胡一諾 楊雨婷 王涵宇 劉振利 陳冬梅
(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,國(guó)家獸藥殘留基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室(HZAU),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜禽產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室(武漢),武漢430070)
動(dòng)物性食品是全人類(lèi)飲食的主要組成部分[1]。動(dòng)物性食品在生產(chǎn)、加工和流通過(guò)程中極易受到污染,可能對(duì)人類(lèi)健康造成很大威脅[2]。如今在全球市場(chǎng)上,食品質(zhì)量與安全越來(lái)越受到消費(fèi)者、政府和生產(chǎn)者的關(guān)注[3]。我國(guó)動(dòng)物性食品的市場(chǎng)消費(fèi)量巨大[4],因此動(dòng)物性食品中獸藥檢測(cè)、篩查成為保障國(guó)民食品安全的一個(gè)重要技術(shù)手段[5]。
目前,隨著現(xiàn)代化步伐的邁進(jìn),政府對(duì)獸藥殘留分析的要求也在不斷提高,殘留檢測(cè)方法也應(yīng)向著高通量、高效率的方向發(fā)展,監(jiān)控的藥物范圍逐步從單一類(lèi)別發(fā)展為多類(lèi)別的同時(shí)分析,傳統(tǒng)的單一種類(lèi)藥物的檢測(cè)已不能滿足需要。本文總結(jié)了常見(jiàn)的獸藥殘留種類(lèi)及其危害,并主要對(duì)液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)在多種類(lèi)獸藥殘留分析中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
獸藥,是指用于預(yù)防、治療、診斷動(dòng)物疾病或者有目的地調(diào)節(jié)動(dòng)物生理機(jī)能的物質(zhì)(含藥物飼料添加劑),主要包括血清制品、疫苗、診斷制品、微生態(tài)制品、中藥材、中成藥、化學(xué)藥品、抗生素、生化藥品、放射性藥品及外用殺蟲(chóng)劑、消毒劑等[6]。常見(jiàn)獸藥殘留的種類(lèi)有抗菌類(lèi)藥物、抗寄生蟲(chóng)類(lèi)藥物和激素類(lèi)藥物等[7]。獸藥的不規(guī)范、不合理使用,會(huì)使動(dòng)物性食品中的獸藥殘留含量超標(biāo),影響食品安全,危害人類(lèi)健康。因此,高通量檢測(cè)多類(lèi)獸藥殘留的檢測(cè)技術(shù)日漸受到人們的關(guān)注。
(一)抗菌類(lèi)藥物抗菌類(lèi)藥物對(duì)大部分病原微生物都有良好的抑制或殺滅作用,使用量較大的抗菌類(lèi)藥物包括抗生素類(lèi)和人工合成抗菌藥。其中,抗生素類(lèi)包括β-內(nèi)酰胺類(lèi)、林可胺類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、氨基糖苷類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、氯霉素類(lèi)等;人工合成抗菌藥包括喹諾酮類(lèi)、磺胺類(lèi)、喹噁啉類(lèi)、硝基呋喃類(lèi)、硝基咪唑類(lèi)等[8]。人體攝入低劑量的獸藥殘留物,會(huì)緩慢的積蓄并造成傷害,如β-內(nèi)酰胺類(lèi)藥物青霉素可導(dǎo)致過(guò)敏人群發(fā)生變態(tài)反應(yīng)[9];過(guò)量的磺胺類(lèi)藥物會(huì)損害泌尿系統(tǒng),出現(xiàn)結(jié)晶尿[10];氯霉素類(lèi)藥物可以使人患再生障礙性貧血和導(dǎo)致肝損傷等[11];大多數(shù)氨基糖苷類(lèi)藥物表現(xiàn)出一定的腎毒性和耳毒性,且造成的聽(tīng)力損傷不可逆[12];過(guò)量的四環(huán)素類(lèi)藥物會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生化功能紊亂,有一定的腎毒性、肝毒性和生殖毒性[13];喹諾酮類(lèi)藥物具有一定的肝毒性、神經(jīng)毒性和軟骨毒性[14];喹噁啉類(lèi)藥物雖然能促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng),但其具有肝、脾、腎、腎上腺、生殖及遺傳毒性等[15];硝基呋喃類(lèi)代謝產(chǎn)物在動(dòng)物體及環(huán)境中殘留時(shí)間較長(zhǎng),具有“三致”風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)已被許多國(guó)家禁用于食品動(dòng)物[16]。
(二)抗寄生蟲(chóng)類(lèi)藥物預(yù)防和治療寄生蟲(chóng)的獸藥主要有苯并咪唑類(lèi)、阿維菌素類(lèi)、硝基咪唑類(lèi)、聚醚類(lèi)、咪唑并噻唑類(lèi)、四氫嘧啶類(lèi)藥物等。為預(yù)防寄生蟲(chóng)病,養(yǎng)殖者通常將抗寄生蟲(chóng)藥物添加到飼料中,但不合理的用藥程序,長(zhǎng)期處于亞劑量藥物濃度的寄生蟲(chóng)更加容易突變,產(chǎn)生耐藥性,繼而使藥物使用壽命縮短,危害生態(tài)健康[17]。苯并咪唑類(lèi)是一種廣泛的抗寄生蟲(chóng)藥物,但有研究表明,苯并咪唑類(lèi)在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上有致畸和致突變的作用[18]。硝基咪唑類(lèi)中的二甲硝唑和甲硝唑具備致癌和致突變的可能性,故歐盟禁止這兩種藥在畜禽養(yǎng)殖中使用[19]。聚醚類(lèi)藥物對(duì)預(yù)防和治療球蟲(chóng)病有積極作用,但其具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性,用藥的安全范圍非常窄,添加過(guò)量會(huì)導(dǎo)致藥物殘留,通過(guò)食物鏈影響人類(lèi)健康[20]。
(三)激素類(lèi)藥物激素類(lèi)藥物分為類(lèi)固醇激素類(lèi)、非甾體激素類(lèi)等。激素類(lèi)藥物可以調(diào)節(jié)機(jī)體的代謝活動(dòng),提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。類(lèi)固醇激素中的多種性激素可以調(diào)節(jié)動(dòng)物發(fā)情周期,使經(jīng)濟(jì)型動(dòng)物更好地被集約化管理,但是攝入性激素殘留超標(biāo)可能會(huì)對(duì)人體致癌,也會(huì)使兒童性早熟[21]。糖皮質(zhì)激素類(lèi)具有抗炎、抗休克作用,但會(huì)引起免疫抑制、胃潰瘍,可誘發(fā)精神病和癲癇,長(zhǎng)期大劑量使用會(huì)引起骨質(zhì)疏松[22]。非甾體激素是指不含甾體的一類(lèi)藥物,多數(shù)具有芳香酸基本結(jié)構(gòu),經(jīng)水解反應(yīng)生成酸和醇。該類(lèi)藥物具有解熱、鎮(zhèn)痛、消炎和抗凝血等作用,使用該類(lèi)藥物不當(dāng)可能導(dǎo)致胃黏膜潰瘍,對(duì)其過(guò)敏會(huì)發(fā)生瘙癢、丘疹甚至呼吸困難等,嚴(yán)重時(shí)危及生命安全[23]。
近年來(lái),隨著食品安全越來(lái)越受到人們的重視,餐桌上的安全成為執(zhí)法部門(mén)和人民群眾關(guān)注的重點(diǎn)話題。尤其是經(jīng)過(guò)了“瘦肉精豬肉[24]”“孔雀石綠水產(chǎn)[25]”“蘇丹紅鴨蛋[26]”“三聚氰胺奶粉[27]” 等食品安全事件后,如何檢測(cè)食品中的獸藥殘留成為重中之重。目前,動(dòng)物性食品中獸藥殘留的檢測(cè)技術(shù)主要有氣相色譜法 (GC)[28~29]、 高效液相色譜法(HPLC)[30~32]、氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)[33~35]、液相色 譜-串 聯(lián) 質(zhì) 譜 法 (LC-MS/MS)[36~41]、ELISA法[42~45]、生物傳感器[46~47]等。
液相色譜法適用于測(cè)定極性大、沸點(diǎn)高、相對(duì)分子質(zhì)量>300的化合物,在獸藥殘留檢測(cè)方面應(yīng)用最為廣泛。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(LC-MS/MS)將液相色譜儀與質(zhì)譜儀進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)研究,將液相色譜法的定量與質(zhì)譜法的確證功能有機(jī)地結(jié)合起來(lái),因此其檢測(cè)過(guò)程更加準(zhǔn)確和靈敏[48~49]。相比其他方法,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法檢測(cè)范圍廣,精準(zhǔn)度高,已經(jīng)逐步發(fā)展成為檢測(cè)各類(lèi)食品中農(nóng)獸藥殘留的一種重要方法[50]。液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜又分為液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)[51]、液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(LC-Q-TOF-MS)[52]、液相色譜-離子阱質(zhì)譜(LC-IT-MS)[53]、液相色譜-四極桿-軌道阱質(zhì)譜(LC-Q-Orbitrap MS)[54]。
(一)液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQMS)四極桿質(zhì)譜是由四根帶有直流電壓的平行桿疊加一個(gè)射頻電壓構(gòu)成的,四極桿通過(guò)使用一個(gè)可變電場(chǎng)選取具有不同質(zhì)荷比的離子。只有特定質(zhì)量的離子才能發(fā)射出四極桿,被倍增器檢測(cè)得到,過(guò)大或過(guò)小質(zhì)量的離子會(huì)撞向正負(fù)極桿或被彈射出軌道[55]。ZHANG等[56]采用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)建立了一種同時(shí)檢測(cè)雞肉中極性獸藥氟喹諾酮類(lèi)、磺酰胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)和泰妙菌素類(lèi)10種獸藥殘留的方法,流動(dòng)相分別為0.05%甲酸-乙腈和0.05%甲酸水溶液,檢測(cè)限為0.3~2.0μg/kg,定量限為2.0~5.0μg/kg,該方法選擇性高、靈敏度好。GRANELLI和BRANZELL[57]建立了一種檢測(cè)畜禽肉中四環(huán)素類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、磺胺類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)等19種抗微生物藥物的液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)法,有機(jī)相是乙腈,水相是含0.2%甲酸水溶液,檢測(cè)限在2~15μg/kg。CHEN等[58]利用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)測(cè)定了奶、蛋、組織中的磺胺類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)等120種獸藥,使用乙腈和0.1%甲酸水溶液作為流動(dòng)相,檢測(cè)限為0.5~3μg/kg,定量限為1.5~10 μg/kg。STUBBINGS和BIGWOOD[59]采用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)測(cè)定了雞肉中磺胺類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)等41種獸藥,流動(dòng)相為0.1%(v/v)甲酸水、0.1%(v/v)甲酸乙腈和0.1%(v/v)甲酸甲醇,定量限為0.33~111 μg/kg。侯建波等[60]利用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)建立了測(cè)定豬肉中磺胺類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)等54種獸藥的方法,流動(dòng)相為甲醇、乙腈和0.1%甲酸水溶液,定量限為0.3~3μg/kg,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2%~19.8%。HAN等[61]采用超高效液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(UPLC-TSQ-MS)建立了牛奶中磺胺類(lèi)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)等38種獸藥的檢測(cè)方法,流動(dòng)相為乙腈和0.1%甲酸水溶液,定量限為0.03~10μg/kg。CAPRIOTTI等[62]利用液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜(LC-TSQ-MS)測(cè)定雞蛋中的四環(huán)素類(lèi)、抗球蟲(chóng)藥、青霉素類(lèi)、磺胺類(lèi)等獸藥殘留,流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸乙腈,回收率為62%~119%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3%~17%。
(二)液相色譜-離子阱質(zhì)譜(LC-IT-MS)離子阱質(zhì)譜的主要原理在于,它是由兩個(gè)雙曲環(huán)形端蓋電極和兩個(gè)雙曲面端蓋電極共同組成,隨著兩個(gè)雙曲環(huán)形端蓋電極的連續(xù)射頻使其電壓逐漸明顯增加,離子按質(zhì)荷比由小至大的順序排除,并對(duì)此進(jìn)行質(zhì)譜記錄,因此可以直接得到離子質(zhì)譜的示意圖。離子阱質(zhì)譜適合于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的精確鑒別及分析[63]。尹志強(qiáng)[64]利用超高效液相色譜-三重四極桿/線性離子阱質(zhì)譜法(UPLC-Qq LIT-MS)篩查了豬肉中21類(lèi)210種藥物,包括大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)藥物、糖皮質(zhì)激素類(lèi)藥物、殺蟲(chóng)劑類(lèi)藥物等,流動(dòng)相分別為0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸甲醇,定量限<10 μg/kg,從制備樣品到采集數(shù)據(jù)結(jié)果只花費(fèi)了150 min,體現(xiàn)了該方法的快速、靈敏、高通量,適用于大批量樣品的快速篩查。
(三)液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(LCQ-TOF-MS)飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF-MS)是利用動(dòng)能相同而質(zhì)荷比不同的離子在恒定電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)恒定距離所需時(shí)間不同而鑒定出不同的化合物。它的優(yōu)點(diǎn)是具有很高的分辨率和靈敏度,檢測(cè)速度很快,得出離子質(zhì)量的準(zhǔn)確度比四極桿質(zhì)譜和離子阱質(zhì)譜高出100多倍,適用于生物大分子的分析[65]。陳吉漢[66]利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS)建立了150種藥物的識(shí)別譜庫(kù),包括他汀類(lèi)藥物、磺胺類(lèi)藥物、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)藥物、β-受體激動(dòng)劑類(lèi)藥物和激素類(lèi)藥物,流動(dòng)相分別為乙酸銨水溶液和乙酸銨-甲醇,檢出限為0.1~0.5μg/kg,定量限(S/N=10)為0.3~1.0μg/kg,線性范圍為0.5~100μg/kg,相關(guān)系數(shù)均>0.994 8。尹志強(qiáng)[64]利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOFMS)建立了雞蛋中25類(lèi)65種化合物的檢測(cè)方法,包括苯并咪唑類(lèi)藥物、喹諾酮類(lèi)藥物、甾體激素類(lèi)藥物等,流動(dòng)相分別為0.1%甲酸乙腈和0.1%甲酸水溶液,方法的定量限在0.006~0.95μg/kg之間,且用時(shí)僅20 min,體現(xiàn)了該方法的快速、高效、靈敏。WENG等[67]采用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-Q-TOF-MS)建立了測(cè)定雞肉中126種農(nóng)藥殘留的方法,包括殺螨劑、殺蟲(chóng)劑、除菌劑、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等,流動(dòng)相分別為含1%甲酸、5 mmol/L甲酸銨的水溶液和含1%甲酸、5 mmol/L甲酸銨的甲醇溶液,檢出限為0.01~6.19μg/kg,定量限為0.02~19.3μg/kg,方法選擇性高、特異性好。ORTELLI等[68]利用超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLC-QTOF-MS),檢測(cè)了牛奶中阿維菌素類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、磺胺類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)等150種獸藥,流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸甲醇,檢測(cè)限在0.5~25μg/kg之間。DENG等[69]利用液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(LC-Q-TOF-MS)測(cè)定了肉、蛋、奶中類(lèi)固醇類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)等150種獸藥,流動(dòng)相為含0.1%甲酸、5 mmol/L甲酸銨的水溶液和0.1%甲酸乙腈溶液,回收率在71%~115%之間,檢測(cè)限為5μg/kg。STOLKER等[70]采用液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(LC-QTOF-MS)測(cè)定了牛奶中大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、青霉素類(lèi)等101種獸藥,流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸乙腈,回收率為70%~120%,定量限為1~50μg/kg。PETERS等[71]采用高效液相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜法測(cè)定了牛奶、雞蛋和魚(yú)肉中的大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、苯并咪唑類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、青霉素類(lèi)等115種獸藥,提取試劑為乙腈-水(6∶4,V∶V),流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和0.1%甲酸乙腈溶液,回收率為70%~100%,定量限為4~400μg/kg。KAUFMANN等[72]建立了檢測(cè)畜禽肉中氟喹諾酮類(lèi)、磺胺類(lèi)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、林可胺類(lèi)等100種獸藥殘留的超高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(UPLCQ-TOF-MS)法,流動(dòng)相為0.3%甲酸乙腈溶液和0.3%甲酸水溶液,檢測(cè)限為5μg/kg,定量限為0.2~10.9μg/kg。ZHANG等[73]建立了高效液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(HPLC-Q-TOFMS)測(cè)定蜂蜜和牛奶中大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、磺胺類(lèi)、喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)等90種獸藥化合物的方法,采用5%乙酸-乙腈提取,流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和乙腈,蜂蜜的回收率為70%~120%,定量限為0.21~20μg/kg,批間變異系數(shù)在1.77%~9.9%之間;牛奶的回收率為73%~122%,定量限為0.1~17.3μg/kg,批間變異系數(shù)在1.3%~9.61%之間。
(四)液相色譜-四極桿-軌道阱質(zhì)譜(LC-QOrbitrap MS)四極桿-軌道阱質(zhì)譜(Q-Orbitrap MS)是基于傅立葉變換的混合儀器之一,將高性能的四極前驅(qū)物選擇與高分辨率、精確質(zhì)量Orbitrap檢測(cè)結(jié)合起來(lái),前體離子可以通過(guò)引入高能碰撞解離(HCD)而離解[74]。付曉燕[75]采用超高效液相色譜-四極桿/靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜(UPLC-Q Exactive Orbitrap HRMS)建立了乳品中獸藥多殘留的高通量檢測(cè)方法,獸藥種類(lèi)包括金霉素、青霉素、洛美沙星、磺胺甲嘧啶等62種,流動(dòng)相為乙腈和0.1%甲酸水溶液,牛奶和奶粉中的檢出限分別為0.5μg/kg和1.0μg/kg,定量限分別為5μg/kg和10μg/kg,該方法便捷高效、靈敏準(zhǔn)確。WANG等[76]采用超高效液相色譜-四極桿-軌道阱質(zhì)譜(UPLC-Q-Orbitrap MS)法檢測(cè)了牛奶中硝基咪唑類(lèi)、氟喹諾酮類(lèi)、β-內(nèi)酰胺類(lèi)、青霉素類(lèi)、磺胺類(lèi)等獸藥殘留,采用試劑乙腈、乙二胺四乙酸提取,流動(dòng)相為0.1%甲酸-4 mmol/L甲酸銨水溶液和0.1%甲酸-4 mmol/L甲酸銨的甲醇溶液,定量限在1~100μg/kg之間。JIA等[77]建立了測(cè)定牛奶中苯并咪唑類(lèi)、阿維菌素類(lèi)、磺胺類(lèi)、抗蠕蟲(chóng)藥等300種獸藥殘留的超高效液相色譜-四極桿-軌道阱質(zhì)譜(UPLC-Q-Orbitrap MS)方法,采用甲醇-水(84∶16,V∶V)提取,流動(dòng)相為0.1%甲酸-4 mmol/L甲酸銨的水溶液和0.1%甲酸-4 mmol/L甲酸銨的甲醇溶液,回收率為80%~111%,檢測(cè)限為0.01~5.35μg/kg,定量限為0.01~9.27μg/kg。王立丹[78]建立了測(cè)定豬肉、豬腎、魚(yú)肉、雞肉中β-受體激動(dòng)劑、喹諾酮類(lèi)、四環(huán)素類(lèi)、大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)、磺胺類(lèi)等60種獸藥的液相色譜-四極桿-軌道阱質(zhì)譜(LC-Q-Orbitrap MS)法,流動(dòng)相為0.1%甲酸水溶液和甲醇,3種基質(zhì)定量限范圍為0.1~5.0μg/kg。
隨著動(dòng)物性食品的發(fā)展,人類(lèi)對(duì)食品安全的重視提高,動(dòng)物性食品中獸藥多殘留檢測(cè)技術(shù)成為了科學(xué)研究的主要方向,獸藥檢測(cè)范圍從單種類(lèi)向多種類(lèi)發(fā)展無(wú)疑是一種必然趨勢(shì)。近幾年,獸藥殘留檢測(cè)技術(shù)也在不斷改進(jìn)和完善,在多種類(lèi)獸藥殘留檢測(cè)的基礎(chǔ)上,越來(lái)越多新型的技術(shù)朝著快速、簡(jiǎn)便、靈敏、準(zhǔn)確發(fā)展。這將對(duì)提高動(dòng)物性食品品質(zhì),規(guī)范農(nóng)牧業(yè)養(yǎng)殖,保障人類(lèi)健康發(fā)揮重要作用。
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全2021年6期