四環素類抗生素殘留的檢測方法及其對漁業環境的影響研究進展

孟麗華，史艷偉，時兵，孟娟，蔣幫銅，吳廣州

(濟寧市漁業監測站，山東 濟寧 272000)

四環素類抗生素殘留的檢測方法及其對漁業環境的影響研究進展

孟麗華*，史艷偉，時兵，孟娟，蔣幫銅，吳廣州

(濟寧市漁業監測站，山東 濟寧 272000)

近年來四環素類抗生素在水產品和漁業環境中殘留污染已引起廣泛關注。文章對水產品中四環素類抗生素殘留的前處理方法及儀器檢測方法等研究進展進行綜述，同時詳細介紹了四環素類抗生素對漁業環境的影響，以期為漁業水質中四環素類抗生素殘留檢測方法的開發及限量標準的制定提供參考。[中國漁業質量與標準，2017,7(1):50-55]

四環素類抗生素；殘留；檢測方法；漁業環境；水產品；前處理

四環素類(tetracyclines, TCs)是一類由放線菌產生的、化學結構屬于氫化并四苯環衍生物的抗生素，可分為天然品和半合成品兩大類，其中最常使用的是金霉素(chlortetracycline, CTC)、土霉素(oxytetracycline, OTC)、強力霉素(doxycycline, DC)和四環素(tetracycline, TC)。四環素類為廣譜抗菌藥，具有抗菌或抑菌的功效，因其價格便宜且在防治腸道感染和促進生長方面具有顯著作用，被用于畜禽飼料添加劑和藥品中，在水產養殖中主要用于防治魚類腸炎病、赤皮病、爛鰓病和白頭白嘴病等[1]。

研究發現，養殖魚類只能吸收一部分的四環素類抗生素，相當一部分則以原藥或代謝物的形式隨排泄物排入到養殖水體中，從而在漁業環境中蓄積[2]。四環素類抗生素通過對水產品和養殖水體的直接污染或通過食物鏈傳遞到動物源食品中，對人類的健康和生存造成不利的影響[2]。四環素類藥物殘留達到一定量后，可對胃腸、肝臟造成損害及使牙齒染色等，還會造成過敏反應，二重感染后，具有致畸致癌作用，因此被許多國家列為限量藥物[3]。可見，四環素類抗生素在水產品及養殖環境中殘留問題研究已非常必要。目前檢測水產品中四環素類殘留的標準主要有國家標準GB/T 20764—2006《可食動物肌肉中土霉素、四環素、金霉素、強力霉素殘留量的測定液相色譜-紫外檢測法》[4]、GB/T 21317—2007《動物源性食品中四環素類獸藥殘留量檢測方法 液相色譜-質譜/質譜法與高效液相色譜法》[5]和行業標準SC/T 3015—2002 《水產品中土霉素、四環素、金霉素殘留量的測定》[6]及浙江地標DB 33T 691—2008 《水產品中土霉素、四環素、金霉素、強力霉素殘留量的測定》[7]。漁業環境中四環素殘留檢測還未出臺相應的標準，相應的檢測方法研究也較少[2]。

文章主要對水產品中四環素類抗生素的前處理、檢測分析方法及對漁業環境的影響研究進展進行了綜述，以期為漁業水質中四環素類抗生素殘留檢測方法的開發及限量標準的制定提供參考。

1 水產品中四環素類抗生素殘留檢測的前處理方法

樣品的前處理包括樣品提取和樣品凈化兩大步驟，是將待測樣品處理成適合測定的檢測溶液的過程，是檢測過程中關鍵的一部分，影響檢測結果的準確度、精密度和回收率。因此，樣品前處理技術的優化是目前獸藥殘留分析研究的難點和熱點之一。

1.1 樣品的提取

提取是指根據殘留藥物與樣品基質的物理化學特性差異，采用適當的溶劑將待測物從樣品基質中提取分離出來。因此溶劑的選擇，決定著提取的效果。在弱酸性溶液中四環素類藥物相對穩定，由于其易與金屬離子和生物樣本中的蛋白質發生絡合，所以提取四環素類殘留時需要在弱酸性條件下加入金屬絡合劑和去蛋白劑。常用的溶劑有Mcllvaine Buffer EDTA緩沖液[8]、高氯酸[9]、醋酸銨緩沖液[10]、檸檬酸緩沖液[11]、Na2EDTA-檸檬酸緩沖液[12]、乙酸、乙酸鎂和EDTA混合液[13]、草酸甲醇溶液[14]、二氯甲烷[15]等。不同的提取劑對水產品中4種抗生素回收率詳見表1。由表1可以看出，高氯酸、磷酸、草酸、乙酸等提取液的優點是蛋白質易沉淀、雜質少，但有的抗生素的回收率偏低，現傾向于用Na2EDTA-檸檬酸緩沖液代替，既提供金屬絡合劑又提供酸性環境，還提高提取率。

表1 提取劑對水產品中四環素類抗生素回收率的影響

1.2 樣品的凈化

凈化是指通過物理或化學的方法將提取液中的干擾物質去除的過程，主要是利用待測物與干擾物的理化特性的差異，將干擾物的量減少到能正常檢測目標殘留物的水平，是四環素類抗生素精確測量的前提。水產品中四環素類抗生素殘留分析常用的凈化方法主要液液萃取法[17-18]、固相萃取法[8-16]、基質固相分散法[19]和固相微萃取法[20]。

液液萃取主要是利用待測物與其他雜質在萃取液中溶解度的不同而進行提取的一種方法，方法簡單方便，適合于簡單樣品的分離，對于復雜樣品需要進一步凈化和富集。馬瑞欣等[17]用甲醇-水-甲酸(80 ∶20 ∶0.3，V/V)和含0.3%甲酸的甲醇溶液兩步提取，減壓蒸餾，高效液相色譜分析，土霉素回收率75.9%～116.2%，四環素回收率67.87%～102.2%，金霉素回收率43.78%～84.17%。基體分散固相萃取法將固相萃取材料與樣品一起研磨后，將混合物填料裝柱，然后淋洗，是集樣品均化、提取、凈化于一體的方法。賴克強等[19]采用基質固相分散法將魚肉與C18填料研磨混合均勻后上柱，先用正己烷淋洗，再用二氯甲烷洗脫，旋轉，定容后高效液相色譜測定，平均加標回收率為73.2%～92.3%。固相微萃取是基于待測物在固定相和水相之間的平衡分配基礎，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的分離方法，具有簡單、便攜、低廉的特點。Wen等[20]通過固相微萃取和高效液相色譜聯用技術，測得四環素、土霉素、金霉素、強力霉素的最低檢出限分別為22、16、30、21 ng/g。

水產品中四環素類抗生素類藥殘凈化最常用的是固相萃取柱，包括C18柱、HLB柱、PCX柱等。林荊等[21]采用固相萃取HLB柱凈化方法，同時凈化鰻中的6種四環素類藥物，經甲醇洗脫、氮吹吹干定容后，然后進行超高效液相色譜-串聯質譜法分析，回收率為61%～97%，該方法操作簡單、萃取效率高，具有廣泛的通用性，適用于大多數水產品的處理凈化。程雪梅等[22]采用C18柱凈化方法提取蝦中的4種四環素類藥物，經4%甲酸甲醇溶液洗脫，氮吹濃縮定容后，經高效液相色譜-串聯質譜法分析，平均回收率為50.2%～91.2%，檢出限為2～8 μg/kg(S/N=3)；李小玲等[10]采用PCX柱凈化水產品中四環素類抗生素及鹽酸克倫特羅藥物殘留，用NH3·H2O-乙酸乙酯混合液洗脫，回收率為64.3%～100.6%；黃志勇等[23]直接將提取液氮吹濃縮定容后，過0.45 μm濾膜后直接進高效液相色譜檢測，與其他前處理方法相比，該方法具有簡單、快速的特點。

2 水產品中四環素類抗生素殘留的檢測方法

水產品中四環素類抗生素殘留檢測以儀器檢測和免疫學檢測法為主，常見的儀器檢測方法有高效液相色譜-紫外檢測法[24-27]、高效液相色譜-熒光檢測法[28-30]、高效液相色譜柱前衍生-熒光檢測法[31]、超高效液相色譜法[32-33]、液相色譜-串聯質譜法[34-35]、超高效液相色譜-串聯質譜法[36]和毛細管電泳法[37]；免疫學檢測法主要有酶聯免疫測定法、熒光免疫測定法、膠體金免疫層析法和放射性免疫法[38-40]；此外還有微生物法[41]等。

目前水產品中四環素類抗生素殘留檢測最常用的方法是高效液相色譜法。劉麗等[42]建立高效液相色譜-紫外法測定水產品中的土霉素、四環素、金霉素，結果為土霉素、四環素和金霉素的檢出限分別為0.010、0.008和0.035 mg/kg，加標回收率為85%～120%。王萍亞等[11]則用高效液相色譜(HPLC)-熒光法同時測定水產品中4種四環素藥物殘留，土霉素和四環素的檢出限為0.01 mg/kg，金霉素和強力霉素的檢出限為0.03 mg/kg，添加平均回收率80%～10%。鄭潔[31]采用柱前衍生化的方法，將四環素類抗生素定量轉化為強熒光的衍生物，然后進行HPLC分離和熒光檢測，結果表明，柱前衍生四環素類抗生素的HPLC分離-熒光檢測法比天然四環素類抗生素的HPLC-熒光檢測法的檢出限提高103～105。隨著超高效液相色譜的出現，貝亦江等[32]利用超高效液相色譜儀檢測水產品中金霉素、土霉素、四環素的藥物殘留，實驗結果證明，使用UPLC檢測分析，縮短了分析時間，提高了檢測的靈敏度。

液相色譜-串聯質譜法是所有檢測方法中提供信息量最多的一種檢測方法，既可準確定量，又可定性。劉艷萍等[16]建立了高效液相色譜-串聯質譜法測定水產品中的四環素、土霉素、金霉素和強力霉素，4種物質定量下限均可達到2.0 μg/kg，該方法適用于水產品中四環素類抗生素多殘留的同時確證檢測。林荊等[21]用超高效液相色譜-串聯質譜分析方法同時測定水產品中6種四環素類藥物殘留，其添加回收率為61%～97%，檢出限為2.5 μg/kg。液質-串聯質譜法檢出限低，靈敏度高，分析快速，能夠有效去除假陽性干擾，特異性強，是未來獸藥殘留、農藥殘留檢測確證的主要方法。

免疫法是一種前處理簡單、選擇性高、靈敏度高、且不需要大型儀器的方法。 Cháferpericás等[39]比較了酶聯法和時間分辨熒光免疫法測定金頭鯛中土霉素，兩種方法測定檢出限為16和0.08 μg/kg。檀尊社等[38]用膠體金免疫層析法快速測定水產樣品中四環素類藥物殘留，僅需要5～10 min反應時間，試劑靈敏度達到100 ng/mL。鄭晶等[40]應用放射性免疫分析法篩檢烤鰻中的四環素族藥物殘留，檢測限可達50 μg/kg，整個檢測過程只需80 min。免疫法一般適合篩選樣品，不適合精確的定量測定，并且實驗過程中容易出現假陽性，試劑盒使用起來價格比較昂貴，限制了其普遍發展使用。

3 四環素類抗生素對漁業環境的影響

水產養殖過程中使用的四環素類抗生素有70%～80%都隨飼料或糞便進入養殖水體或沉入底泥中，由于它們在環境中不易發生生物降解，使得該類藥物在養殖水體和底泥中富集[43]，對養殖水體中的微生物、藻類植物、甲殼動物[44]和水生動物都產生了生態毒性[45]。常見的四環素對漁業環境的生態毒性見表2。

表2 四環素類藥物對漁業環境的生態毒性

四環素類抗生素的主要作用是抗菌、抑菌，因此在研究四環素對漁業環境中的微生物的影響時，國內外的大量學者主要針對四環素對細菌和真菌的生態毒性開展大量研究。Backhaus等[46]通過對費氏弧菌的長達24 h生物發光抑制實驗，對5大類常用抗生素的毒性進行了研究，結果表明，四環素類抗生素干擾蛋白質合成以及干擾DNA/RNA合成，對該細菌具有強毒性，半數有效濃度(EC50)值為0.025 1 mg/kg。

作為漁業生態系統中的初級生產者，藻類在維持整個生態系統的穩定性中具有非常重要的作用，漁業環境中抗生素大量富集，必然會對藻類造成影響[47-49]。四環素類藥物通過抑制微藻類蛋白質合成和葉綠體的生成從而最終抑制微藻的生長。Fernández等[50]研究表明，強力霉素對綠藻的半抑制濃度為15.2 mg/L；趙素芬等[51]在室溫條件下研究了不同濃度的土霉素對等鞭金藻細胞增殖和光合色素含量的影響，研究表明，在一定的濃度范圍內，土霉素的濃度越大，等鞭金藻葉綠素a含量越少，從而導致藻細胞的光合作用強度下降，影響藻細胞的繁殖能力。

漁業環境中的四環素殘留不僅對微生物、藻類產生毒性，對甲殼動物也有一定影響，一般來說，抗生素對水生甲殼動物產生毒性的質量濃度要比細菌和藻類高2～3個數量級。Wollenberger等[52]研究了集約化漁場常用的9種抗生素對大型淡水藻繁殖能力的影響，急性毒性實驗結果表明，土霉素的48 h EC50約為1 000 mg/L，而四環素的最高無效應濃度(NOEC)為340 mg/L，一般情況下，比急性毒性水平低一個數量級濃度的抗生素才能對大型蚤的繁殖能力產生毒性作用；在慢性毒性實驗中, 四環素EC50值為44. 8 mg/L，而土霉素EC50值為46. 2 mg/L。

上述研究大部分只是針對急、慢性毒性實驗的直接結果，國內外學者通過急性毒性實驗發現四環素類抗生素殘留對魚類生長產生不利影響。王慧珠等[53]以大型蚤、斑馬魚和鯽作為實驗對象，探討了環境中的四環素和金霉素對3種水生生物的急性毒性，實驗表明，四環素對鯽和斑馬魚96 h半致死濃度(LC50)分別為322. 8和406.0 mg/L，金霉素對鯽和斑馬魚96 h LC50值分別為34.68和61.15 mg/L。根據腎細胞單細胞凝膠電泳實驗可以看出在一定的濃度范圍內土霉素能誘導鯽的腎細胞產生較大的DNA損傷，與陰性對照相比均有極顯著性差異(P<0.01)[54]。李兆利等[55]以鯉為實驗對象，得到了土霉素誘導鯉腎細胞DNA損傷的相同結果，并發現土霉素對鯉胚胎有致畸效應。四環素類藥物的基因毒性可能對生物的影響更加深遠。

4 小結

水產品及漁業環境中四環素類抗生素殘留對動植物及人類均有不利影響，目前對水產品中抗生素殘留的研究已經比較成熟，國內外學者都總結了比較合適的前處理過程和檢測方法，國家和地方也出臺了相應的標準，但是對漁業環境中四環素抗生素殘留的研究較少，相關的研究也大都集中在四環素抗生素對漁業生態環境的毒性，對漁業環境中殘留的檢測方法的報道較少，目前國家也沒有出臺相關的標準，因此加強漁業環境中四環素抗生素殘留的前處理方法和檢測方法的調查研究，對漁業環境中檢測方法的國家標準的建立、限量標準的制定都具有重要的意義。

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Research progress of the detection method of tetracyclines antibiotics residues and its influence on fishery environment

MENG Lihua*, SHI Yanwei, SHI Bin, MENG Juan, JIANG Bangtong, WU Guangzhou

(Jining Fishery Monitoring Station，Jining 272000，China)

The tetracyclines have been widely used in aquaculture since they were cultured and extracted. In recent years, the tetracyclines residues in aquaculture and fishery environment have drawn extensive attention. This paper summarized the pretreatment and detection method of tetracycline residues in aquatic product. In addition, the impact of tetracycline on the fishery environment was introduced in detail. This paper would lay a foundation for developing the detection method of the tetracyclines residues and setting up standards for its limit in fishery environment. [Chinese Fishery Quality and Standards, 2017, 7(1):50-55]

tetracyclines; residues; detection method; fishery environment;aquatic product;pretreatment

MENG Lihua, menglihua521@163.com

10.3969/j.issn.2095-1833.2017.01.008

2016-11-01；接收日期：2016-11-22

山東省常規專家項目(370020120042)

孟麗華(1979-)，女，碩士研究生，中級工程師，研究方向為水產品質量安全與控制， menglihua521@163.com

S94

A

2095-1833(2017)01-0050-06