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兽药残留检测技术应用现状及发展方向

2014-01-26黄雪英

中国兽药杂志 2014年7期
关键词:兽药液相质谱

黄雪英,沈 丹

(广州市动物卫生监督所,广州510440)

兽药是现代畜牧业生产中不可缺少的物质基础,在生产实践中,却经常被误用或滥用而造成畜禽产品兽药残留超标。从1999年开始,农业部开始在全国范围组织实施国家兽药残留监控计划,主要监测我国禁用兽药和常用兽药,经过十几年的努力,总体呈好转趋势[1]。但近几年的监控结果显示,在畜禽产品中仍然有磺胺类、四环素类、氟喹诺酮类等兽药残留超标现象,甚至有的样品中还检出了违禁物质如氯霉素和硝基呋喃代谢物。残留的兽药会影响动物产品品质,危害消费者身体健康,对人造成中毒反应、过敏反应,甚至引起“三致作用”[2]。兽药残留检测作为控制药物残留的重要手段和方法,已成为畜禽产品质量安全的有力保证。针对兽药残留的检测,国内外通用的做法是先用“快速筛查方法”初筛检测,再用“确证检测方法”确证检测[3]。初筛方法要求容易使用、高流通量、运行成本低、能够快速获得结果。确证方法则要求灵敏度高、定性无差错、定量准确。本文对主要的兽药残留检测技术及其应用现状进行了介绍,并对兽药残留检测技术在未来的发展方向进行了展望,以期为研究更高效的检测方法提供参考。

1 快速筛查方法

目前针对畜禽产品兽药残留的“快速筛查方法”主要有酶联免疫吸附法、胶体金免疫层析法、生物传感器、高效液相色谱法和高效薄层色谱法等。

1.1 酶联免疫吸附法(ELISA)ELISA是把抗原抗体免疫反应的特异性和酶的高效催化作用有机结合起来的一种检测技术,一般将抗原或抗体吸附于固相载体进行免疫酶反应,经底物显色后用酶标仪进行检测。ELISA方法操作简单、灵敏度和特异性高,可同时进行大批量样品检测,已广泛用作兽药残留检测的快速筛选方法。Jiang等[4]用ELISA方法检测猪肉、鸡肉等动物组织中呋喃妥因代谢物,在 0.2 ~5 μg/kg水平上的回收率为75% ~116.7%。用ELISA测定动物组织中的庆大霉素残留,在8、20和50 mg/kg水平上的回收率为69% ~118%[5]。张泽英[6]列出了近 3 年(2010 至2013年)国内外有关抗微生物类兽药残留ELISA检测方法的应用情况,检测药物包括氨基糖苷类、磺胺类、喹诺酮类、氯霉素类、β-内酰胺类、四环素类、大环内酯类等兽药。徐伟等[7]综述了ELISA检测在动物产品中的应用,对呋喃它酮代谢物、四环素类、磺胺类、苯巴比妥、己烯雌酚、氯霉素、黄曲霉素等药物进行检测,发现这些检测都表现出了高的灵敏度和准确度。可见目前几乎所有常见的兽药残留都已经建立了ELISA检测方法,ELISA已经广泛应用于各类兽药残留的快速检测。

1.2 胶体金免疫层析法(GICA)GICA是以胶体金为标记物的免疫层析方法,它多以条状纤维层析材料(通称试纸条)为固相载体,通过毛细作用使样品溶液在层析条上横向流动,并同时使样品中的待测物与层析材料上针对待测物的受体(如抗体或抗原)结合,再通过胶体金结合物达到检测目的。该方法操作简单、可现场检测、成本低、不需仪器、几分钟即可出结果。Jiang等[8]用该方法检测了猪肉和牛肉中的19-去甲睾酮残留,检测限可达2 μg/kg。万宇平等[9]研制了一种快速检测牛奶中的氟喹诺酮类药物试纸卡,并配合胶体金试纸卡读数仪使用,可以检测恩诺沙星、沙拉沙星、环丙沙星等十余种氟喹诺酮药物,检测限为20~40 μg/L。薛晓等[10]介绍了GICA在畜禽产品兽药残留检测中的研究应用,包括抗生素类、磺胺类,呋喃类、β-兴奋剂等药物残留检测。目前已有市售的氯霉素、克伦特罗、莱克多巴胺等多种试纸条经农业部备案,用GICA测定孔雀石绿、三聚氰胺、庆大霉素等也都已见报道。

1.3 生物传感器 生物传感器的构成包括生物敏感部件和换能器,样品中被分析物与生物敏感部件作用,发生生物学反应,产生的生物化学信号被相应的换能器转变为可定量处理的电信号,进一步用适当的仪器分析,便可测得被分析物的结果。兽药残留检测通常采用基于表面等离子体共振技术的生物传感器进行检测,刘瑾等[11]采用表面等离子共振生物传感器检测牛奶中的氨苄青霉素残留,对牛奶溶液检测最低检测限为1.8 ng/mL。生物传感器在抗生素、β-受体激动剂和抗寄生虫药物等兽药残留检测应用领域发展迅速[12]。白冰等[13]介绍了生物传感器在四环素、土霉素、对苯二酚和盐酸克伦特罗等残留检测方面的应用。与传统的检测方法相比,生物传感器具有选择性好、灵敏度高、响应快、易于操作、高通量及适合现场检测等优点[14],已成功应用于对肉类食品中的克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇、链霉素、氯霉素、恩诺沙星、环丙沙星、伊维菌素、西玛三嗪、青霉素G、头孢菌素、孕酮、泰乐菌素等药物的检测[15]。

1.4 高效液相色谱法(HPLC)HPLC由高压输液泵、进样器、色谱柱、检测器等部件构成,溶于流动相的各组分经高压输液泵泵入系统,经过色谱柱时,各组分由于与固定相发生作用的大小强弱不同,在固定相中滞留时间不同,从而达到分离检测的目的。各种性能的色谱柱、不同种类的检测器和自动化的可行性(进样、洗脱、检测等)在某种程度上促进了HPLC作为快速筛查技术的使用,它分离效能高、方法稳定、精确度高,是目前大多数兽药残留的常规分析方法。Milagro等[16]介绍了HPLC用于快速筛查检测肉品中生长促进剂残留量的应用。我国已经出台了一系列的应用HPLC检测兽药残留的标准方法,可用于检测四环素类、β-内酰胺类、硝基咪唑类、大环内酯类、磺胺类、激素类等几乎所有常见的兽药残留的检测。近年来,超高效液相色谱的应用也日益广泛,超高效液相色谱比液相色谱具有更高的分离度、分析速度和灵敏度,周春凤等[17]介绍了超高效液相色谱技术在兽药分析领域应用中的研究。

1.5 高效薄层色谱法(HPTLC) 薄层色谱(TLC)和柱色谱在分离原理上基本相同,将样品点在以多孔吸附剂为载体的固定相上,流动相利用毛细管作用将样品中不同组分推移到不同距离处而分离,色谱可用肉眼或使用光密度计和照相机记录或用影像系统方法来评价。TLC简便快速、可同时测定多个样品,但重现性不好,灵敏度和分辨率远远不及HPLC。HPTLC改进了点样技术、板技术,提高了检测灵敏度,保持了TLC的优点,可以同时检测多个样品,分析时间短。刘雪红等[18]建立了鸡肉中磺胺二甲氧嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、磺胺喹恶啉多残留检测的薄层色谱法,三种药物分离良好,斑点显色清晰且无干扰,回收率约为60%,检测限为0.05 μg/mL。现代的HPTLC实现了高水平的自动化,可以同时定量检测肉品中的多残留,但是由于其他检测技术(如HPLC)使用范围的扩大,在化学药物检测方面,它的使用迅速减少[19]。由于固定相(吸附剂)相对价廉,即用即弃,不必担心样品污染,检测不受溶剂干扰,色谱直观性强,在中兽药快速筛查检测方面被广泛使用[20]。

其他快速检测技术还有微生物抑制测定法、量子点标记荧光检测法、荧光偏振免疫检测法、化学发光免疫检测法、电化学免疫分析法等,这些快速检测技术也可以满足对大量样品检测、缩短检测周期、降低检测费用的需求,也是未来的发展趋势[21]。

2 确证检测方法

确证检测方法多是应用色谱-质谱联用技术,将色谱的高效分离能力和质谱强大的定性能力相结合,成为目前兽药残留分析领域中最强大、最有力的定性定量工具,主要应用有气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)。此外高效毛细管电泳和质谱联用(CE-MS),测定结果准确可靠,也可用于确证检测。

2.1 气相色谱-质谱法(GC-MS)GC-MS分析中样品经GC进样,高温瞬间汽化后,经色谱柱分离,进MS检测器测定,常用于复杂样品的痕量分析。GC-MS具有分析速度快、分离效率高、灵敏度高、稳定性好等诸多优点。田苗[22]建立了猪组织中10种β-兴奋剂类兽药残留量的检测方法,检出限、回收率和精密度等技术指标均能满足要求。王丽娜等[23]建立测定猪肉中己烯雌酚、雌二醇、炔雌醇、戊酸雌二醇残留量的GC-MS法,平均回收率为78.3% ~82.5%(RSD为4.4% ~9.6%)。GC-MS适用于分析易挥发的小分子有机物,不适合分析沸点高、极性大、热不稳定的化合物。由于大多数兽药是极性和沸点较高的化合物,因此用GC-MS进行兽药残留检测前通常需衍生化处理,步骤较繁琐,这使GC-MS在兽药分析中的应用受到一定限制。

2.2 液相色谱-质谱法(LC-MS)LC-MS以液相色谱作为分离系统,质谱为检测系统,适用于高沸点、大分子、强极性和热稳定性差的兽药残留分析,也是目前兽药残留检测中最强有力的工具。李丹等[24]建立了猪尿中西马特罗、特步他林等20种β-受体激动剂残留检测的超高效液相色谱-串联质谱法,检测限均可低至0.25 μg/L,回收率为75.7% ~110.7%。FU 等[25]总结了用液相色谱 -串联质谱在检测饲料、动物产品及尿液中兽药的应用状况。王俊菊等[26]综述了近年来高效液相色谱-质谱联用技术在抗生素、抗球虫和激素类药物残留分析中的应用进展。目前LC-MS已被报道应用在磺胺类、四环素类、大环内酯类、阿维菌素类、β-内酰胺类、氨基糖苷类、氯霉素类、喹诺酮类、硝基呋喃类、激素类、β-受体激动剂、苯并咪唑类、三嗪类等几乎所有种类的兽药残留分析中[27]。

LC-MS不仅用于检测同类兽药多组分残留,还用于测定不同种类兽药多组分残留[28-31],这也是近年来的研究方向和热点,目前应用研究已经取得一定进展。郭德华等[32]建立了同时测定动物源性食品中76种兽药残留的检测方法,Zhan等[33]定量分析了不同类别226种兽药和其他污染物在猪和牛肌肉中的残留量。但还存在不少问题,如前处理方法复杂,有待优化,检测结果准确度、精密度不够好,有待提高等。

2.3 毛细管电泳-质谱法(CE-MS) 以毛细管为分离通道,以高压直流电场为驱动力,不同组分在高压电场的作用下迁移速率不同,从而实现各组分分离,再经质谱检测。毛细管电泳样品用量少、分离效果好、分析速度快;和质谱联用,方法灵敏度高、特异性强,测定结果准确可靠,可用于畜禽产品中兽药残留的确证性检测。颜流水等[34]用毛细管电泳-质谱联用分离分析猪肝中的克伦特罗和沙丁胺醇,电泳分离时间小于6 min,检出限分别为0.4 和0.3 μg/kg。Blasco 等[35]应用 CE-MS/MS 检测技术测定牛奶样品中2种喹诺酮类和6种磺胺类兽药多残留,回收率均在78%以上,RSD%小于15%。付石军等[36]综述了毛细管电泳技术在畜产品中抗生素、抗菌药物、激素及违禁药物等残留检测的应用现状。

3 展望

随着兽药残留检测技术的不断更新和完善,检测方法也不断向着快速、准确、高效的方向发展。为了便于基层开展工作,开发便携简单的快速检测产品,进一步提高检测灵敏度和检测范围,同时实现多种成分的检测,建立快速准确、高通量、现场筛查的方法,应是今后“快速筛查方法”发展的趋势。而对于“确证检测方法”,简化复杂样品前处理步骤,建立通用性的样品制备方法,提高样品制备自动化程度,增加样品通量,提高检测灵敏度,将是今后的发展方向。随着各种检测方法的发展融合,将来的检测方法可以既是快速筛查方法,同时也是确证方法,如在线固相萃取(SPE)与色谱质谱联用,可以同时对样品进行确认筛选,虽然仪器成本很高,但是当进行大量样品分析时,检测效率将高过快筛与确证方法的结合使用,从而可以降低成本,更加具有竞争力。

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