郭 霞,丁 義,孫振中,戚雋淵,趙思俊
(1.上海市水產(chǎn)研究所,上海市水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站,上海 200433;2.中國動物衛(wèi)生與流行病學(xué)中心,山東青島 266032)
喹乙醇(olaquindox,OLA)又名喹酰胺醇,屬于喹惡啉類化合物,是20世紀(jì)70年代初由德國拜爾公司研究合成的抗菌促生長劑。喹乙醇對魚類致病菌如革蘭氏陰性菌、衣原體、螺旋體及放線菌等均有較好的抑制和殺滅作用,可治療淡水養(yǎng)殖魚類出血性敗血癥等疾病[1-2]。另外,喹乙醇能影響代謝,促進氮代謝趨于正平衡,提高飼料轉(zhuǎn)化率和利用率,因此國內(nèi)外廣泛用作水產(chǎn)養(yǎng)殖動物飼料添加劑[3]。但喹乙醇添加過量會引起中毒(出現(xiàn)腹水和出血癥,不耐運輸以及捕撈時嚴(yán)重大批死亡),且具對大多數(shù)動物具有致畸、致突變作用,對人也有潛在的三致性,即致畸性,致突變性,致癌性。因此喹乙醇在美國和歐盟都被禁止用作飼料添加劑。《中國獸藥典》(2005版)也有明確規(guī)定,喹乙醇被禁止用于家禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖。由于喹乙醇的廣泛使用及較大的危害性,對其進行殘留監(jiān)控十分必要。喹乙醇本身不穩(wěn)定,在動物體內(nèi)能夠短時間內(nèi)代謝成十多種產(chǎn)物,其中3-甲基-喹噁啉-2-羧酸(MQCA)是主要代謝物,在體內(nèi)相對穩(wěn)定,是國際食品法典委員會認(rèn)定的殘留標(biāo)識物,因此通常將喹乙醇代謝物(MQCA)作為殘留分析和監(jiān)控的目標(biāo)物[4]。本文對喹乙醇的毒性及其與主要代謝物的代謝過程和殘留分析方法進行了簡述,以期為喹乙醇及其主要代謝物MQCA殘留的檢測及相關(guān)研究提供參考。
喹乙醇作為飼料添加劑,使用過量時會造成水產(chǎn)動物急性中毒。喹乙醇的急性毒性隨動物種屬不同存在較大差異,魚類的敏感性相對較低。葉繼丹等[5]研究了喹乙醇對不同動物的急性毒性試驗,得出鯉魚的腹腔注射LD50為1022.6 mg/kg,銀鯽的肌肉注射LD50為407.4 mg/kg。長期用喹乙醇飼喂水產(chǎn)動物,有累積中毒趨勢,表現(xiàn)為慢性蓄積性中毒。中毒魚頭部發(fā)黑,有時會全身性出血。頭部、腹部、鰓、鰭條等明顯充血,體表粘液少,粗糙不光滑。汪開毓等[6]采用劑量定期遞增法測得喹乙醇在鯉魚體內(nèi)的蓄積系數(shù)為1.45~1.90,為明顯蓄積。他們在鯉魚亞急性喹乙醇中毒的血液生化指標(biāo)研究中發(fā)現(xiàn),中毒魚表現(xiàn)為特征性的“應(yīng)激性出血綜合癥”。葉繼丹[7-8]對鏡鯉進行了亞慢性毒性試驗,發(fā)現(xiàn)喹乙醇可致鏡鯉體內(nèi)紅細胞數(shù)下降,在大于1600 mg/kg劑量時喹乙醇可以明顯干擾鯉魚的正常生化代謝功能。大量研究均表明,喹乙醇對動物機體具有中度至明顯的蓄積毒性。已中毒或在體內(nèi)蓄積大量喹乙醇但未表現(xiàn)中毒癥狀的魚如被人食用,則可造成喹乙醇在人體內(nèi)的蓄積,從而危害人體健康。
喹乙醇有一定的誘變性,對一些魚類有明顯的致畸作用。Ames試驗、哺乳動物體外誘變細胞試驗、哺乳動物體內(nèi)誘變試驗和基因突變試驗均證實了喹乙醇有致基因突變的作用。徐韻等[9]進行的斑馬魚胚胎發(fā)育試驗結(jié)果表明,96 h EC50為221.20 mg/L,具有明顯的致畸效應(yīng)。喹乙醇對斑馬魚胚胎發(fā)育的影響集中表現(xiàn)在胚胎發(fā)育后期,除卵凝結(jié)、停止發(fā)育以外,高劑量組還出現(xiàn)心臟部位水腫,魚苗腹部紅腫、側(cè)臥等。此外,喹乙醇對周圍生態(tài)環(huán)境有潛在的不良反應(yīng)。Wollenberger等[10]用喹乙醇對甲殼細水蚤進行試驗,發(fā)現(xiàn)喹乙醇對水環(huán)境有潛在的不良作用。可見,長期使用喹乙醇后在動物體內(nèi)和生態(tài)環(huán)境中造成蓄積殘留,可通過食物鏈間接的對人類健康造成威脅。
喹乙醇經(jīng)消化道吸收,主要在肝臟代謝,代謝過程中大約有70%以原形物質(zhì)從腎臟排出,其余部分主要以代謝降解產(chǎn)物的形式經(jīng)腎臟排出。已經(jīng)分離到的代謝產(chǎn)物有十多種,其中3-甲基-喹噁啉-2-羧酸(MQCA)是主要代謝物,在體內(nèi)相對穩(wěn)定,存在時間也較喹乙醇長,是國家食品法典委員會認(rèn)定的標(biāo)示殘留物。
艾曉輝等[11]以30 mg/kg魚體重的劑量口灌給藥,研究了喹乙醇在鯉體內(nèi)的藥代動力學(xué)規(guī)律。通過血藥濃度經(jīng)時曲線過程分析,發(fā)現(xiàn)其符合一級吸收一室開放模型。主要動力學(xué)參數(shù):消除相半衰期T1/2k5.876 h,吸收相半衰期T1/2ka1.466 h,達峰時間Tp3.913 h,達峰濃度Cmax30.25 μg/mL,血藥濃度—時間曲線下面積AUC 406.92 mg/L·h;通過對用藥后組織藥物濃度和單次、多次灌藥后肌肉中喹乙醇的殘留量測定,獲得了單次灌藥后鯉肌肉、肝臟、腎臟和多次灌藥后鯉肌肉中喹乙醇的代謝規(guī)律:喹乙醇在鯉肌肉中吸收和消除的規(guī)律與在血漿中相似,開始濃度逐漸增加,到6 h達到峰值,其峰濃度為35.325 μg/g,然后濃度逐漸下降,至48 h肌肉中濃度還有17.475 μg/g。喹乙醇在肝臟中的濃度表現(xiàn)為在1 h以前濃度較高,1 h后逐漸下降,到第8 h下降到0.3358 μg/g后又開始回升,第24 h到2.708 μg/g。喹乙醇在腎臟中的濃度表現(xiàn)為在1 h以前濃度較高,以后沒有很明顯的規(guī)律。通常情況下,達到高峰藥物濃度后,隨著時間的延長,組織中藥物濃度越來越低,由于魚類是變溫動物,出現(xiàn)這種情況可能與水溫的變化及魚體中某些臟器對藥物存在再吸收等因素的影響有關(guān)。
陳永平等[12]以20 mg/kg魚體重的劑量注射給藥,研究了喹乙醇及其主要代謝物在羅非魚體內(nèi)的藥物動力學(xué)特征。其血漿、肌肉、肝臟中的藥物濃度—時間曲線關(guān)系符合一級吸收的二室開放動力學(xué)模型。喹乙醇在羅非魚體內(nèi)消除較快,在血液、肌肉、肝臟中的消除半衰期(t1/2β)分別為5.22、10.48和7.84 h??傮w清除率(CLs)分別為0.06、0.02和0.03 mg/(kg·h-1)。喹乙醇代謝物MQCA在羅非魚肌肉和肝臟中藥物水平的變化趨勢與喹乙醇基本相似,血液中并未檢出。3種組織中喹乙醇的平均峰值水平肝臟中最高,血漿中次之,肌肉中最低,喹乙醇在3種組織中的消除速率均較快。48 h后3種組織中喹乙醇的濃度均降到安全限量(0.05 mg/kg)以下,96 h后基本消除。喹乙醇代謝物在肌肉、肝臟中0.25 h達到最大濃度值,120 h降到安全限量以下(0.02 mg/kg),較喹乙醇達到安全濃度需要的時間長。因此,對喹乙醇的殘留監(jiān)測應(yīng)同時檢測其主要代謝物MQCA,這樣才能更準(zhǔn)確地監(jiān)測喹乙醇殘留。
喹乙醇在動物體內(nèi)能夠短時間內(nèi)代謝,降解代謝物能夠抑制脫氧核糖核酸的合成,對染色體畸變有影響,屬致癌物,其主要代謝產(chǎn)物MQCA是喹乙醇監(jiān)控常用的目標(biāo)殘留物。國內(nèi)外已有較多關(guān)于喹乙醇及其代謝物MQCA的殘留檢測方法。酶聯(lián)免疫法容易出現(xiàn)假陽性,只能用于初步篩選,目前采用較多的檢測方法主要有高效液相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等。
喹乙醇在熱水中溶解度較大,可以采用熱水進行提取,但不可避免的會提取出大量水溶性蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì),所以需要同時采用去除蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的凈化方法。曾靜[13]等報道的液質(zhì)聯(lián)用法中是采用60 ℃水做提取溶劑,乙腈去除蛋白質(zhì),正己烷凈化后質(zhì)譜檢測器檢測,方法的檢出限為10 μg/kg。乙腈也可以做喹乙醇的提取溶劑。謝小華[14]等在水產(chǎn)品中喹乙醇殘留的高效液相色譜檢測法中采用乙腈提取,正己烷去脂,紫外檢測器進行檢測,方法檢出限為2 μg/kg,檢出限較低。趙粼[15]等采用快速溶劑萃?。咝б合嗌V法來分析魚肌肉組織中的喹乙醇。方法以甲醇為溶劑,采用ASE快速、高壓萃取魚肌肉組織中的喹乙醇,采用乙醇為流動相,方法檢出限為5 μg/kg。喹乙醇見光易分解,在樣品前處理過程中需要注意避光操作,在較暗的房間進行。液相色譜法是目前較常采用的檢測方法。
近幾年,關(guān)于喹乙醇主要代謝物MQCA檢測方法的報道逐漸增多。MQCA殘留在動物組織中與肌肉結(jié)合緊密,可以利用酸水解、堿水解和酶解等方法使MQCA與肌肉組織分離,形成游離態(tài)的MQCA,達到提取的目的。一般堿水解反應(yīng)較為劇烈,反應(yīng)后需要調(diào)節(jié)PH值至酸性。酶解條件比較溫和,但需要較長的反應(yīng)時間。酸水解條件較為溫和,同時可以減少提取液中的雜質(zhì)成分。
吳玉杰等[16]報道了動物組織中MQCA殘留的高效液相色譜檢測方法。樣品在酸性環(huán)境中水解,經(jīng)乙酸乙酯、磷酸鹽緩沖液依次提取,Oasis MAX固相萃取柱凈化,紫外檢測器檢測。魚肌肉組織在4~16 μg/kg添加濃度范圍內(nèi),MQCA回收率為81%~90%,檢出限(CCα)為2.6 μg/kg,定量限為(CCβ)為4.4 μg/kg。余海霞[17]等研究了堿水解-高效液相色譜法測定草魚組織中喹乙醇代謝物殘留檢測方法。草魚肌肉組織通過堿水解提取MQCA,鹽酸調(diào)PH值,MAX固相萃取柱凈化,高效液相色譜法進行測定。在4~200 μg/kg添加范圍內(nèi),平均回收率為80.5%~86.5%,方法檢出限為4.0 μg/kg。趙東豪等[18]采用高效液相色譜—串聯(lián)質(zhì)譜法測定了水產(chǎn)品中殘留的喹乙醇代謝物。樣品用Protease蛋白酶酶解,然后用乙酸乙酯萃取目標(biāo)物,正離子模式下測定。在2、4、8三個添加水平上,回收率在82.5%~87.5%之間,定量限為1 μg/kg。梅光明等[19]建立了水產(chǎn)品中喹乙醇代謝物殘留量檢測的超高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法。樣品經(jīng)乙酸乙酯提取、液液萃取凈化,流動相定容后串聯(lián)質(zhì)譜檢測器檢測。添加濃度1~20 μg/kg內(nèi),回收率在80%~100%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于10%,方法的檢出限為1 μg/kg。與液相色譜法相比,質(zhì)譜檢測法靈敏度更高,定量更準(zhǔn)確,定性能力更強。
通過喹乙醇在魚體內(nèi)的代謝規(guī)律可以知道,單獨檢測喹乙醇原藥不能真實反應(yīng)喹乙醇的殘留情況,而MQCA同時也是喹烯酮等其它喹惡啉類藥物的殘留標(biāo)識物,單獨檢測也不能說明喹乙醇的殘留情況。因此,需要同時檢測喹乙醇及其殘留標(biāo)識物MQCA才能更準(zhǔn)確的反應(yīng)喹乙醇的殘留情況。
陳永平[20]等報道了高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定水產(chǎn)品中喹乙醇及其代謝物的殘留分析方法。文中采用兩種不同的前處理方法分別處理喹乙醇和MQCA殘留樣品,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測,喹乙醇及MQCA的測定下限分別為1.0 μg/kg,0.5 μg/kg。梅景良[21]等建立了HPLC法同步檢測鯉魚、對蝦中喹乙醇與MQCA殘留的方法。方法采用0.3 moL/L的鹽酸溶液提取鯉魚、對蝦肌肉組織中的殘留物,C18固相萃取柱凈化,紫外檢測器雙波長(320 nm和372 nm)同步檢測,喹乙醇和MQCA的檢測限:鯉魚肌肉組織中分別為6 μg/kg和10 μg/kg;對蝦肌肉組織中分別為4.5 μg/kg和8 μg/kg。同時檢測喹乙醇及MQCA方法的建立,為喹乙醇及其主要代謝物MQCA的全面監(jiān)控提供了有力的方法保證。
鑒于喹乙醇的毒性和存在的潛在危害,人們重新對喹乙醇的安全性進行評價,對喹乙醇的使用也做出了新的規(guī)定。美國沒有批準(zhǔn)使用;歐盟也從1999年開起始全面禁止使用喹乙醇;我國農(nóng)業(yè)部畜牧獸醫(yī)局印發(fā)的《2002年底全國飼料添加劑質(zhì)量監(jiān)督檢測實施細則》也把魚飼料中的喹乙醇作為違禁藥物進行監(jiān)督檢驗。雖然我國已經(jīng)明令禁止在水產(chǎn)飼料中添加喹乙醇,但目前喹乙醇仍然作為抗菌促生長添加劑被廣泛使用,短期內(nèi)還不能完全杜絕。隨著對喹乙醇及其代謝物研究的深入,高靈敏度檢測方法的逐步建立和完善,必定會加強對喹乙醇及其代謝物的監(jiān)控,保障水產(chǎn)品安全,提高水產(chǎn)品品質(zhì)。
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