畜禽产品中抗生素残留主要检测技术及应对策略

李斌 吉增涛

摘  要：畜禽养殖中抗生素的不合理使用导致我国畜禽产品中抗生素残留问题时有发生。饲用添加或疾病防治是我国抗生素的主要消耗途径。从技术、管理双层面解决抗生素残留问题具有重要意义。在检测技术层面，当前常用的生物检测法和理化检测法具有检测时间长、前处理复杂、成本高等缺点，急需新型检测技术。作者对新型太赫兹检测技术及其应用潜力进行了探讨，又对解决抗生素残留的全流程监控体系的构建提出了思路。

关键词：畜禽产品;抗生素;抗生素残留检测;太赫兹技术

中图分类号：S859.84     文献标识码：A     文章编号：1673-1085（2019）02-0050-07

我国是畜禽产品生产、加工及消费大国，2016年我国肉类总产量达8538万吨，牛奶产量3602万吨，禽蛋产量3095万吨[1]。随着生产与贸易的发展，我国畜禽类产品质量安全问题也日益突出，抗生素残留是重要问题之一。不合理的使用或滥用是造成动物源性食品和环境中大量抗生素残留的最主要原因。在使用过程中大部分抗生素不能完全被机体吸收，大量的抗生素以其原形或者代谢产物的形式经畜禽的粪便、尿液进入环境，对地表水、农田土壤甚至地下水等造成严重污染。抗生素残留严重威胁着人体健康，主要有“六大危害”，包括毒副作用、过敏反应、二重感染、耐药性、致畸、致突变作用等，其中耐药性是人体生命健康的最大威胁。畜禽养殖过程中的兽药使用是畜禽产品中抗生素残留的直接原因。据统计，中国2013年消耗抗生素16.2万吨，其中有52%的抗生素应用于养殖业。2012年1月份及2月份，德国相继发生“抗生鸡”、“抗生猪”事件[2]，为我国养殖业滥用抗生素现象敲响了警钟。2014年9月，央视曝光“大连养殖户大量使用抗生素等药物养海参”事件;2016年2月2日，国家食药总局公布的数据显示，我国食品农兽药残留问题依然突出，农兽药残留不符合标准占不合格样品的3.8%。

经不完全统计[3]，2014至2016年初中国各地食药局发布或者披露的检出抗生素超标或使用违禁抗生素的食品达127批次，其中鱼类及水产品最多，高达91批次，问题主要集中在呋喃唑酮代谢物、氯霉素、呋喃西林代谢物、恩诺沙星、环丙沙星、土霉素、呋喃它酮代谢物、喹乙醇等抗生素，多达8种。在127批次食品中，呋喃类药物占到61批次，而在呋喃类药物中，又以呋喃唑酮代谢物的曝光次数最多，涉及40批次。10批次蜂蜜均为氯霉素不合格，4批次鲜鸡蛋则检出有氟苯尼考、恩诺沙星、环丙沙星。另外，在牛、猪、羊等肉制品中，抗生素的使用比较分散，磺胺、氟苯尼考、土霉素、氯霉素、恩诺沙星、呋喃它酮代谢物等抗生素均有涉及。

1  畜禽养殖业中主要抗生素分类及存在问题

在动物养殖业中抗生素的使用方法通常可以分为两大类：一类是畜禽饲养环节中通过饲料或者饮水添加，主要是用于预防疫病及促进生长;第二类是在动物发生疾病时进行的情况下用于治疗的抗生素。此外，在肉品加工过程中为保鲜也常被加入。养殖业常用的抗生素包括天然抗生素和合成抗生素等两大类[5]，具体如表1所示。

饲料中合理添加抗生素，能够起到提高改善饲料转化效率、预防疾病等作用，但是一些养殖户为了“降低”传染性疾病风险、防治动物疾病、提高养殖效益，很容易发生抗生素不合理使用的状况。主要表现为：①兽医知识缺乏，凭饲养经验、凭感觉用药，不严格遵守休药期;②错误用于饲料添加剂、用于疾病预防;③抗生素配伍不当或人药兽用，由于兽用抗生素种类较少，许多养殖户配伍使用抗生素，甚至使用人用抗生素，经常发生配伍不当使得药效减少甚至产生毒性的现象;④使用抗生素时，在给药剂量、给药途径、用药时间和用药部位等方面不符合用药规定，造成抗生素残留在体内并使残留时间延长[6-7];⑤不遵守休药期即在使用抗生素或直接进行动物屠宰。畜禽动物通过注射、口服或饮水等方式进入动物体内后，如果在注射后不经休药期或在休药期结束前将动物屠宰，则会在注射部位的肌肉和其他组织中残留超量的抗生素。此外，在兽医临床上用药时，还常将不同的抗生素联合起来使用，更容易造成抗生素类药物在动物体内残留，导致动物性食品污染[8]。

2  畜禽产品抗生素残留主要检测方法

抗生素在动物不同的器官和组织中含量不同，一般情况下，对药物有代谢作用的脏器，如肝脏、肾脏中浓度较高;使用了抗生素的乳牛可将其代谢产物通过泌乳而排到牛奶中。一般说来，各种畜、禽、鱼的肌肉、脂肪、肝、肾、奶、蛋都可成为抗生素残留污染的部位[9]。抗生素残留的常规检测方法根据检测原理的不同主要包括生物检测法、理化检测法，近几年太赫兹检测技术也广泛应用到抗生素残留检测上。

2.1  生物检测法  生物检测法主要包括微生物检测法、免疫分析法、生物传感器方法[10]。

2.1.1  微生物检测法[11]  抗生素微生物检测法是一种经典的方法，也是一种快速方法，其原理是根据抗生素对该药敏感微生物的抑菌圈大小与抗生素浓度呈线性相关来定量检测的。微生物法检测抗生素残留的代表方法主要包括稀释法、浊度法、扩散法、微生物受体检测法。微生物检测法的优势在于成本低廉、操作简单、不需要特殊的仪器;其缺点在于菌种筛选的时间较长、检测时间长、干扰因素多、灵敏度低、準确度低、无法区分具体的抗生素种类、无法定量，若存在耐药菌的还会导致误检，不同菌种的结果差距不可控等因素。因此微生物法虽然应用广泛，但是只适用于实验室少量样品检测及样品的初筛查，当出现阳性样品时，还需要使用其他方法进一步确定。

2.1.2  免疫分析法  免疫分析法是利用抗原和抗体的特异性结合等特征进行抗生素残留检测的一种方法。代表方法主要有化学发光免疫分析、酶联免疫分析、荧光免疫分析、放射免疫分析、免疫传感器等。该法的优点在于操作简单、速度快、分析成本低、高选择性、高灵敏度，样品需要复杂预处理，可用于现场检测或者大规模检测及企业日常的监控，但是存在假阳性的问题。其高度特异性性降低了检测效率，一次只能检测一种抗生素，无法实现多种抗生素同时检测，且检测结构类似的抗生素时则容易产生交叉反应。其中酶联免疫分析法是免疫分析法中使用最为广泛的方法，随着近些年来酶制备、抗体制备等技术的发展，该技术发展迅速并得到了很多国家的认可。Singh等[12]基于生物素-抗生物素蛋白的竞争性酶联免疫法检测牛奶中的四环素，该法的检测线性范围为浓度为 3.16×10-10M～3.16×10-7M，其最低检测限为1.0×10-10M（0.048μg/L）。孙晓峥等建立了一种基于胶体金技术的简单、快速、灵敏、特异的肉鸡组织中氟喹诺酮类抗生素残留检测方法，对CPFX、培氟沙星、达氟沙星、氧氟沙星、诺氟沙星、恩诺沙星、洛美沙星的检测限为3.2ng/ml，对沙拉沙星、双氟沙星、麻保沙星的检测限为6.4ng/ml[13]。

2.2  理化检测法  理化检测方法主要包括分光光度法、薄层色谱法、毛细管电泳法、高效液相色谱法、气相色谱法、气-质联用法、高效液相色谱法、液-质联用法、超临界流体色谱法[7][9]。

其中用于抗生素残留的分光光度法主要包括紫外-可见分光光度法和荧光分光光度法。这两种方法的测定原理不同，紫外-可见分光光度法主要是利用被测物质在特定波长范围内的对光的吸收与物质的浓度成正比的原理进行测定的。而荧光分光光度法则是根据其荧光强度与物质的浓度成正比的原理进行测定的。利用紫外-分光光度法进行检测方法较多，只要被测抗生素具有紫外吸收基团即可，而少数具备荧光发光基团的抗生素则可以利用荧光分光光度法检测，如喹啉类衍生物结构的氟罗沙星。但是分光光度法因其灵敏度低、易受干扰等缺点而具有一定的限制性。薄层色谱法是一种非常经典的方法，具有操作简单、分析迅速、成本低等特点，对于检测没有紫外吸收的抗生素尤其适用。但是薄层色谱法灵敏度低、分离能力差、不易定量的特点却限制了其应用范围，目前已经很少使用。毛细管电泳法也是一种液相分离的技术，再用紫外-可见检测器扫描成电泳谱图，若利用高灵敏度检测器的话，亦能够达到检测效果，但是其进样量低、分析误差高、待测物限制性，使其难以用于痕量分析[14]。Casado-Terrones等[15]基于毛细管电泳法检测蜂蜜中的四环素类抗生素，待测抗生素在16min全部出峰，检测限为23.9～49.3mg/kg，在蜂蜜中的加标回收率为55%～89%，该法具有简单快速的特点。

高效液相色谱法（HPLC）由于具有高效分离、高灵敏度和分离速度快等特点，是目前国内药物残留最普遍最有效的方法，而多数大环内酯类抗生素在紫外下都有较强的吸收，因此常用紫外检测器（UV）。Yu等[16]开发的基于HPLC-UV的方法能够同时检测肌肉、猪肝、鸡肉和牛肉中的氧四环素、四环素、米诺霉素、美他环素、地美环素及多四环素。气相色谱法（GC）是以气体作为流动相的色谱法，此法在大部分抗生素检测方面都有所应用。而色谱质谱的联用技术将液相色谱仪有效分离的能力和质谱的定性功能结合起来，相当于给气相色谱或者液相色谱配备了一台质谱仪作为检测器，因此产生了液-质联用法（LC-MS）和气-质联用法（GC-MS）。色谱质谱联用方法具有高选择性、高效能、低检测限、分析速度快、应用范围广等优点，且能够满足食品中多类抗生素残留同时检测的需要，是非常可靠的检测方法，因此成为近年来研究和应用热点[17]。Hassouan M K等[18]利用LC-MS方法在猪肾中同时检测8种喹诺酮类药物残留，检测限为1～8μg/kg。张敏等[19]利用超高效液相色谱-串联质谱法（UPLC-/MS/MS）建立了沼肥中6種喹诺酮类抗生素兽药（恩诺沙星、诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、噁喹酸、氟甲喹）残留的测定方法，检出限为0.5～1μg/kg。超临界流体色谱是以超临界流体作为流动相的色谱法，其可作为液相色谱和气相色谱的补充。它既可分析气相色谱不适于的高沸点、低挥发性样品，又比高效液相色谱有更快的分析速度和条件。因此，超临界流体色谱是一种应用非常广泛的技术。

现存的抗生素残留检测方法中，理化检测方法虽然应用广泛，但是一般存在前处理复杂易导致回收率偏低、不实用、耗时长、成本高、需专人测量、设备昂贵等缺点，而生物检测法则存在样品前处理和清理耗时长、快速检测不实用、昂贵、非实时检测等特点，这两类技术已经无法满足广大消费者及检测部门对抗生素残留的检测需求，因而亟需一种新型、快速的定性及定量检测方法。近些年来发展起来的太赫兹时域光谱技术能够利用物质对太赫兹波的特征吸收分析物质的成分、结构及其相互作用，并且能够对其细微变化做出鉴别，在抗生素检测方面具有很大潜力。太赫兹波是指频率位于0.1～10THz（1THz=1012Hz） 之间的电磁辐射的总称，在电磁波谱上位于微波与红外之间。太赫兹光谱具有实时性、无损性等检测优点，都使得太赫兹光谱技术在药物检测中具有巨大优势[20]。

戴浩等[21]利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术在常温下研究了青霉素类抗生素、头孢菌素类抗生素、单环β-内酰胺类抗生素三类共6种临床常用抗生素类药物，获得了它们的太赫兹吸收光谱。其测试结果表明：即使分子结构相似，但它们的太赫兹光谱具有明显不同的特征，说明THz-TDS技术能够鉴别这种分子结构的微小差异，可以很好地用于药品检测和分析。朱思原等[22]人以包含磺苄西林、舒他西林、美洛西林、替卡西林的常用的四种青霉素为研究对象，获取例如药品的太赫兹时域光谱，结合傅里叶变换，获得频域光谱及太赫兹吸收系数曲线。其结果表明，四种药品在0.40～1.60THz波段存在明显不同的吸收特征。因此，太赫兹光谱技术十分适合检测抗生素这种化学结构有微小不同的药品。张曼等[23]采用太赫兹技术获得14种头孢类抗生素纯品在0.2～1.5THz 频段的吸收谱和折射率谱，这些抗生素种类中部分存在明显的特征吸收峰，对于没有特征吸收峰的抗生素可以根据折射率的差异进行鉴别。吉特等[24]采用太赫兹技术对D-、L-、DL-青霉胺的吸收光谱研究发现其光谱存在显著差异，利用纯D-、L-青霉胺混合样品的吸收光谱进行拟合，据此证明了可以利用太赫兹技术鉴别青霉胺的相对含量，这为检测药物分子提供了新的方法。综上，太赫兹技术在抗生素鉴别上有着巨大的优势，值得开展深入研究。

3  畜禽产品抗生素使用的应对措施

上述从抗生素残留的主要检测手段进行了方法综述，要解决残留问题，除了运用技术从后端进行检测外，也应用整个养殖环节进行管理层面的监管，提出以下应对措施：

3.1  抗生物种类及用量的合理使用  现阶段我国虽然没有禁止抗生素用作饲料添加剂使用，但是其危害巨大，因此畜禽养殖必须在安全休药期内使用抗生素和饲料药物添加剂，严格遵守《中华人民共和国兽药典》和国家有关标准规定的用法、用量，休药期必须按国家有关规定执行[25]。在养殖过程中，应该谨慎使用抗生素作为饲料添加剂，且应提高饲养管理水平，保证养殖环境卫生，降低抗生素的使用量，若确实需要使用抗生物指标动物疾病时，应该保证科学、合理的使用抗生素类药物，并提高兽医执业的准入门槛。在抗生素的使用过程中：应保证正确诊断、准确用药，根据疾病的产生原因及病原微生物种类选择合适的抗生素;结合畜禽的病情、体况，制定合理的给药方案，包括药物品种、给药途径、剂量、用药间隔时间及疗程等;抗生素的使用，不是品种越多越好，要适可而止，不能随意配伍使用，遵循停药期规定，否则不但达不到预期效果，反而会出现减产、中毒等后果。

3.2  监控体系的完善  我国动物性食品抗生素类药物残留监控体系尚不完善，仍采用多部门分头管理，不能及时向社会提供抗生素类药物产品质量状况和动物性食品中抗生素类药物残留监控状况。在我国，农业局、畜牧局、渔业局、环保局、卫生防疫所、工商局、质量监督局、检验检疫局等部门的职能均涉及到抗生素的监管工作，存在分工过细、职能重叠等缺点，可能出现互相推诿的现象，若能实现各部门在抗生素、兽药、饲料、养殖、食品监管等领域的职能统一，则无疑可实现抗生素滥用及残留的有效监管[26]。同时，健全食品生产到餐桌的全程安全监控体系，对动物产品实行市场准入制和产地追溯制，对滥用抗生素的养殖者和销售药物残留超标动物产品的违法行为，依法严惩[27]。

3.3  加强抗生素的使用及残留的法制体系完善及其宣传和教育  滥用抗生素是全球性的问题。2014年4月30日，世界卫生组织发布《抗菌素耐药：全球监测报告》指出[28]，在对全球114个国家的调查发现，所有地区都存在抗生素耐药问题，但是许多国家和地区较早的意识到这个问题。比如说早在1986年瑞典首先宣布了全面禁止抗生素用于饲料添加剂，其他欧盟国家纷纷效仿[29]。2006年，欧盟全面停止使用任何抗生素生长促进剂，包括离子载体类抗生素。2012年美国食品药品监督管理局（FDA）下令采取措施禁止饲料中使用常用抗生素。2008年日本已经禁止在饲料中使用抗生素;韩国于2011年7月也宣布全面禁止使用抗生素饲料添加剂。

我国是世界畜禽养殖大国，一直对抗生素的使用及残留问题极为重视，但是由于基本国情，尽管全面禁抗的呼声很高，但是实际养殖仍在广泛的使用抗生素。在2004年卫生部就颁布了《抗菌药物临床应用指导原则》[30]，但这只是个指导原则，不具备行政和法律的强制性。2012年8月1日，被称为“史上最严限抗令”的《抗菌药物临床应用管理办法》开始实施，该文件以安全性、有效性、细菌耐药情况和价格因素4个方面为基本原则，将抗菌药物分为非限制使用、限制使用与特殊使用三级管理。

我国涉及兽药质量安全的标准有：《兽药国家标准和专业标准中部分品种的停药期规定》（农业部278号公告）、《食品动物禁用的兽药及其它化合物清单》（农业部193号公告）、《禁止在饲料和动物饮水中使用的药物品种目录》（农业部176号公告）等;涉及兽药残留标准的有残留限量标准和残留检测方法标准，我国制定发布了《動物性食品中兽药最高残留限量》（农业部235号公告），制定发布了属于国家标准序列的兽药残留检测方法145项。

针对这些基本国情、国家法律法规及标准，应充分发挥新闻媒体的宣传作用，提高动物养殖业从业人员的素质及意识，使其严格遵守抗生素类药物使用对象和休药期的规定。同时，利用多媒体信息传输方式，及时向社会公布有关抗生素类药物残留方面的安全信息。一方面提高广大人名群众的关于抗生物安全的意识;另一方面，起到警示动物性食品生产和经营者的作用，使其受到社会各个层面的共同监督。

3.4  提高饲养管理水平，减少抗生素的使用  随着畜牧业的发展，养殖散户逐渐减少，取而代之的是规模化养殖，因而可通过提高规模化养殖业的饲养管理水平来减少抗生素的用量，具体应该通过科学选址、加强养殖知识培训、重视动物福利、保持养殖环境卫生、制定科学的免疫程序及日常消毒等措施。另外，随着科技的发展，国内微生态制剂、酶制剂和酸化剂等抗生素类替代品得到迅速发展，也为替代抗生素、补偿抗生素的预防细菌感染和促生长作用提供了新途径[31]。但是这些抗生素补偿剂的作用还有待于进一步确定，如果以药剂的形式使用，则应符合国家食药总局关于兽用药物的规定，如进行饲养添加时，应该进行标识并符合相关规定。

4  总结与展望

我国的抗生素滥用情况较为严峻，动物性食品的生产及流通量巨大，具有批次多、周期短的特点，因此需要检测样品量也十分庞大。常用的方法包含生物检测法和理化检测法，而最通用的方法则包括液相色谱、气相色谱、液-质联用和气质-联用等仪器分析法。但是如果每个样品都用液相色谱、气相色谱或者联用方法的，检测费用将十分惊人。因此，亟需成本低、速度快、易操作且准确高的检测技术，太赫兹光谱检测技术将是一种非常具有应用前景的检测技术。中华人民共和国农业部第176号公告，指出需要“加大对饲料生产、经营、使用和动物饮用水中非法使用违禁药物违法行为的打击力度”，在第十三届全国人大一次会议新闻中心举行的记者会上，农业部（现改为农业农村部）新闻发言人、办公厅主任潘显政表示农业部高度重视，坚持“产管”结合的理念，标本兼治并推出监管的硬措施，打好整治的"组合拳"，深入推进兽用抗生素的综合治理。对于动物性食品中的抗生素残留，需要在养殖过程中的控制、检测方法的创新、监控体系的完善发挥协同作用，三位一体，才能有效保证动物性食品无抗生素残留之忧。

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Main Detection Techniques and Coping Strategies for

Antibiotic Residues in Animal Products

LI Bin，JI Zengtao

（Beijing Research Center for Information Technology in Agricultural， Beijing 10097，China）

Abstract：The unreasonable use of antibiotics in livestock farming has led to the problems of antibiotic residues in animal products in China， Feeding or treatment of livestock diseases is the main consumption route of antibiotics in China. The biological detection method and physical and chemical detection method commonly used for antibiotic residues in animal products have the characteristics of long detection time， complicated front， high cost and etc. Terahertz spectroscopy has fast and non-destructive advantages and has a good application prospect in antibiotic residue detection. Solving the problem of antibiotic residues not only requires efforts in testing methods and monitoring systems， but also needs to strengthen and improve the use of antibiotics and improve the management of animals.

Key Words：Animal products; Antibiotics; Detection of antibiotic residue; Terahertz technology□