分析动物源性食品中抗生素残留的快速检测方法

吴晓晓 俞进 热孜万古力·赛麦提 贾毅飞

当前，国内畜牧业养殖中存在乱用和滥用抗生素的现象，这将直接引致动物源性食品中的抗生素水平超出标准，威胁我国民众的身体健康。可见，有效分析抗生素残留类别，应用科学的前处理技术方案，使用有效且快速的抗生素残留量检测方式，能在根本上确保食品安全。本文全面分析动物源性食品中抗生素残留的快速检测方法，旨在为相关人员的研究工作提供参考。

抗生素是放线菌、真菌、细菌等诸多微生物生长时产生的有着抗病原体活性的次级代谢产物。抗生素有助于家畜禽免受疾病危害，增速动物生长。但在畜牧养殖过程中使用抗生素也是一柄“双刃剑”。抗生素的使用一直被业界重点关注。目前存在抗生素被过度使用而导致动物体内抗生素积累过多的问题。另外，大多数养殖业主体并不能严格执行药物的休药期。人们长时间摄入含高抗生素含量的动物源性制品，可能引起机体中耐药菌株的生成和增多，机体菌群平衡被打破，个别人还会出现变态反应，威胁生命安全。可见，探讨高效而准确的动物源性制品的抗生素残留检测方法尤其重要。笔者简要分析了动物源性食品中抗生素残留的快速检测方法，以飨读者。

1.抗生素发展历程以及在畜禽养殖业中的应用

1.1抗生素的发展历程

1929年，英国人F lemming在研究葡萄球菌时发现培养基上的一种产青黄霉能抑制周围的葡萄球菌生长。他进一步研究发现了青霉菌分泌的一种抗菌物质，并将其命名为青霉素（Penicillin）。此后，许多研究者努力将青霉素纯化并确定化学结构，肯定了它的医学价值。20世纪40年代，青霉素被投入工业化生产。1943年，Waksman从土壤中分离出链霉素（Streptomyces），它对顽固性结核杆菌具有明显的抑制作用。1947年从放线菌属委内瑞拉链霉菌中分离出氯霉素，它是广谱抗生素，抑制革兰氏阴性细菌比阳性细菌效力强。1948年，研究者从金色链霉菌发酵液中分离出金霉素，随后的几年又相继发现了土霉素家族的其他成员。1952年，研究者又从红链霉菌中获得一种碱性抗生素——红霉素。20世纪50年代，科学家又合成了6-氨基青霉烷酸（6-A-AP），并以此结构为母核，合成了一系列的可口服且耐β-内酰胺酶的青霉素衍生品，如甲氧西林、奈福西林、氯唑西林等，开启了半合成青霉素新时代。20世纪70年代中期，德国默克公司在筛选作用于细菌细胞壁生物合成抑制剂的过程中，从卡特利链霉菌（Streptomyces cattlelya）发酵液中分离得到了第一个碳青霉烯类化合物硫霉素。由于抗生素具有良好的化学治疗作用，随着医学和兽医学的发展，不断有新的抗生素被发现和合成。

1.2抗生素在畜禽养殖业中的应用情况

从当前的情况来看，抗生素主要被用于治疗动物疾病。合理应用抗生素能够促进动物生长。在禽畜养殖过程中，抗生素的应用比较常见，也非常必要。即便在欧美发达国家，该国不管其养殖管理技术怎样先进，都需要应用抗生素针对发病禽畜进行治疗，比如合理应用抗生素治疗猪呼吸道感染、禽流感、奶牛乳腺炎等等。治疗上述疾病的药品包含庆大霉素、链霉素、青霉素类药物等等。

现阶段，抗生素仍旧为防治动物性疾病的重要方法。如果动物在生病之后没有得到及时有效的治疗，不但该动物会死亡，还有可能引发病菌在动物群之间传染。这些病菌还会在周围环境中存活，威胁人类健康。此外，不容忽视的是少部分抗菌药物。比如，黄霉素、杆菌肽等等，应用亚剂量治疗发病动物具有提高饲料转化率、促进动物生长的效果。国内外养殖业迄今为止仍旧将其视为抗菌促长剂来应用。在中国、澳大利亚、加拿大、美国等国家的养殖业发展中，抗生素药物起着举足轻重的作用。

目前，我国批准被作为兽药使用的抗生素绝大部分属于治疗药物。我国严格控制抗生素作为饲料添加剂应用。截至现阶段，相关部门仅批准了杆菌肽、联杆菌素、土霉素等抗生素可被视为治疗药物添加使用。与此同时，规定了诸多动物品种药物的最高用量和最低用量、生理阶段、应用方法，以及用药过程中的注意事项与停药期。上述药物于欧美发达国家被允许在饲料内作为添加剂使用。

2.国内外动物源性食品内抗生素残留情况分析

从我国动物性食品兽药残留现状来看，主要有以下几点问题。

第一，滥用饲料添加剂以及兽药。禁用药物包含β-激动剂、盐酸克伦特罗、雌激素、安眠酮等等。这些药物容易在蛋類、肉类以及奶制品中残留。药物残留重度超标的药物包含土霉素、红霉素、孔雀石绿、氯霉素等等。

第二，消费者对动物性食品的防范意识不强。现阶段，正规市场上所售卖的动物类制品大部分在牲畜被屠宰前后检疫，是持有合格证明的放心肉。但值得注意的是，在此背景下仍旧有不法之徒为了牟利，通过各类途径将私自宰杀的肉制品售卖给消费者。且值得说明的是，大部分消费者防范意识不强，很难鉴别这些肉品。

第三，相关部门对动物食品兽药残留监管不力。某些地区的畜牧兽医站建设落后，投入资金较少，导致防疫站队伍专业水平参差不齐。相关人员的经费难以被保证，站内设施比较落后，无法完成上级指定的防疫检疫任务。

第四，兽医检疫工作者专业知识储备量不充足。从当前情况来看，在乡镇畜牧兽医站所工作的人员学历偏低，技能水平较低，有些工作者职业操守与责任心不强。这种情况很容易导致他们对动物食品药物残留检疫工作有所疏忽，发生误检、漏检的不良情况。

第五，部分地区兽药残留检验手段落后。比如，前几年出现的“瘦肉精”中毒事件就证明了部分地区的检验水平较低。相关调查显示，部分地区针对市面上猪肉流通领域的管理依旧沿用20世纪50到60年代的兽医卫生检疫规则。在彼时，国内主要针对猪只的传染病疫病进行防控，未能将饲料添加物残留视为强检范围。

从当前国际兽药残留监控发展趋势来看，主要问题有以下几点。

其一，兽药使用剂量愈加增多。近几年，国际上禁止应用的兽药，尤其是动物饲料内所添加的药物品类越来越多。早在2000年，国际食品法典委员会就已经确定了多达185类农兽药评价与3724个农兽药残留限量标准。在1975年，美国就开始落实国家药物残留计划。该国要求相关人员在屠宰动物之前，必须检查重金属、杀虫剂、抗生素以及激素残留。在2002年，日本进一步加大针对本国食品内农兽药残留以及食品添加剂安全管理力度，加强农兽药毒性测试以及针对食品添加剂的安全评估。

其二，国际上对动物源性食品内兽药残留要求愈加严格。近几年来，发达国家针对农兽药残留限量要求日趋严格。以氯霉素为例，国际残留限量标准要求明显提高。该药物已经从原有的10ug/kg提高至0.1ug/kg，足足提高了100倍。

其三，兽药残留检测水平变得越来越高。由于当前市面上被批准的兽药在动物源性产品内兽药残留限量变得越来越小，常常需要开展超微量、微量以及痕量、超痕量分析。其中涉及的兽药品类比较多，化学结构也是千差万别。待测组分相当复杂。有时还需要测定样本中降解物、有毒代谢物、中间产物以及转化物等等。此类情况对兽药残留检测水平提出了严苛的要求，但也推进了兽药残留检测技术的发展。

其四，当前国际被允许添加的售药品类变得越来越少。为了避免农畜产品内兽药残留危害民众身体健康，从而达到保护生态平衡与环境安全的目的，相关国际组织以及发达国家当前正减少被允许使用的兽药品类。在这种情况下，被允许应用的兽药品类数量变得越来越少。例如，早在1994年，联合国粮农组织就决定禁止应用氯霉素。

3.动物源性食品內抗生素残留前处理技术分析

3.1基质辅助固相分散萃取技术

这种技术的原理是将涂有C18等聚合物单体固相萃取材料与样品一起研磨处理，获取半干状态混合物质，随后把这些填料装柱处理，应用各类溶剂对柱子进行淋洗处理，直至待测物洗脱。此方式为一类便捷且高效的前处理方式。应用这一方法完成前处理工作，不但有机溶剂、样本的使用量相当少，而且也有着相当快的萃取速度。现如今，基质辅助固相分散萃取技术已经被全面应用到药品、食品和饲料的残留分析之中。

3.2液-液萃取法

动物源性食品抗生素检测的核心为样本前处理，该项工作质量直接影响了技术指标。液-液萃取法主要依照具体分析物于各类溶剂内的分配系数详情，经净化及富集、萃取、匀浆等等步骤实现分离样本的根本目标。当前，常见用于实现液-液萃取的溶剂为二氯丙烷以及乙酸乙酯。这种前处理手段对于实验的要求较低，但操作时间长。

3.3固相萃取法

固相萃取法指的是使用固体吸附剂将液体样本中的目标化合物吸附，在对相同的基质进行分离处理之后，应用分离、加热解吸附的方法取得处理目标。应用频率较高的固相萃取主要包含硅胶以及氧化铝，不需要使用大量的溶剂，并且在处理过程中也不会乳化，应用这一方式能全面提升样本前处理效率，达到节省实验成本的目的。

4.动物源性食品内抗生素残留处理方式

4.1理化检测方式

该法主要指的是应用抗生素分子内特有基团的反应或者性质测定具体含量水平。常见的理化测定方式包含超临界流体色谱法（SFC）、毛细管电泳法（CE）、薄层色谱法（TLC）、气相色谱法（GC）、高效液相色谱法（HPLC）等等。

4.1.1高效液相色谱法

高效液相色谱法（HPLC）主要指的是将液体视为流动相，通过高压运送待测样品流经色谱柱，结合样本内的各类成分分配系数差别实现分离，在此之后通过检测设备检测其含量水平。HPLC特征为操作自动化、应用范畴广泛、操作简便、检测限度低、灵敏性高，其也为当前检测抗生素残留的最常用方式。在高效液相色谱法之中，发展最快的方法为反向高效液相色谱，这种方法应用范围比较广。有学者创建了通过高效液相色谱法同时测定包含牛肉之内的六类磺胺药物残留。结果表明，这种方法除了精密度以及精准性达到检测要求以外，剩余的几种磺胺类药品能够在10min之内显示出高峰。该法的应用在极大程度上体现出快速检验的根本要求。

4.1.2毛细管电泳法

毛细管电泳法主要指的是把已经装入缓冲液毛细管柱插进相同水平的共计2个缓冲液槽之内。当其受到高压直流电场作用之后，含有电子的溶质会朝着和其极性完全不同的电极方向实现移动。经过该项机制可实现物质分离电泳分析方式。有学者创建了高效毛细管电泳法测定鸡肝脏内喹诺酮和磺胺类药物残留情况，结果发现：当电泳条件为25℃、电压22Kv、紫外线检测波长262nm时，可以在10min内全部分离两类磺胺药物和三类喹诺酮药物。值得说明的是，虽然说毛细管电泳法拥有取样量低、检测速率快、效率高等等优势，但该法的灵敏性不强。工作人员在应用毛细管电泳法开展检测的过程中需要针对样本实施进一步处理，只有这样才能够有效检出抗生素残留。

4.1.3薄层色谱法

薄层色谱法（TLC）主要指的是将需要分离的物质放于薄板的下部，在此之后将其放在有溶剂的层析缸之内。当受到毛细作用之后，被分离的组分会随着展开剂以各种速度向上方移动。受到吸附力作用影响之后，各类组分会有选择性地保留于原点与展开剂前沿间固定相上，最后移除层析板晾干处理。被分离的组分与显色剂反应显示出斑点。虽然说薄层色谱法成本低廉、操作简单，但这种方式的分离能力及灵敏度比较低，且该法很难进行定量测定，因此，此类方式于当前阶段的抗生素残留检测中应用频率比较低。

4.2生物检测法

4.2.1微生物检测法

微生物检测法主要指的是将通过某些微生物代谢或者经由微生物生成的抑菌圈与抗生素浓度间关系，用于指示样本内存在药物残留。该方法为现阶段公认的用以测定抗生素残留的有效方式，也是测定抗生素残留应用较早的方法之一。微生物检测法的应用范畴相当广泛。截至目前，其仍旧被经常用于针对大批量产品抗生素初筛。常见的微生物法包含酶比色法、纸片法、FAST法、STOP法等等。有学者发明了一类应用地衣芽孢杆菌的孢子用以测定牛乳内喹诺酮药物残留量微生物检测法。这一方式针对喹诺酮类药品的敏感度高，适合开展低成本分析大量样本。且该法开发起来比较容易，适合于实验室内应用。微生物检测法的优势为具有广谱性、操作简单、成本低廉。但微生物法准确度以及灵敏度差强人意，无法实现精准定量，这种方式检测限比较高。由此能够看出，这一方式更适合用于测定浓度比较高的微生物残留检测。

4.2.2免疫分析法

当前，学术界将免疫分析法分为两大类别：其一，将受体配体识别视为中心内容的受体吸附分析法；其二，以抗原抗体识别为中心内容的酶联免疫吸附法。常见的免疫分析法包含免疫传感器法、酶联免疫吸附法、酶免分析法、荧光免疫分析法、放射免疫分析法。在此之中，又以酶联免疫分析法应用范围最广，其主要通过酶标记抗体实现抗原抗体反应，并在此之后经酶和底物生成颜色反应，用以实现定量测定。有学者应用r-biopharm公司所出品的试剂盒并加以改进，用以测定蜂蜜、牛乳、肉类样本中四环素残留情况。这一方式全面满足了国内外四环素残留初筛检测各项要求，而且具有相对迅速的特点。和微生物法相比，该法的特异性更高，检测成本低，设备投资少，可以同时开展大样本检验。但不容忽视的是，这一方法在进行时，有可能出现交叉反应。因此，该法更多地在基层实验室中应用。

4.2.3蛋白芯片技术

蛋白芯片技术主要指的是利用经过固定相表面紧密排列蛋白质探针，用以获取标本内的分子，在此之后使用激光扫描系统或者CCT相机取得相关信息并应用计算机实现定性定量分析的方式。蛋白芯片技术也被称之为蛋白质微阵列。有学者使用了可视化蛋白芯片分析法实现高灵敏、迅速检测牛奶之内喹诺酮类与磺胺类残留的根本目的。蛋白芯片技术为一类于基因芯片技术之后发展起来的高通量蛋白功能分析方案，其优点在于高通量、微型化、操作简便、检测误差低、成本低廉。上述特点决定了该法适合被用在高通量抗生素残留检测之中。

4.2.4生物传感器法

生物传感器法涉及化学、生物等诸多学科。生物传感器法主要指的是经过抗体或者固定化适体和目标分析物间免疫识别或者化学作用，同时将其转变为电信号，用以测定抗生素残留的检测方式。这一方案更多地被用在牛乳、羊乳之中的抗生素残留检测。生物传感法有响应时间短、灵敏性强、操作简单、成本低廉的优势。但这一方案稳定度差、选择性不强，且也存在需要微型化与智能化等问题。

4.3联合检测方案

为了达到满足各类检测需求的目的，当代分析检测中出现了各式各样的联用技術。比如，在质谱及色谱联用技术之内，应用色谱用以分离组分，质谱为检测器测定相关含量。之所以应用该法，主要因为其除具备高灵敏性、高特异性特征之外，还能够减少定量限以及检测限，方便实施微量检测。常见的联用技术包含气相色谱-质谱法（CG-MS）、薄层色谱-质谱法（TLC-MS）、毛细管电泳-质谱法（CE-MS）、液相色谱-质谱法（LC-MS）、液相色谱-核磁共振法（LC-NMR）。有学者应用了RC-MS/MS、LC-MS以及LC-UV的方式测定鸡肉样本带各类喹诺酮化合物鉴定与分离。另有学者创建了一类可靠性强、灵敏度高的迅速检测方式，其具体使用了超高效液相色谱－杂交四极轨道用以测定肉类及牛乳之中的20余类抗生素残留。该方法实现了首次应用高灵敏度及高选择性四级轨道分析乳类、肉类抗生素技术。国外学者发明了高度集成微流控芯片和多功能耦合质谱（MS）。此法除具备无需分离及高特异性外，还可以直接于扫描模式下进行操作，同时进一步应用串联质谱分析鉴定目标。该学者深入探讨了牛乳样本内七类喹诺酮类化合物，能够同时实现样本的提取、磁分离、免疫亲和富集、在线洗脱等系列性操作，这种方式方便、快捷。

结语

因为动物源性食品的成分相对复杂、品类多，所以残留在内部的抗生素品类也非常多，这为动物源性食品抗生素残留检测提出了一定要求。现阶段，应用的监测技术难以在相同时间满足检出限度低、操作简便、强灵敏度、高特异性及广谱性等需求，这也是相关学者在日后开展的研究工作中需要解决的难题。以当前应用范围最广泛的色谱法-质谱法为例，研究人员仍旧需要在这种技术基础之上，开发出更新的色谱柱填料方案，用以获取满意度更高的分离成效。研发出混合性离子源可以扩大离子化合物的在范畴，并就此发展出直接性电离技术，不需要实现色谱分离，直接性实现离子化处理之后开展质谱分析的方式。从当前情况来看，高分辨质谱为常规化确认、筛选动物源性食品内抗生素残留极具前景的检验方式。该法充分利用数据库实现高效筛选及自动化搜索功能，精准迅速获取相关检测结果，就此将抗生素残留分析的效率及质量提到新的层次。

抗生素是一柄“双刃剑”。抗生素的问世除了为人和动物健康带来福祉外，也会对人类健康造成威胁。虽说当前检测抗生素残留的方式多种多样，但相关技术存在的弊端也是不容忽视的。基于此，在日后相关技术发展中，学者们一定要选择更为完善的残留物检测方式。另外，国内的检测机构必须制定并完善相关法律法规及条款。消费者要重视食品安全问题。相关养殖人员要依照标准规范，科学使用抗生素。这对积极维护人类健康以及食品安全具有重大意义。

作者简介：

吴晓晓（1982.04-），汉族，新疆阿克苏人，硕士研究生，中级兽医师；研究方向：畜产品安全检测。