和治療奶牛的幾種細(xì)菌感染，或作為添加劑促進(jìn)家畜生長(zhǎng)[5]。

雖然抗生素給人類的生產(chǎn)生活帶來(lái)了諸多益處，但是抗生素殘留也是威脅食品安全的一大難題。在動(dòng)物身上使用抗生素可以對(duì)人類健康產(chǎn)生直接或間接的影響，這其中最主要的原因是引起人類疾病的細(xì)菌的抗生素耐藥性[6]。

食品安全問(wèn)題關(guān)系到我們每一個(gè)人，我們?cè)诤侠淼厥褂每股仡愃幬锏耐瑫r(shí)，也要規(guī)范和提高針對(duì)抗生素殘留的分析檢測(cè)技術(shù)。本文對(duì)動(dòng)物源性食品中抗生素殘留的危害和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了綜述。

1 抗生素殘留的危害

根據(jù)歐洲聯(lián)盟(EU)和獸藥中心給抗生素殘留的定義是“在給藥過(guò)程中殘留在動(dòng)物源性食品中的具有藥理活性的物質(zhì)(無(wú)論是活性物質(zhì)、受體還是降解產(chǎn)物)及其代謝產(chǎn)物”[7]。如在使用抗生素的過(guò)程中微量的抗生素可能殘存在肉類產(chǎn)品中，主要是磺胺類、四環(huán)素類、氨基糖苷類和β-內(nèi)酰胺類。在乳制品和奶牛飼料中使用抗生素，可能導(dǎo)致牛奶中有抗生素殘留的沉積。使用抗生素喂養(yǎng)不當(dāng)或處理不當(dāng)?shù)牡半u也可能會(huì)產(chǎn)生被抗生素殘留污染的雞蛋[8]。

抗生素之所以被大規(guī)模的使用，部分原因是基于衛(wèi)生專業(yè)人員和公眾的認(rèn)知，他們認(rèn)為抗生素是安全的，即便是有些副作用也往往被人們認(rèn)為是輕微的可以忽略掉的[9]。人們往往只在意抗生素使用帶來(lái)的直接有用的益處，而對(duì)背后的隱患置之不理。

1.1 抗生素殘留對(duì)環(huán)境的影響

抗生素可以以各種方式進(jìn)入人類生活中，如城市生活用水、制造業(yè)用水、畜牧業(yè)的污水排放，以及經(jīng)抗生素處理的垃圾滲濾液等[10]。由于在畜牧業(yè)中需要使用大量的抗生素用于疾病治療和促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，而動(dòng)物腸道又對(duì)大多數(shù)抗生素吸收不良，殘留的抗生素便通過(guò)糞便和尿液排泄到環(huán)境中[11]，然后在重復(fù)施用糞便后的土壤中存留和積累[12]?？股刈鳛橐环N有機(jī)污染物雖然大多數(shù)的半衰期并不長(zhǎng)，但由于其使用的頻度和廣度以及不間斷的排放，就造成了抗生素殘留對(duì)環(huán)境持續(xù)性的污染。

某些抗生素作為獸藥被批準(zhǔn)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，如土霉素、硫霉素、紅霉素、沙拉沙星和甲氧芐氨嘧啶[13]。在世界范圍內(nèi)，許多國(guó)家均已經(jīng)在成品水甚至自來(lái)水中發(fā)現(xiàn)了幾種抗生素類藥物及其代謝產(chǎn)物，由于這些物質(zhì)中的大多數(shù)具有藥理和生理活性，如果無(wú)意中通過(guò)飲用水?dāng)z入人體，那即使在非常低的濃度下也會(huì)影響到人體內(nèi)的平衡機(jī)制[14]。

1.2 抗生素殘留對(duì)人體健康的影響

人類健康與環(huán)境直接相關(guān)，環(huán)境中的抗生素殘留與抗生素耐藥性對(duì)人類健康的威脅主要是通過(guò)食物鏈或其他方式將耐藥細(xì)菌從動(dòng)物身上轉(zhuǎn)移到人類身上[15]。人體攝入抗生素殘留會(huì)給腸道菌群帶來(lái)潛在的風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)耐藥細(xì)菌出現(xiàn)耐藥性并且寄生在人體內(nèi)[16]。由于人類每天從環(huán)境中攝入的抗生素殘留大部分會(huì)進(jìn)入人體胃腸道，抗生素殘留一旦進(jìn)入人體，就可能與人體微生物群系發(fā)生相互作用，如果腸道細(xì)菌產(chǎn)生了抗生素抗性，并且大量繁殖就有可能會(huì)進(jìn)化成超級(jí)細(xì)菌[17]?？股貧埩魧?duì)人體有巨大的危害，它會(huì)擾亂人體的微生態(tài)，導(dǎo)致菌群失調(diào)；導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性；產(chǎn)生過(guò)敏反應(yīng)；產(chǎn)生毒性作用；產(chǎn)生致畸、致癌、致突變的反應(yīng)等[18]。

抗生素耐藥性已成為一個(gè)日益嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)在全世界范圍內(nèi)每年由抗生素耐藥性造成的死亡多達(dá)70萬(wàn)人，每年造成100萬(wàn)億美元的損失，如果不采取行動(dòng)，到2050年這一數(shù)據(jù)大約可能增加到1000萬(wàn)人[19]。這不僅是對(duì)個(gè)體的風(fēng)險(xiǎn)，更是對(duì)全球人口的風(fēng)險(xiǎn)，因此我們必須要高度重視這一問(wèn)題。

2 抗生素殘留的檢測(cè)方法

抗生素殘留帶來(lái)的危害很大，為了消費(fèi)者的健康，監(jiān)測(cè)食品樣本中的抗生素殘留是必要的。目前針對(duì)藥物殘留的檢測(cè)方法有很多，主要在一些實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用。

2.1 生物檢測(cè)法

2.1.1 微生物檢測(cè)法

微生物法主要利用某些微生物代謝物或由微生物所產(chǎn)生的抑菌圈和抗生素的濃度之間的關(guān)系來(lái)指示樣品中是否含有抗生素殘留，是公認(rèn)的用來(lái)檢測(cè)抗生素殘留的方法，并且是檢測(cè)抗生素殘留最早采用的方法，其應(yīng)用非常廣泛，至今還經(jīng)常被用來(lái)對(duì)大批量產(chǎn)品進(jìn)行抗生素的初篩[20]。微生物法有STOP發(fā)、FAST法、紙片法、酶比色法等[21]。Melisa Tumini等[22]開發(fā)一種利用地衣芽孢桿菌孢子來(lái)測(cè)定牛奶中喹諾酮類藥物殘留量的微生物測(cè)定法。該方法對(duì)喹諾酮類藥物敏感，適合以低成本分析大量樣本，并且該方法易于開發(fā)，適合在實(shí)驗(yàn)室中使用。微生物檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低、操作簡(jiǎn)單、具有廣譜性。但該方法的靈敏度不高，準(zhǔn)確度也不高，不能夠精準(zhǔn)定量，檢測(cè)限也高，因此該方法更適合檢測(cè)濃度較高的抗生素殘留的檢測(cè)[23]。

2.1.2 免疫分析法

免疫分析法可以分為兩大類：一是以抗原抗體識(shí)別為核心的酶聯(lián)免疫吸附法；二是以受體配體識(shí)別為核心的受體吸附分析法[24]。免疫分析法主要有放射免疫分析、熒光免疫分析、酶免疫分析、酶聯(lián)免疫吸附法和免疫傳感器法[25]。酶聯(lián)免疫分析法作為免疫分析法中使用最為廣泛的方法，它是利用酶標(biāo)記抗體進(jìn)行抗原抗體反應(yīng)，然后通過(guò)酶與底物產(chǎn)生顏色反應(yīng)來(lái)定量測(cè)定[26]。張子群等[27]選用了r-biopharm公司的試劑盒并且進(jìn)行了改進(jìn)，用來(lái)檢測(cè)肉類、牛奶、蜂蜜樣品中四環(huán)素類抗生素殘留，該方法在滿足國(guó)內(nèi)外四環(huán)素類抗生素殘留初篩檢測(cè)的各項(xiàng)要求的基礎(chǔ)上還具有快速、特異性比微生物法高、儀器設(shè)備投資少、檢測(cè)成本低、并可同時(shí)進(jìn)行大量樣品檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，但是可能會(huì)存在一些交叉反應(yīng)，因此該方法更多的在基層實(shí)驗(yàn)室中使用。

2.1.3 生物傳感器法

生物傳感器法涉及到生物、化學(xué)等多種學(xué)科，生物傳感器法是通過(guò)固定化適體或抗體與目標(biāo)分析物之間的化學(xué)作用或免疫識(shí)別，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)檢測(cè)抗生素殘留的一種新型檢測(cè)方法[28]。生物傳感器法更多地用于乳制品中抗生素殘留檢測(cè)。

雖然生物傳感器法靈敏度高、響應(yīng)快、并且操作簡(jiǎn)單且成本低。但這一方法仍然存在一些問(wèn)題，如穩(wěn)定性差，選擇性不好，需要微型化和智能化等問(wèn)題[29]。

2.1.4 蛋白芯片技術(shù)

蛋白質(zhì)芯片技術(shù)是通過(guò)在固定相表面緊密排列蛋白質(zhì)探針，來(lái)特異地捕獲樣品中分子，然后用CCD相機(jī)或激光掃描系統(tǒng)獲取信息，最后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行定性定量分析的方法，又稱蛋白質(zhì)微陣列[30]。鐘文英等[31]利用可視化蛋白芯片分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速、高靈敏度地同時(shí)檢測(cè)牛乳中磺胺類和喹諾酮類抗生素殘留的目的。作為一種在基因芯片技術(shù)之后發(fā)展起來(lái)的一種高通量的蛋白功能分析技術(shù)，蛋白質(zhì)芯片技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是微型化、高通量、檢測(cè)誤差小、操作簡(jiǎn)單、成本低，這些特點(diǎn)使得它更適用于高通量抗生素殘留檢測(cè)。

2.2 理化檢測(cè)法

理化檢測(cè)法是利用抗生素分子中的特殊基團(tuán)的特殊反應(yīng)或性質(zhì)來(lái)測(cè)定其含量，高效液相色譜法(HPLC)、氣相色譜法(GC)、薄層色譜法(TLC)、毛細(xì)管電泳法(CE)和超臨界流體色譜法(SFC)都屬于理化檢測(cè)法[32]。

2.2.1 薄層色譜法

薄層色譜法(TLC)的基本方法是把要分離的物質(zhì)點(diǎn)在薄板下端，然后將薄板放在盛有溶劑的層析缸中，在毛細(xì)作用下，被分離組分隨展開劑以不同速度向上移動(dòng)，在吸附力的作用下，各組分會(huì)選擇性地保留在原點(diǎn)和展開劑前沿之間的固定相上，最后取出層析板晾干，顯色劑與被分離組分反應(yīng)顯出有色斑點(diǎn)[33]。雖然薄層色譜法操作簡(jiǎn)單并且成本不高，但是它的靈敏度和分離能力都比較差，此外薄層色譜法也不容易進(jìn)行定量測(cè)定，所以這種方法在抗生素殘留檢測(cè)中已經(jīng)很少使用。

2.2.2 毛細(xì)管電泳法

毛細(xì)管電泳法(CE)是將已裝入緩沖溶液的毛細(xì)管柱插入處于同一水平的兩個(gè)緩沖液槽中，在高壓直流電場(chǎng)的作用下，帶電溶質(zhì)朝著與其極性相反的電極方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的電泳分析方法[34]。汪雪雁等[35]建立了高效毛細(xì)管電泳法來(lái)同時(shí)檢測(cè)雞肝中氟喹諾酮類和磺胺類藥物殘留，在紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為262 nm，檢測(cè)電壓為22 kV，檢測(cè)溫度是25 ℃的電泳條件下，可以在10 min內(nèi)完全分離3種氟喹諾酮類和2種磺胺類藥物。

盡管毛細(xì)管電泳法具有效率高、檢測(cè)速度快、取樣量少的特點(diǎn)，但是這一方法的靈敏度不高，在檢測(cè)時(shí)需要對(duì)樣品進(jìn)行進(jìn)一步的處理才可以檢測(cè)出殘留。

2.2.2 高效液相色譜法

高效液相色譜法(HPLC)是以液體作為流動(dòng)相，利用高壓輸送被測(cè)樣品流經(jīng)色譜柱，根據(jù)樣品中各成分分配系數(shù)的差異進(jìn)行分離，最后再經(jīng)由檢測(cè)器檢測(cè)含量[36]。HPLC的特點(diǎn)是靈敏度高、檢測(cè)限低、操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣泛，操作自動(dòng)化，是檢測(cè)抗生素殘留最常用的方法[37]。HPLC中反相高效液相色譜發(fā)展最快，應(yīng)用最廣。張?bào)闫G等[38]建立了利用高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定牛肉中6種磺胺類藥物殘留，該方法除了準(zhǔn)確度和精密度滿足檢測(cè)要求之外，幾類磺胺類藥物還可以在十分鐘內(nèi)出峰，實(shí)現(xiàn)了快速檢驗(yàn)的目的。

2.3 聯(lián)用技術(shù)

為了滿足不同的檢測(cè)需求，現(xiàn)代分析檢測(cè)中就出現(xiàn)了各種各樣的聯(lián)用技術(shù)。在色譜和質(zhì)譜聯(lián)用的技術(shù)中，用色譜來(lái)分離組分，質(zhì)譜作為檢測(cè)器檢測(cè)含量。這主要是因?yàn)橘|(zhì)譜除了具有高特異性和高靈敏度的特點(diǎn)之外，它還可以降低檢測(cè)限(LOD)和定量限(LOQ)，更方便于微量檢測(cè)。如薄層色譜-質(zhì)譜法(TLC-MS)[39]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)、液相色譜-質(zhì)譜法(LC-MS)[40-43]、毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜法(CE-MS)、液相色譜-核磁共振法(LC-NMR)。Clemente M等[44]采用LC-UV、LC-MS和LC-MS /MS檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)土耳其肌肉樣品中的每一種喹諾酮類化合物的分離和鑒定。Cepurnieks G等[45]建立一種快速、靈敏、可靠的方法，用超高效液相色譜-雜交四極軌道法測(cè)定牛奶和肉類中26種抗生素殘留，實(shí)現(xiàn)了第一次用高選擇性和高靈敏度的混合四極軌道質(zhì)譜儀分析肉類和牛奶中的抗生素的技術(shù)。Zhao Y等[46]開發(fā)了一種高度集成的微流控芯片與多功能耦合質(zhì)譜(MS)，該方法基于抗體的特異性，無(wú)需液相色譜分離，直接在全掃描模式下進(jìn)行，并進(jìn)一步采用串聯(lián)的質(zhì)譜來(lái)分析來(lái)鑒定目標(biāo)的方法，在線分析了牛奶樣品中七種不同的喹諾酮類化合物(QNs)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)樣品提取、免疫親和富集、磁分離、在線洗脫一系列操作，方便快捷。

3 結(jié) 語(yǔ)

由于動(dòng)物源性食品眾多，成分復(fù)雜，抗生素殘留的種類也可能多種多樣，這就為抗生素殘留檢測(cè)技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求?，F(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)很難同時(shí)滿足廣譜性，高靈敏度，操作簡(jiǎn)單，檢出限低等要求，這是今后研究過(guò)程中亟待完善和解決的問(wèn)題。以目前應(yīng)用最為廣泛的是色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)為例，在它的基礎(chǔ)上還需要開發(fā)新型色譜柱填料技術(shù)以達(dá)到更好的分離效果[47]。研發(fā)混合離子源以擴(kuò)大可離子化的化合物范圍，發(fā)展直接電離技術(shù)無(wú)需色譜分離而直接離子化后進(jìn)行質(zhì)譜分析地方法[47]。高分辨質(zhì)譜(HRMS)是常規(guī)篩選和確認(rèn)動(dòng)物源性產(chǎn)品中抗生素殘留的一種有前景的方法，利用數(shù)據(jù)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索和有效篩選的功能，從而快速、準(zhǔn)確地得出檢測(cè)結(jié)果，將使得多殘留分析在質(zhì)量和效率上達(dá)到新的層次[48]。

抗生素的發(fā)現(xiàn)為動(dòng)物和人類健康帶來(lái)了福音，但是由于抗生素的不合理的使用，抗生素殘留又給人類健康造成了很大的威脅。雖然現(xiàn)有的檢測(cè)方法有很多，但是各類檢測(cè)技術(shù)還存在一些缺陷，因此在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中我們必須尋找更完善檢測(cè)方法。此外我們相關(guān)的監(jiān)督機(jī)構(gòu)也要制定和完善各項(xiàng)條款和法規(guī)，消費(fèi)者也要高度重視這一食品安全問(wèn)題，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范合理地使用抗生素類藥物，這對(duì)維護(hù)食品安全和人類健康有著重要的意義。