食品兽药残留检测中的常用方法研究
作者: 陈梦瑶摘 要:本文分析了当前常用的几种食品兽药残留检测方法,包括气相色谱法、高效液相色谱法、气相色谱-质谱联用法、酶联免疫吸附测定法和生物传感器技术等。分析认为,各种方法在灵敏度、准确性、操作便捷性等方面各有优劣,且适用于不同类型的样品。
关键词:食品安全;兽药残留;气相色谱;高效液相色谱;酶联免疫吸附测定法
Research on Common Methods in the Detection of Food Veterinary Drug Residues
CHEN Mengyao
(Wenshang County Inspection and Testing Center, Jining 272500, China)
Abstract: In this paper, several commonly used methods for the detection of food and veterinary drug residues were analyzed, including gas chromatography, high performance liquid chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, enzyme-linked immunosorbent assay and biosensor technology. According to the analysis, each method has its own advantages and disadvantages in terms of sensitivity, accuracy, and convenience of operation, and is suitable for different types of samples.
Keywords: food safety; veterinary drug residues; gas chromatography; high-performance liquid chromatography; enzyme-linked immunosorbent assay
随着现代畜牧业和水产养殖业的快速发展,兽药在动物生产中的应用日益广泛。然而,兽药残留问题已经成为全球食品安全的重要隐患。兽药残留不仅可能对人体健康造成长期危害,还可能引发抗药性问题,进而影响生态环境。因此,准确检测食品中的兽药残留,保障食品的安全性,已成为公共卫生领域急需解决的关键问题。随着科技进步,传统的检测方法不断完善,新型检测技术也应运而生。本文概述了当前食品兽药残留的常用检测方法,探讨各个方法的原理、优缺点以及适用场景,为相关领域研究提供参考。
1 食品兽药残留的主要来源
1.1 饲养环节
在动物饲养过程中,兽药残留的产生因素较多。①为预防疾病暴发,养殖者常常会预防性地给动物投喂土霉素、四环素等各类抗生素,但无法精准把控用药剂量。部分养殖者缺乏专业兽医知识,仅凭经验用药,易造成兽药过量使用,使得动物体内药物蓄积。②一些非法添加剂的使用也加剧了兽药残留风险。为了促进动物生长、提高饲料转化率,个别不法分子会违规添加如瘦肉精(莱克多巴胺)、喹乙醇等激素类物质或其他违禁药物,这类物质在动物体内代谢缓慢,长时间残留于肌肉、内脏等组织中[1]。③饲料本身的污染不容忽视。饲料在生产、储存过程中,若环境条件不佳,则易滋生霉菌,为抑制霉菌生长,饲料生产商会添加防霉剂,而部分防霉剂可能含有与兽药相似的化学成分,动物长期食用此类饲料,可能会导致兽药残留隐患。
1.2 屠宰加工环节
屠宰加工环节同样是兽药残留的关键来源之一。①在屠宰操作流程不规范的情况下,动物体内的兽药残留问题会进一步恶化。屠宰前动物因应激反应,体内激素水平失衡,促使肝脏等代谢器官加速释放原本蓄积的兽药,若屠宰过程未遵循严格的卫生标准,这些残留兽药极易污染屠体。此外,部分屠宰场为追求经济效益,在宰杀后急于加工,未给予动物组织足够的排酸时间,使得兽药残留难以自然降解。②非法添加行为时有发生。有些不良商家为延长肉类保鲜期、改善色泽,在加工过程中违规添加含兽药成分的防腐剂、发色剂等,这些物质不仅自身具有潜在毒性,还可能导致动物体内原有的兽药残留进入食品流通环节[2]。
1.3 环境污染
环境污染作为食品兽药残留的原因之一,其影响不容小觑。①兽药生产企业排放的废水若未经有效处理,其中高浓度的抗生素、驱虫剂等药物成分会直接进入地表水,污染江河湖泊。这些受污染水体用于灌溉农作物或作为养殖用水时,兽药便会通过植物根系吸收或动物饮水进入食物链。②土壤污染。大量使用过兽药的养殖场废弃物未经无害化处理就直接排放至土壤,其中的药物残留可在土壤中长期滞留,种植在这片土壤上的农作物在生长过程中,根系会吸附兽药并转运至茎叶、果实等部位。③兽药生产车间、养殖场等场所挥发的气态兽药,随着空气流动扩散,最终沉降至地表,附着于农作物表面或被动物吸入体内,经食物链逐级传递。
2 常用的食品兽药残留检测方法
2.1 气相色谱法
气相色谱法(Gas Chromatography,GC)基于不同物质在固定相和流动相之间分配系数的差异,实现混合物的分离与检测。其原理是将待测样品气化后,由载气带入色谱柱,各组分在柱内以不同速度移动,先后流出色谱柱进入检测器产生信号。该方法的优点在于分离效能高,能清晰区分复杂混合物中的多种成分,分析速度较快,对于易挥发、热稳定性好的兽药,如部分有机氯、有机磷类兽药残留检测具有良好的效果,已广泛应用于畜禽肉类、蛋类等食品检测[3]。然而,该方法也存在一定的局限性,其要求样品具备挥发性,对难挥发、热不稳定的兽药则难以直接检测,且前期样品处理较为烦琐,需要进行衍生化等操作以满足进样要求。
2.2 高效液相色谱法
高效液相色谱法(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)利用高压输液泵使流动相带动样品通过填充有固定相的色谱柱,依据各组分与固定相、流动相相互作用的差别实现分离,最后由检测器测定。该方法具有分离效率高、选择性强的优势,能应对复杂基质样品,可分析热不稳定、难挥发及大分子的兽药,如磺胺类、喹诺酮类等;适用范围广,无论是液态食品如牛奶,还是固态食品如猪肉等,仅需经过提取处理,即可检测[4]。但是该方法所需设备成本较高、运行维护复杂、流动相消耗量大,且检测灵敏度相对部分高端联用技术稍弱,分析时间也较长。
2.3 气质联用法
气质联用法如气相色谱-串联质谱法(Gas Chromatography-Tandem Mass Spectrometry,GC-MS/MS)整合了气相色谱的分离能力与质谱的定性分析专长。样品先经气相色谱分离,随后进入质谱仪,质谱通过对离子化碎片的质量分析及多级质谱扫描,精确测定化合物分子量、结构信息。该技术优势显著,兼具高分离度与高灵敏度,定性定量精准,能有效应对食品中复杂的兽药残留,尤其是痕量、多组分残留分析,如在动物肝脏、脂肪组织中检测多种激素、抗生素残留。对于结构相似的兽药,该技术也可凭借多级质谱裂解规律准确区分。例如,在采用QuEChERS前处理方法的基础上,采用在线凝胶渗透色谱-气相色谱-质谱联用法快速测定鱼肉中的多种羟基类兽药残留,该方法灵敏度高、准确可靠,能够缩短检测时间[5]。但该技术存在仪器设备昂贵、操作技术要求高、维护难度大等局限性,对操作人员专业素养要求严苛,限制了其在基层检测中的普及应用。
2.4 酶联免疫吸附测定法
酶联免疫吸附测定法(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay,ELISA)基于抗原-抗体特异性结合反应来检测食品兽药残留。将已知抗原或抗体吸附于固相载体表面,加入待检样品,若含目标兽药(抗原),则会与固相抗体结合,再加入酶标二抗,经底物显色,通过吸光度判断兽药残留含量[6]。该技术具有操作简便、快速,无须大型复杂仪器,成本低廉,可实现现场或基层实验室的大批量筛查,对检测牛奶、肉类中的常见兽药残留极为便捷,如检测氯霉素、四环素等。但该技术易出现假阳性或假阴性结果,准确性受样本基质、交叉反应等因素干扰,且只能定性或半定量分析,难以满足精准定量需求,通常作为初步筛查手段。
2.5 生物传感器
生物传感器以生物活性物质如酶、抗体、核酸等作为识别元件,与目标兽药特异性结合后,产生可被换能器转换的信号,如光信号、电信号等,进而实现检测[7]。该技术具有快速、实时、灵敏的特性,能在短时间内得出结果,可在现场即时检测,对于鲜活农产品、生鲜食品的检测优势明显,如检测蔬菜表面残留的少量杀菌剂类兽药。此外,传感器还具有体积小、便携性强,易于操作等优势。但其生物元件稳定性有限,受温度、pH值等环境因素影响较大,使用寿命较短,检测范围相对较窄,一种传感器通常只能针对一类或少数几类兽药,通用性欠佳,目前多用于特定场景下的兽药残留初筛。该技术广泛应用于水产养殖水质监测领域,可实时检测水中兽药残留浓度,有利于养殖户及时调整用药策略,预防水产品兽药超标[8]。
2.6 毛细管电泳法
毛细管电泳法(Capillary Electrophoresis,CE)主要依据带电粒子在毛细管内电场作用下迁移速度的差异实现对兽药残留的分离检测。在充满缓冲液的毛细管两端施加高压电场,样品注入后,带电的兽药分子或离子在电场驱动下,以不同速度沿毛细管向电极方向迁移,并因淌度不同而实现分离,再通过检测器在毛细管末端检测各组分[9]。该技术分离效率极高,能快速分离结构相近、淌度差异微小的兽药成分,适用于复杂食品基质中痕量兽药残留检测[10-11]。但该方法的检测灵敏度在较大程度上依赖于检测器性能,对复杂基质样品的抗干扰能力有待提升,进样重现性控制较难,且方法标准化程度较低。
2.7 表面增强拉曼光谱法
表面增强拉曼光谱法(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)主要是利用金属纳米结构表面的局域电磁场增强效应,使吸附在表面的兽药分子的拉曼散射信号大幅增强,以检测食品兽药残留[12]。当激光照射到修饰有金属纳米粒子的基底时,基底表面产生强电磁场,待测兽药分子吸附其上,分子振动能级跃迁产生的拉曼散射光强度增强百万倍甚至更高,通过检测增强后的拉曼光谱特征峰实现定性定量分析[13]。该方法具有以下优势:检测快速、无须复杂样品预处理,可直接对固体、液体等多样品形态检测;灵敏度超高,能检测出极低浓度兽药残留。但其重现性受基底制备工艺影响较大,定量分析模型构建复杂,对仪器光学系统稳定性的要求较高。
3 结语
综上所述,当前食品中兽药残留检测方法在精确性、灵敏度和应用广度方面取得了显著进展。然而,随着食品种类和兽药种类的日益多样化,现有方法在检测速度、操作便捷性和适应性方面仍面临着一定的挑战。未来,随着纳米技术、分子生物学方法等新技术的发展,食品兽药残留检测技术有望实现更高效、低成本的发展目标。
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作者简介:陈梦瑶(1992—),女,吉林梨树人,硕士,工程师。研究方向:农药残留检测、兽药残留检测。