胡浩光++刘少彬++李绪鹏++彭家杰
摘 要:孔雀石绿作为重要染色剂用于纺织工业,对治疗水产动物的水霉病有特效作用,由于孔雀石绿及其代谢产物具有高致癌、高致畸和高毒性,给食用者的健康带来潜在风险,引起人们高度重视。本文综述有关孔雀石绿的残留及降解、代谢、毒性作用、风险特征描述等方面在水产品中残留的风险评估。
关键词:孔雀石绿;水产品;毒性作用;残留;风险评估
中图分类号:S481.8 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20161032040
孔雀石绿属于三苯甲烷类染料,自从20世纪30年代早期,孔雀石绿就在养殖场作为常用抗感染药物使用,其杀虫机理是在细胞分裂时阻碍蛋白肽的形成,使细胞内的氨基酸无法转变成蛋白肽,抑制细胞分裂,产生抗菌杀虫效果 [1],广泛被用做防腐剂、驱虫剂和杀菌剂,以杀灭水产动物体外的原生动物、寄生虫、鱼卵中的霉菌等[2]。国内外学者陆续发现其在生物体内和环境中残留代谢速度慢,以及其与代谢产物隐性孔雀石绿的化学官能团——三苯甲烷具有高毒性和潜在的“三致”的毒副作用,给养殖生物体和环境造成了很大的危害[3],已被欧盟、美国、日本等许多国家和地区禁止使用,我国也于2002年5月将孔雀石绿列入《食品动物禁用的兽药及其化合物清单》中[4]。
1 孔雀石绿在自然水体中的残留及降解
孔雀石绿作为泼洒剂应用于鱼塘后,会被底泥吸附,同时在光氧化作用[5]和微生物的分解下逐渐被降解。张彤晴等[6]报道:室内浓度为10 mg/kg的孔雀石绿溶液,1周内浓度下降 9. 37%,室外下降39. 79%。浓度为 1 mg/kg的孔雀石绿溶液在1周内浓度下降31. 60%,室外下降 64. 45%,2周内无论室内还是室外,低浓度孔雀石绿实际浓度下降率均高于高浓度孔雀石绿溶液。水中加底泥后浓度为10 mg/kg的孔雀石绿溶液在1周内浓度下降 93.2%,而底泥中的孔雀石绿和无色孔雀石绿含量极高,占总体含量的85.6%,室外,底泥对孔雀石绿的吸附率达49.1%。这说明室外紫外线的照射有利于水体和底泥中孔雀石绿的分解和代谢,同时也说明,在池塘中泼洒孔雀石绿后,有很大一部分药物被底泥吸附。在孔雀石绿浓度较低时细菌代谢是一重要途径,任倩等报道[7],从鱼塘中分离出一株能高效降解低孔雀石绿含量的细菌M3,改菌株经鉴定属于泛菌属(Pantoea sp.)该菌株对 0. 5、1. 0、2. 0和5. 0mg/L 孔雀石绿 5 d的降解率分别为 97. 54%、97. 1%、100%和 77. 8%,20~30 ℃温度范围内菌株 M3对 MG有明显降解效果,且降解速率随温度上升而提高。Sharma等也在纺织染料和废液附近的土壤里分离出了细菌株,对孔雀石绿的分解率可达82%。
2 孔雀石绿在鱼体内的代谢及残留
2.1 孔雀石绿的代谢机理
孔雀石绿进入动物机体后,可以通过生物转化,首先还原代谢成脂溶性的无色孔雀石绿,然后在血小板生成素 TPO 催化下,脱甲基生成与致癌芳香胺结构类似的初级和次级胺代谢产物,这些物质可以穿透细胞膜,进入细胞核,与DNA上的亲核位点形成共价键或者改变DNA螺旋的碱基配对,破坏DNA,引起癌变或基因突变;同时这些代谢产物也可以通过降低T4水平,增加TSH的含量,引起甲状腺功能的病变。
2.2 孔雀石绿在体内的主要代谢物
孔雀石绿进入生物机体后, 被生物转化, 形成脂溶性代谢产物隐性孔雀石绿,在肌肉中, 孔雀石绿持续了14d及其代谢产物持续了42d。对鱼的药浴实验研究, 很多实验证明,隐性孔雀石绿的代谢明显慢于孔雀石绿[8,9]。隐性孔雀石绿主要储存于脂肪组织中,其在体内的代谢速度与体内脂肪的含量有很大关系[10,11]。高露姣等[12]报道鳗鲡以0.1mg/L的浓度药浴1d,到90d后,才检测不到孔雀石绿, 而隐性孔雀石绿120d时,浓度平均为7.6+-4.5g/kg;以浓度为0.2mg/L药浴1d,120d才检测不到隐性孔雀石绿,LMG平均浓度12.0+-6.7g/kg。
3 孔雀石绿的毒性
3.1 孔雀石绿对水产动物的毒性作用
3.1.1 低浓度,高毒性
孔雀石绿和隐性孔雀石绿会使鱼类皮肤、鳃和消化道轻度发炎, 妨碍淀粉酶、肠道酶等的分泌。相关研究表加州鲈鱼和对虾虾苗、翘嘴红铂的安全浓度,低于孔雀石绿的有效用药浓度(0.1mg/L),因此水产动物中使用孔雀石绿是不安全的[13]。而且孔雀石绿在一定浓度条件下对鱼、鱼卵都有毒性作用,大多数情况下,随着水温的升高,毒性作用越明显。
3.1.2 发毒快,剧毒
当孔雀石绿的浓度增加1倍时,鱼苗和鱼卵的死亡率就增加20倍,孔雀石绿是一种剧毒物[14]。孔雀石绿用于虹鳟后,可导致染色体破碎、基因突变、致癌、畸形和,虹鳟长期使用孔雀石绿后发现鱼卵发育异常,胚胎成活率明显下降,孵化时间增长,头、尾、脊柱、和鳍发育异常[15]。
3.1.3 残留毒性时间长
Wison等报道孔雀石绿在鱼组织中残留,主要残留部位为皮肤、肌肉、肝、肾、血液、卵,主要蓄积部位是动物的肌肉组织和肝脏。无色孔雀石绿稳定性高,残留时间长,隐性孔雀石绿是药监部门对药物残留的一个重点检测项目。
3.1.4 毒副作用
孔雀石绿对鱼类的生殖腺、鳃、消化道、肝脏、肾脏以及脑垂体促性腺发育细胞造成损害,肾近曲小管的上皮细胞增生、肾被膜破裂,导致鳃上皮细胞、肝细胞和局部肝脏坏死,对线粒体造成损害,内质网膨胀和细胞核异常 [16]。影响鱼肠道中酶的活性,使酶的分泌量降低,对鱼的器官造成损害后,鱼的解毒机能和排泄发生障碍,降低了药物在鱼体的降解速度,造成药物蓄积性中毒,影响鱼类生长发育[17]。
3.2 孔雀石绿对哺乳动物的毒性作用
3.2.1 亚急性毒性作用
Fernandes(1991)等[18]报道孔雀石绿能会使动物生长速度和生殖能力的降低,导致眼睛、肺、肝、心脏、肾、脾、皮肤等多器官中毒,饲喂量为1200mg/kg的孔雀石绿或1160mg/kg的隐性孔雀石绿连续饲喂28d可引起F344大鼠体重下降10%~20%。孔雀石绿的饲喂量为300mg/kg可显著提高雌F344大鼠的肝指数,饲喂量在600mg/kg可引起雄性大鼠的肝指数升高。F344雌鼠饲喂孔雀石绿可引起三碘甲状腺原氨酸和甲状腺素水平以及血浆γ-谷氨酸转移酶的显著改变,而F344雄鼠并未发现此种变化,说明孔雀石绿对F344雌鼠的毒性要高于雄鼠。
3.2.2 致癌作用
剂量为1160mg/kg时可引起膀胱细胞的坏死,随着饲喂隐性孔雀石绿剂量的增加,肝细胞癌和脑下垂体腺瘤的发病率显著增加。隐性孔雀石绿可以引起雄性大鼠睾丸间质细胞腺瘤、睾丸癌的发生率显著上升 [19]。
3.2.3 致突变作用
孔雀石绿可以引起肝脏出现DNA加合物,并且随着暴露剂量的增加而增加,并且可诱发仓鼠染色体损伤。Culp等试验表明,浓度为408ppm的LMG处理的B6C3FI小鼠肝脏cII的突变率明显升高,而同样条件下用450ppm的MG喂养的小鼠的肝脏cII的突变率无明显变化,结果表明同样条件下,隐性孔雀石绿致突变率要高于孔雀石绿。Mittelstaedt等也报道饲喂隐性孔雀石绿还可以引起lambda cII 基因的突变[20]。
3.2.4 致畸作用
侯瑜琼等报道[21],孔雀石绿可能通过Fas/Fas-L通路使生精细胞凋亡增加,降低雄性生殖力。研究证明,孔雀石绿可导致妊娠期的新西兰白兔胚胎出现骨骼、心脏、肝脏、肾脏等发育异常,关于哺乳动物致畸作用研究较少,当浓度低于0.1mg/L时,仍然使兔繁殖致畸,孔雀石绿对小白鼠也有致畸作用[22]。
4 孔雀石绿在水产品中的残留水平
从各农贸市场及水产品专业批发市场的水产品(包括鱼苗和成品)总计454份,其中成品鱼397份,苗种57份。检测方法采用GB/T 20361-2006,检测结果表明,成品鱼检出孔雀石绿21份,阳性率为5.3%,其浓度水平分别为0~303.18 μg/kg,阳性样品的平均浓度为16.0 μg/kg,总体平均浓度为0.8 5μg/kg。苗种检出3份,阳性率为5.3%,其浓度水平分别为1.2、1.2、68.7 μg/kg,平均浓度为23.7,总体平均浓度为1.2 μg/kg。
5 水产品中孔雀石绿风险评估
从本市水产品年消费量为30~50万t,按照居民(包括常驻人口加流动人口)800万来算,按本市居民日均消费水产品量为102.75~171.25g/d,按照最大消费量171.25g/日来计算孔雀石绿平均暴露人群的日摄入量为0.15μg,按照平均体重60kg来计算,则为0.0025μg/kgbw/d;如果按照检出浓度的最大值303.18 μg/kg来计算高暴露人群日摄入量则为51.92μg,即0.87 μg/kgbw/d;假设居民的日极限暴露量为1kg,按照最大检出浓度303.18μg/kg来计算极限暴露人群的日摄入量为303.18μg,相当于5.05 μg/kgbw/d。对于孔雀石绿及其代谢物的潜在毒性试验的不完整性,目前国内外对孔雀石绿没有确定的ADI值和MRL值,本文对孔雀石绿及其代谢物的风险评估参照NTP制定的孔雀石绿和隐色孔雀石绿有诱发肿瘤的可能性剂量5mg/kghw/d为判定标准来评估水产品中孔雀石绿及其代谢物可能的致癌性,计算结果表明NTP计量分别为各暴露剂量的2.5×106,5747,990.1倍,由此数据可以看出,鱼体内检出孔雀石绿的浓度诱发肿瘤的可能性较小,但是随着摄入量的增加,对肝脏和甲状腺的影响程度会增加。从鱼苗的抽检结果来看,孔雀石绿的检出浓度最高为68.7 μgkg,根据孔雀石绿及隐性孔雀石绿的代谢速率来计算,如果在养殖过程中不使用孔雀石绿,鱼苗在上市之前体内的孔雀石绿浓度应该在检出限以下。从整个检测结果来看,淡水产品孔雀石绿的检出率明显高于海水养殖产品的检出率,检出率比较高的品种为鳜鱼、鲫鱼、罗非鱼。综合分析样品的检测结果,推断孔雀石绿的来源可能有以下几个方面:养殖场地和鱼苗孵化过程可能是主要来源,不排除养殖过程及运输过程中使用孔雀石绿的可能性。在日后的监测过程中,鱼苗的监督检查是孔雀石绿监控的一个重点。
6 结语及建议
随着人们的生活水平不断提高,对水产的需求量越来越大,我国是水产品生产大国和水产品的出口大国, 药物残留已成为水产品出口的主要屏障。孔雀石绿及其代谢产物的高毒性、高残留不仅造成水产品的畸变、癌变, 也对食用者的身体健康带来潜在风险, 同时影响了水产品的水产养殖业的健康发展。然而要充分认识孔雀石绿,在水产品体内的残留、危害和毒性。
目前市场上,经常出现有关于水产品中孔雀石绿残留的问题, 提出以下建议和措施: 加强组织领导,落实监管责任,实施龙头品牌带动,打造优质产品,推进体系建设;注重源头监控,巩固监管基层,实现全程追溯,提供技术服务,促进健康养殖,提高养殖户对孔雀石绿使用的危害认识;尽快研制无毒环保的替代药物, 清除水产品污染带来的食品安全隐患;清理孔雀石绿在水产养殖场的历史残留。根据孔雀石绿的一些基本环境化学特性, 如在光氧化作用和微生物的分解下逐渐被降解,水产养殖场要定期换水和清塘, 翻晒底泥等措施,加快养殖塘中残留孔雀石绿的降解,提高水产品的安全质量。
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作者简介:胡浩光(1986-),男,助理工程师,研究方向为水产品质量安全检测。
农业与技术2016年19期