食品中金剛烷胺的危害、檢測方法和殘留風險研究進展

趙軍強,韓典峰,田秀慧,王景,劉鴿,丁玉竹,彭中校,薛敬林,劉永春,喬瑞光,徐英江*

(1. 山東省海洋資源與環(huán)境研究院, 山東省海洋生態(tài)修復重點實驗室, 煙臺 264006; 2. 上海海洋大學食品學院, 上海 201306)

金剛烷胺(amantadine, AMD)是一種水溶性三環(huán)胺, 分子式為C10H17N, 結構式如圖1所示[1]。金剛烷胺通常為白色粉末或小顆粒狀, 無臭無味, 易溶于有機溶劑, 在光和空氣中性質穩(wěn)定, 常儲存在陰涼干燥的密閉容器中。

圖1 金剛烷胺結構式Fig.1 Structural formula of amantadine

金剛烷胺于1959年首次合成, 1964年人們發(fā)現(xiàn)其抗病毒作用[2], 1969年SCHWAB等[3]發(fā)現(xiàn)金剛烷胺能改善帕金森氏病的癥狀。研究表明, 金剛烷胺是一種離子通道阻斷劑, 其能阻斷M2離子通道, 減少污染細胞中病毒蛋白的釋放, 從而具備抗流感病毒活性[4-6]。金剛烷胺是美國食品藥品監(jiān)督管理局批準的首個抗流感病毒藥物[7-8], 日本于1998年批準金剛烷胺用于流感病毒A型感染性疾病的防治[9]。上世紀70年代以后, 中國使用金剛烷胺治療帕金森障礙和帶狀皰疹, 并用其防治A型流感病毒引起的呼吸道感染[10]。金剛烷胺因價格低廉且能夠有效抑制流感病毒活性等特點, 曾被用于畜禽養(yǎng)殖中流感病毒的防治, 但金剛烷胺在畜禽體內不易代謝, 常以原藥形態(tài)在畜禽產(chǎn)品中殘留, 對畜禽產(chǎn)品質量安全和人體健康造成不利影響[11], 長期使用金剛烷胺將導致喂養(yǎng)的畜禽產(chǎn)品中毒, 病毒產(chǎn)生耐藥性。同時, 過量使用的金剛烷胺會進入土壤、湖泊和海洋, 在生物體中富集, 進而對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。目前, 中國對食品中金剛烷胺殘留檢測重點關注在禽蛋類產(chǎn)業(yè), 對海產(chǎn)品及環(huán)境中檢測較少且國內金剛烷胺的安全性研究尚處于起步階段。因此, 本研究綜合分析金剛烷胺造成的危害, 以及食品中金剛烷胺的檢測方法, 以期更廣泛的為動植物食品中金剛烷胺的檢測及安全性研究提供參考。

1 金剛烷胺的危害

金剛烷胺的病毒耐藥株已引起學者關注。流感病毒的肆虐和金剛烷胺類藥物的廣泛使用, 導致近年來流感病毒耐藥株呈現(xiàn)增長的趨勢。另一方面, 金剛烷胺以原藥形式在生物體內部存在和蓄積, 在體內降解代謝量極少, 從而對人體健康產(chǎn)生不良影響。金剛烷胺的副作用主要與中樞神經(jīng)系統(tǒng)有關, 這些副作用包括幻覺、混亂和噩夢。這些癥狀在日劑量超過200 mg或與抗膽堿能藥物同時使用時尤為常見。過量用藥時, 將引起急性精神病、昏迷和心血管毒性等癥狀, 嚴重時會導致病人死亡。

大量研究表明, 金剛烷胺可引起病毒變異并提高病毒耐藥性, 進一步導致耐藥性病毒具有更強的致病性和傳播性?，F(xiàn)已在全球多個地區(qū)發(fā)現(xiàn)金剛烷胺的耐藥性病毒株[12-13]。BELSHE等[14]研究了1978—1988年西弗吉尼亞州亨廷頓甲型流感病毒的臨床分離株，結果表明這些耐藥病毒在金剛烷胺和金剛乙胺之間表現(xiàn)出完全的交叉耐藥性。KYOTO等[15]對日本15名甲型流感病毒患者研究發(fā)現(xiàn), 80% (12名)患者體內流感病毒對金剛烷胺產(chǎn)生耐藥性且產(chǎn)生耐藥性突變, 突變后的病毒更具有傳染性。CHEUNG等[16-17]在泰國、越南、柬埔寨、馬來西亞等國家也發(fā)現(xiàn)金剛烷胺的耐藥株。HE等[18]發(fā)現(xiàn)相較于其他亞洲國家, 中國分離出抗性H5N1病毒的情況較少, 但中國北方分離的金剛烷胺耐藥病毒的發(fā)生率較高, 83.3%的病毒對金剛烷胺有耐藥性。李靜等[19]對吉林省2018—2020年的甲型流感進行研究, 發(fā)現(xiàn)34株甲型H3N2亞型流感病毒均對金剛烷胺類藥物具有耐藥性。

除導致病毒產(chǎn)生耐藥性, 金剛烷胺還可直接或間接引起生物體神經(jīng)損傷。馬傳響等[20]發(fā)現(xiàn)大劑量的金剛烷胺導致小鼠的神經(jīng)遞質異常, 并對小鼠的心理神經(jīng)系統(tǒng)造成傷害。REES等[21]開展金剛烷胺對馬的神經(jīng)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn), 低劑量金剛烷胺對馬產(chǎn)生下背部肌肉無力等短暫神經(jīng)影響, 高劑量使馬的癲癇發(fā)作并死亡。研究表明, 蛋雞注射金剛烷胺后會產(chǎn)生精神不振和排白色稀糞等不良反應[22-24]。人類長期服用金剛烷胺類藥物常見的不良反應有產(chǎn)生幻覺、意識障礙等[25-27], 嚴重時導致精神安定性惡性綜合癥或產(chǎn)生自殺意念[28]。

此外, 食品中殘留的金剛烷胺可通過食物鏈傳遞到人體, 進而影響人體健康。相關研究表明, 人體過量或長期服用金剛烷胺, 將增加中毒的風險, 并對胃腸道、皮膚、腎功能、角膜等造成損害[29]。人類每日服用高劑量金剛烷胺, 可能損害角膜內皮細胞[31]、內皮功能障礙和其他角膜合并癥[32]。葉金朝等[25]發(fā)現(xiàn)患者服用金剛烷胺后, 腎功能的血尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)和肌酐(creatinine, Cr)升高, 導致雙下肢水腫。HELMANDOLLAR等[32]對長期服用金剛烷胺的患者開展研究, 發(fā)現(xiàn)40%的患者長期服用金剛烷胺后會出現(xiàn)網(wǎng)狀青斑的現(xiàn)象。

2 食品中金剛烷胺的檢測

目前, 因金剛烷胺對畜禽產(chǎn)品、對人體產(chǎn)生不良反應且市場上各類養(yǎng)殖產(chǎn)品中仍能檢出金剛烷胺殘留, 研究人員對食品中金剛烷胺的殘留檢測加以關注。國內外對食品中金剛烷胺的檢測方法以色譜法為主, 檢測對象包括禽蛋類、牛奶、蜂蜜、海帶和辣椒等。金剛烷胺因不易揮發(fā)、缺乏生色基團和含伯氨基等特點不易檢測, 需選擇合適的前處理和儀器分析方法。

2.1 前處理方法

樣品制備對于從復雜基質中分離所需組分至關重要, 并極大地影響其分析的可靠性和準確性[33]。金剛烷胺的前處理主要包括提取、凈化、濃縮等步驟, 這些步驟能夠有效的消除基質的影響, 但前處理所需時間較長。金剛烷胺常用的前處理方法是固相萃取法和QuEChERS法。固相萃取能提高分析物的回收率, 有效地將分析物與干擾組分分離, 金剛烷胺檢測常用的固相萃取柱為MCX、HLB和SCX固相萃取柱。李占彬等[34]用PRiME HLB固相萃取柱檢測雞蛋樣品中金剛烷胺殘留量, 平均回收率為90%。云雅光等[35]通過檢測動物源性食品中金剛烷胺殘留, 發(fā)現(xiàn)使用Waters Oasis MCX固相萃取柱凈化樣品回收率最好, 平均回收率可達96.5%。王亞會等[36]通過比較MCX、HLB和SCX固相萃取柱對雞肉樣品中金剛烷胺的提取效果, 結果發(fā)現(xiàn)SCX固相萃取柱對金剛烷胺的回收率和重復性最優(yōu), 平均回收率為92.56%。隨著技術的創(chuàng)新, 一些新型材料和新固相萃取技術被用于金剛烷胺檢測。張崇威等[37]利用新型的Captiva增強型脂質去除固相萃取柱對動物源食品中51種藥物殘留進行檢測, 確定豬肉中金剛烷胺的平均回收率為105%～109%。王鳳麗等[38]利用磺化聚苯乙烯納米纖維(sulfonated polystyrene nanofibers, SPS NFs)建立的SPS NFs固相萃取法, 極少量(3.0 mg) SPS NFs即可高效萃取樣品中金剛烷胺, 且樣品前處理過程快速、經(jīng)濟、環(huán)保, 回收率在71.6%～87.5%。王彩娟[39]通過TurboFlow在線固相萃取全自動技術, 對比Cyclone、Cyclone-P、C18、C18-P和Cyclone MCX等5種TurboFlow柱效果, 結果表明金剛烷胺在Cyclone柱回收率最好, 可達90.4%。

近年來, QuEChERS方法因回收率、精確度和準確度更高, 分析速度更快, 被廣泛用于金剛烷胺的檢測。QuEChERS法常用的吸附劑有N-丙基乙二胺(primary secondary amine, PSA)、C18、弗羅里硅土和石墨化炭黑(graphitized carbon black, GCB)等[40]。LIN等[41]利用C18和NH2填料,進行分散固相萃取凈化雞蛋和雞肉中金剛烷胺, 回收率為89%～108%。任傳博等[42]通過響應面法優(yōu)化刺參(Stichopusjaponicus)中金剛烷胺檢測, 結果表明PSA吸附劑為250 mg時回收率最大, 為118%, 而C18對刺參中金剛烷胺的回收率有抑制效果。WU等[43]使用多壁碳納米管作為反分散固相萃取材料, 方法簡單快速、且具有較好的回收率(96.8%～104.6%)。YAN等[44]通過改進的QuEChERS法處理雞肌肉, 利用1%乙酸-乙腈(V/V)和C18提取凈化, 回收率范圍為87.5%～102.4%。周劍等[45]選取C18、PSA、硅藻土、弗羅里硅土4種凈化劑測定雞肉中金剛烷胺, 結果顯示PSA和弗羅里硅土的凈化效果較好, 最后回收率可達88%。郭禮強等[46]測定禽肉中的金剛烷胺, 發(fā)現(xiàn)中性氧化鋁和NH2的回收率較好, 分別為75.3%～84.5%和70.0%～87.6%。

2.2 儀器分析方法

食品中金剛烷胺的檢測方法多樣, 但目前食品中金剛烷胺的檢測方法仍以儀器分析法為主。儀器分析法具有適用性廣, 靈敏性高, 重復性好和準確性高等優(yōu)點, 但前處理時間長, 檢測設備昂貴, 需要專業(yè)人員操作且不能進行現(xiàn)場操作。傳統(tǒng)的儀器分析方法有氣相色譜法[47]、液相色譜法[48]和液相色譜-串聯(lián)質譜法[49]等。近年來, 隨著色譜與質譜技術的發(fā)展, 高分辨質譜因其能提供更準確的定性和定量分析結果, 成為金剛烷胺類抗病毒藥物殘留檢測新型技術。王珂等[50]建立液相色譜-四極桿飛行時間質譜法確定豬肉、雞肉、魚肉和牛奶中的金剛烷胺, 方法定量限為0.5～1.0 μg/kg, 方法靈敏度高。鄒宇等[51]采用超高效液相色譜-飛行時間質譜法測定雞肉組織中金剛烷胺殘留, 確定金剛烷胺檢出限為4.9 ng/g, 定量限為9.8 ng/g, 回收率為81.8%～96.3%。YAN等[44]通過超高效液相色譜結合高分辨率LTQ Orbitrap質譜法測定雞肌肉組織中的金剛烷胺, 確定檢出限為1.02 μg/kg, 定量限為3.40 μg/kg。表1列出食品中金剛烷胺的前處理方法和儀器分析方法。目前金剛烷胺檢測方法中, 高效液相色譜-串聯(lián)質譜法相較于高效液相色譜法和高分辨質譜, 準確度和靈敏度較高且價格適中, 因此食品中金剛烷胺的檢測方法仍以液相色譜串聯(lián)質譜法為主, 且檢測限在0.02～10.00 μg/kg之間, 能較好的滿足金剛烷胺殘留檢測分析方法的要求。

表1 已報道的食品中金剛烷胺的檢測方法匯總表Tab.1 Summary of reported methods for the detection of amantadine in food

續(xù)表1,Tab.1 Continued

3 金剛烷胺的殘留現(xiàn)狀及安全性評價

3.1 金剛烷胺的殘留現(xiàn)狀

中國獸藥行業(yè)起步于改革開放初期, 隨著發(fā)展, 獸藥行業(yè)的整體水平在不斷提高, 大型養(yǎng)殖戶用藥趨于規(guī)范, 但仍有部分養(yǎng)殖戶在利益的驅使下過量使用金剛烷胺。近年來, 各地監(jiān)管部門對各種養(yǎng)殖產(chǎn)品進行獸藥殘留安全監(jiān)督抽查, 結果顯示金剛烷胺檢出事件時有發(fā)生。YAN等[44]測定北京超市中的100批次雞肌肉中金剛烷胺, 結果顯示3批樣品金剛烷胺的殘留量分別為4.25、37.30、86.00 μg/kg。崔乃元等[64]檢測發(fā)現(xiàn)北京市海淀區(qū)1份雞肉樣品和1份鴨肉樣品金剛烷胺殘留量為3.5 μg/kg和2.1 μg/kg。WANG等[56]發(fā)現(xiàn)563批蜂蜜樣品中, 2份樣品含金剛烷胺。齊剛[65]對遼寧省北鎮(zhèn)市12批雞蛋進行檢測, 結果表明2批樣品中金剛烷胺殘留為1.4 μg/kg和4.6 μg/kg。張玉昆等[61]發(fā)現(xiàn)市面上1批對蝦(Penaeusorientalis)樣品中金剛烷胺含量為4.7 μg/kg。鄭偉云[66]對山東煙臺長島的海帶檢測后, 發(fā)現(xiàn)海帶中金剛烷胺殘留量葉體平直部>葉體凹凸部>假根和柄, 含量分別為64.92、54.14、48.72 μg/kg。胡巧茹等[59]通過高效液相色譜-串聯(lián)質譜法對市場上66批次辣椒及辣椒制品檢測, 結果顯示9批鮮辣椒樣品、3批干辣椒樣品中檢出金剛烷胺, 含量為3.1～22.7 μg/kg。

隨著金剛烷胺的過量使用, 除部分地區(qū)畜禽產(chǎn)品中能檢出金剛烷胺, 部分地區(qū)海水中亦檢出金剛烷胺, 而水產(chǎn)品可通過海水積累金剛烷胺, 這些食品進入人體后將對人體產(chǎn)生不良影響。但目前國內對金剛烷胺的檢測主要集中于畜禽產(chǎn)品, 對水產(chǎn)品及其他植物食品檢測較少。雞蛋中檢出金剛烷胺, 說明金剛烷胺的穩(wěn)定性強, 可通行親代傳遞給子代。因此, 金剛烷胺的殘留問題需引起人們注意。

3.2 金剛烷胺的安全性評價

由于金剛烷胺可通過食物鏈傳遞對人體造成危害, 國內外已有相關機構對金剛烷胺的使用和測定做出規(guī)定。2005年中國農(nóng)業(yè)部發(fā)布560號公告禁止金剛烷胺類人用抗病毒藥移植獸用, 以防為動物疫病控制帶來嚴重后果。2006年, 美國食品藥品監(jiān)督管理局禁止金剛烷胺用于家禽養(yǎng)殖[11]。2013年日本厚生勞動省在進口食品監(jiān)控計劃中加入對中國產(chǎn)雞肉中金剛烷胺的檢查。

中國對食品中金剛烷胺殘留風險評價研究尚處于起步階段。孫海新等[67]調研發(fā)現(xiàn), 部分肉雞養(yǎng)殖戶存在金剛烷胺濫用問題, 且養(yǎng)殖規(guī)模越小, 金剛烷胺的使用越無序。楊琳芬等[68]通過對禽肉和禽蛋中金剛烷胺進行風險評估調查研究, 結果表明, 在蛋禽和肉禽的養(yǎng)殖過程中均存在違法使用金剛烷胺的現(xiàn)象, 且一般養(yǎng)殖戶樣品中金剛烷胺檢出率高于規(guī)模養(yǎng)殖戶。任傳博等[42]通過響應面法優(yōu)化刺參中的金剛烷胺檢測發(fā)現(xiàn), 目前刺參樣品中確實存在金剛烷胺殘留風險。鄭偉云[66]在金剛烷胺與藻類質量安全相關性研究中, 對金剛烷胺安全狀態(tài)指數(shù)和殘留量的風險系數(shù)分析, 結果顯示, 在所采樣月份和城市中, 各指標安全指數(shù)均小于1且風險系數(shù)為1.1 (小于1.5), 說明海帶中金剛烷胺風險低。BERENDSEN等[69]利用柱轉換液相色譜與串聯(lián)質譜聯(lián)用技術檢測發(fā)現(xiàn)火雞中殘留金剛烷胺。XU[70]等采用超高效液相色譜-電噴霧正離子串聯(lián)質譜法檢測海水和海帶, 結果表明, 海水和海帶中均存在金剛烷胺且海帶中金剛烷胺含量明顯高于海水。說明海帶可以在海水中積累金剛烷胺, 并通過食物鏈進行生物放大。

4 結論與展望

金剛烷胺因其具有神經(jīng)毒性并可產(chǎn)生抗藥性等危害已經(jīng)引起國際社會的廣泛關注。金剛烷胺殘留量檢測及其造成的食品和生態(tài)安全風險評價將是今后研究工作的熱點。

目前, 國內外已經(jīng)建立較為成熟的食品中金剛烷胺殘留量的測定方法, 開展禽蛋、牛奶、蜂蜜、辣椒和海帶中金剛烷胺殘留量的檢測分析。但檢測方法多為儀器分析方法, 需耗費大量的人力物力, 效率較低, 需探索更加簡單, 快速且穩(wěn)定性高的方法。

目前國內外對金剛烷胺的安全性評價較少, 尚處于起步階段。國外對金剛烷胺的安全性評價側重于人體用藥方面, 國內食品中金剛烷胺的安全性評價研究文獻屈指可數(shù), 因此, 要加強食品中金剛烷胺對人體健康的安全性研究。

金剛烷胺不易降解, 在生物體中多以原藥形式排入外界環(huán)境, 對環(huán)境中的動植物等產(chǎn)生一定的影響, 亟需建立環(huán)境及更廣泛動植物中金剛烷胺殘留量的測定方法, 并開展環(huán)境中金剛烷胺污染狀況調查, 進一步明確金剛烷胺的環(huán)境行為特征和生物富集規(guī)律。