动物源性食品中兽药残留检测技术研究现状及展望
作者: 李玖锋 白玉 许瑞利 刘若彤 张亚楠
Research Status and Prospects ofDetection Technology for VeterinaryDrugResidues in AnimalDerivedFoods
LI Jiufeng1,BAI Yu1,XURuili1,LIURuotong,ZHANG Yanan³ (1.The Veterinary Biological Products Testing Center of Zaozhuang, Zaozhuang 2771Oo, China; 2.Animal Husbandry and Fisheries Development Center of Zaozhuang, Zaozhuang 277800, China; 3.Guangdong Modern Agricultural Equipment Research Institute, Guangzhou 51ooo0, China)
Abstract: Detection of veterinary drug residues in animal-derived foods is acrucial step in ensuring food safety and human health.Inrecent years,with the rapid development of detection technologies,traditional methods have gradually evolved towards high sensitivityand intelligentization.However, chalenges persist,including interference from complex matrices and insuficient sensitivity in trace residue detection.This paper systematically reviews the latest research advances in veterinary drug residue detection technologies, encompassing both pretreatment techniques and detection/analytical technologies.It identifies current issues in veterinary drug residue detection and provides perspectives on future developmental directions for detection technologies.The review aims to offer valuablereferences for innovating detection methodologies and addresing food safety concerns related to animalderived products.
Keywords: veterinary drug residue; sample pretreatment; detection and analysis; animal derived foods
随着社会经济发展和人们健康意识提升,现代营养学倡导的均衡饮食已成为公众关注的焦点。均衡膳食强调通过科学配比多样化食材,在满足人体基础代谢需求的同时,实现促进生长发育、增强免疫机能、调节代谢平衡等多重健康目标。其中,动物源性食品(如肉、蛋、奶和水产等)作为优质蛋白、必需氨基酸等多种营养素的重要膳食来源,在构建科学膳食结构中具有不可替代的生物学价值[1。在全球范围内,肉类、蛋类、乳制品及水产品消费量的持续增长,直接推动了现代畜牧养殖业的规模化发展。在这一产业升级进程中,兽药作为保障动物健康的核心要素,发挥着关键性作用[2。根据《兽药管理条例》的相关定义,兽药是指用于预防、治疗、诊断动物疾病或者有目的地调节动物生理机能的物质,包括生物制品、微生态制剂、中药制剂、化学药品及化学制剂、药物性添加剂。规范使用兽药能显著降低动物疫病发生率,提升养殖效益[3]。然而,在实际养殖过程中,仍存在超剂量使用、未遵守休药期等违规用药现象,导致药物残留超标问题成为威胁食品安全的重大隐患。动物源性食品中残留的抗生素、激素等物质可通过生物富集效应在人体内蓄积,诱发耐药菌株产生、内分泌紊乱及致癌风险。更值得警惕的是,多数兽药会以原型随排泄物进入生态环境,造成土壤微生物群落紊乱和水体污染[4]。因此,为了保证兽药的安全性和有效性,兽药残留的监管成为食品安全治理的关键环节。
近年来,随着分析化学与生物技术的突破性发展,以液相色谱-质谱联用(Liquid Chromatography-MassSpectrometry,LC-MS)为核心的多维检测技术、纳米抗体介导的免疫分析体系、高选择性分子印迹材料以及生物传感器等创新方法不断涌现,推动兽药残留检测领域实现技术迭代。这些前沿技术显著提升了痕量残留物的检出能力和检测效率,为保障动物性食品安全提供了强有力的技术支撑。本文系统介绍了兽药残留检测的前处理技术和检测分析技术的研究进展,提出了我国当前兽药残留检测存在的问题,并对检测技术的未来发展方向进行了展望,以期为创新检测技术和解决食品安全问题提供参考。
1兽药残留
兽药残留是指动物产品的任何可食部分所含兽药的母体化合物及(或)其代谢物,以及与兽药有关的杂质。为了保证动物性食品的用药质量安全,我国制定了145种动物性食品中兽药的最大残留限量;规定了154种允许用于食品动物且不需要制定残留限量的兽药;规定了9种允许治疗用,但不得在动物性食品中检出的兽药,同时我国规定了禁止在动物性食品中使用的药品及其化合物清单[5]。
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兽药残留问题仍是威胁食品安全的核心风险之一,其引发的多重危害应引起重视,残留超标食品可能导致急性中毒、过敏反应等直接健康损害,长期低剂量暴露更存在致畸、致癌等潜在威胁。更为严重的是,抗菌药物滥用引发的细菌耐药性问题已构成全球性挑战,多重耐药菌株的出现显著降低临床治疗效果,严重时甚至可导致感染性疾病面临无药可用的困境[。频繁曝光的兽药残留事件不仅削弱消费者信心,更可能引发国际贸易技术壁垒,从而影响养殖业的经济效益[]。因此,加强兽药残留的监督监管,完善监测体系,提升检测能力,确保兽药残留量处于合理范围内,对于维护社会公共食品安全具有重要意义。
2兽药残留样品前处理技术
动物性食品基质复杂性较高,其富含蛋白质、脂肪等大分子物质以及种类繁多的共存干扰物质,导致兽药残留检测难以直接进行。科学有效的前处理过程(包括提取、净化、浓缩和过滤等关键步骤)[8],不仅具有保护分析仪器免受基质污染的重要功能,更是保障检测结果准确可靠的核心环节。目前广泛应用的兽药残留样品前处理技术主要有液-液萃取、固相萃取、基质固相分散萃取以及QuEChERS方法等。
2.1液-液萃取技术
液液萃取技术是利用不同化合物在互不相溶的溶剂中分配系数的不同,使被检测物质得以分离[]。其优点是成本低,不需要特定的设备,可一次性处理多个样品,但有机试剂消耗较大,基质干扰大。LI等[10]使用 3mL 乙腈提取牛奶样品中25种兽药(包括 β- 内酰胺类、喹诺酮类、 β- 激动剂、酚类、糖皮质激素和硝基呋喃类),回收率在 65.9%~ 123.5% ,相对标准偏差(RelativeStandardDeviation,RSD)小于10.8% ,检测限为 0.008~113.68μg⋅kg-1 ,定量限为0.01~125.75μg⋅kg-1 。
2.2 固相萃取技术
固相萃取(Solid-PhaseExtraction,SPE)目前广泛应用于兽药检测领域,其原理是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物固定,与样品的基体和干扰化合物分离,再用洗脱液洗脱或加热解吸附,达到分离和富集目标化合物的目的[]。SPE主要根据被测组分的性质来确定吸附剂以及相关溶剂。目前兽药残留常用的SPE小柱包括 C18 、硅胶、亲水亲脂平衡柱(Hydrophilic-LipophilicBalance,HLB)、混合型阳离子交换柱(Mixed-ModeCationExchange,MCX)、混合型阴离子交换柱(Mixed-ModeAnionExchange,MAX)及一些新型的固相萃取柱,如增强型脂质去除过滤柱(EMR-Lipid)、分子印迹等(见表1)。RACHID等[使用高效液相色谱结合二极管阵列检测器检测蜂蜜中的抗生素残留。在样品提取后,使用 C18 固相萃取柱进行净化,结果显示,方法在 0.7~17.5mg⋅kg-1 线性关系良好,日内和日间精密度RSD均小于 15% 。
2.3 基质固相分散萃取技术
基质固相分散(Matrix Solid-PhaseDispersion,MSPD)是一种简单高效,基于固相萃取的提取净化方法,其原理是将样品与萃取材料共同研磨为半干状态的混合物,并将其作为填料装柱,随后用不同的溶剂进行淋洗并洗脱待测残留化合物[18]。HUANG等[19]建立了基于MSPD的超高效液相色谱串联质谱同时测定猪肉中15种 β- 内酰胺类抗生素的方法,该方法检出限和定量限分别为 0.02~0.63μg⋅kg-1 和0.07~0.97μg⋅kg-1 ,各化合物的平均加样回收率为92%~111% ,相对标准偏差均低于 12% O
2.4QuEChERS方法
QuEChERS方法因其具有快速(Quick)、简单(Easy)、经济(Cheap)、高效(Effective)、可靠(Rugged)和安全(Safe)等优点,适用于多残留分析,目前已被广泛应用于兽药残留检测领域,其原理是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用,吸附杂质,达到除杂净化的目的[20-21]。KIM等[22]采用QuEChERS法,建立了使用液相色谱串联质谱检测多种畜产品(牛肉、猪肉、鸡肉、鸡蛋和牛奶)中31种磺胺类药物的方法,方法的检测限和定量限范围分别为 0.3~5ng.kg-1 和 1~19ng⋅kg-1 ,回收率在 85%~109% ,变异系数低于 22% 。
2.5其他前处理方法
除上述前处理方法外,动物源性食品中兽药残留检测使用的前处理方法还包括超临界流体萃取[23]分子印迹技术[24]、免疫亲和固相萃取[25]、磁性固相萃取[2以及加速溶剂萃取[27]等,但这些前处理方法的使用频率相对较低。由于不同的前处理方法针对不同的检测样品和被检测组分,选择适合的前处理方法是后续检测准确性的保证。目前在前处理方法中,为了克服单一方法的弊端,提高后续检测的准确性,使用两种及以上方法的组合逐渐受到关注。例如,HONG等[28采用液液萃取结合磁性固相萃取的方法,检测蜂蜜和牛奶中的喹诺酮类药物,方法的定量限为 4~8μgkg-1 ,回收率为 81.2%~109.0% QU等[29]使用QuEChERS法结合SPE检测氟虫晴及其代谢物,结果显示目标化合物定量限为 2.5μg⋅kg-1 ,且在3个加标浓度下的回收率为 84.56%~93.84% ,相对标准偏差小于 5.87% 。表2总结了不同前处理方法的优缺点。
3兽药残留检测分析技术
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