乳制品中抗生素殘留檢測技術研究

Abstract： Existing antibiotic detection technologies include chromatographic analysis， mass spectrometry， immunological detection， biosensor and molecular biology methods. Different technologies have differences in sensitivity， specificity， detection speed and application scenarios， which limit large-scale popularization. Aiming at the demand of antibiotic residue detection in dairy products， the principle， application scope and development trend of common detection methods were analyzed， in order to provide reference for improving detection accuracy and efficiency as well as the application of emerging technologies.

Keywords： dairy products; antibiotic residues; chromatographic analysis; mass spectrometry; immunological testing; biosensor

抗生素廣泛應用于畜牧業以預防和治療動物疾病，但在乳制品生產過程中的不當使用導致殘留問題普遍存在。乳制品中的抗生素殘留會在一定程度上影響乳品質量，還有可能引發細菌耐藥性、生物毒性及過敏反應，對消費者健康構成潛在威脅。當前針對乳制品中抗生素殘留的檢測技術主要包括色譜分析、質譜聯用、免疫學檢測、生物傳感器及分子生物學方法，且各種檢測技術在靈敏度、特異性、檢測時間及適用范圍方面又各具特點。然而，現有檢測技術仍面臨檢測精度、標準化程度及實際應用成本等方面的挑戰，制約了大規模推廣和高效監管的實施。本文針對乳制品中抗生素殘留的檢測需求，綜述了當前常用檢測方法的原理、適用性及技術進展，并重點分析了色譜 - 質譜聯用技術、免疫學檢測方法及新興生物傳感器技術的優勢與局限性。結合近年來乳制品質量安全監管的要求，探討高通量及智能化檢測技術的應用前景，以期為提升乳制品抗生素檢測精度、效率提供參考。

1 乳制品中抗生素殘留檢測的色譜及質譜技術

1.1 高效液相色譜法

高效液相色譜廣泛應用于乳制品中四環素、 β- 內酰胺、磺胺類和氯霉素等抗生素的檢測。其中，四環素類抗生素常使用反相高效液相色譜檢測，流動相多采用乙腈- 水- 甲酸體系，分離效果良好[1]。檢測過程中，檢測器的選擇直接影響分析靈敏度。

常用的檢測器包括紫外檢測器、熒光檢測器和二極管陣列檢測器。其中，熒光檢測器對四環素和氟喹諾酮類抗生素具有較高的靈敏度。高效液相色譜檢測中，乳制品中抗生素殘留的提取通常采用液 - 液萃取、固相萃取或分散固相萃取，以去除蛋白質、脂肪等干擾成分，提高回收率和檢測精度。高效液相色譜技術的優勢在于較高的靈敏度和良好的重復性，能夠同時檢測多種抗生素，但檢測時間較長，前處理復雜，主要適用于實驗室精確定量分析。

1.2 氣相色譜 - 質譜聯用技術

氣相色譜 - 質譜聯用技術結合了氣相色譜的高分離度與質譜的高靈敏度，廣泛應用于乳制品中抗生素殘留檢測，尤其適用于檢測氯霉素、硝基呋喃類等易揮發或可衍生化的抗生素。在氣相色譜 - 質譜聯用技術分析過程中，樣品經色譜分離后，各組分根據其在固定相中吸附能力的不同產生不同的滯留時間，達到分離目的。由于大多數抗生素具有較強的極性和熱不穩定性，檢測前通常需要進行衍生化處理，以提高揮發性和穩定性。樣品經色譜分離后進入質譜儀，通過電子轟擊電離或化學電離產生特征離子，根據質荷比進行定性分析，采用選擇離子監測或全掃描模式實現目標物的定量測定[2]。在氯霉素殘留檢測中，氣相色譜 - 質譜聯用通常采用負化學電離模式，以提高靈敏度并減少基質干擾。該技術的優勢在于高分辨率、高選擇性和低檢測限，適用于復雜基質中痕量抗生素殘留的分析，廣泛用于確證分析和溯源檢測。

2 免疫學及生物傳感器檢測技術

2.1 酶聯免疫吸附法

酶聯免疫吸附法（Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay，ELISA）利用固相載體固定抗體或抗原，使待檢測樣品中的目標抗生素與特異性抗體結合，形成抗原抗體復合物，再通過酶標記的二級抗體或競爭性抗原結合，使底物催化產生可測信號，實現抗生素的定量檢測。ELISA 的檢測模式主要包括直接法、間接法、夾心法和競爭法，其中競爭法在小分子抗生素檢測中應用較多，可有效提高檢測靈敏度[3]。由于乳制品樣品基質復雜，含有蛋白質、脂肪等干擾物質，檢測前通常需要脫脂、蛋白沉淀或固相萃取，以減少基質干擾。ELISA 的檢測限通常在 級別，適用于四環素、氯霉素、磺胺類等抗生素的檢測。

ELISA 的優勢在于高靈敏度、易操作和適用于高通量篩查，但由于抗體的交叉反應可能導致非特異性結合，易受基質干擾，檢測結果可能出現假陽性或假陰性，需進一步優化抗體特異性和樣品前處理方式，以提高檢測可靠性[4]。

2.2 膠體金免疫層析技術

膠體金免疫層析技術則基于抗原抗體反應，利用膠體金標記的抗體或抗原作為示蹤物，在層析過程中通過毛細管作用使樣品沿層析膜移動，與檢測線上的固定抗體或抗原發生特異性結合，形成可視化檢測信號，實現快速篩查。在乳制品樣品檢測過程中，需進行適當的前處理，如稀釋、離心或超濾，以減少基質效應。膠體金免疫層析技術的檢測限通常在 μg?L^-1 級別，可滿足快速檢測需求，適用于大規模現場篩查。其優勢在于操作簡便、檢測時間短、不需要復雜儀器，適用于基層實驗室或現場檢測。然而，由于該技術依賴抗體與抗原的結合，特異性和靈敏度相較于色譜及質譜技術略低，定量能力有限，易受基質干擾，檢測結果可能存在一定誤差。

2.3 生物傳感器技術

生物傳感器技術通過固定化的生物分子，如抗體、DNA 探針或酶，與待測抗生素特異性結合，產生可檢測的電學、光學或機械信號，實現目標物的快速識別和定量分析。生物傳感器按信號轉換機制可分為電化學、生物光學和光纖傳感器等類型。其中，電化學傳感器基于氧化還原、電位或阻抗變化測定抗生素濃度，適用于四環素、 β- 內酰胺類抗生素的檢測[5]。光學傳感器利用表面等離子體共振或熒光共振能量轉移技術，通過光信號變化實現目標物的實時檢測，檢測限可達 pg?mL^-1 級別。生物傳感器的優勢在于高靈敏度、實時檢測能力和微型化趨勢，可實現快速、便攜、高效的檢測，適用于乳制品抗生素殘留的現場篩查。然而，由于生物識別元件的穩定性受環境條件影響較大，傳感器表面修飾材料及固定化方法對檢測性能具有重要影響，檢測系統的重復性和穩定性仍需進一步優化。

3 分子生物學及新興檢測技術

3.1 聚合酶鏈式反應及基因探針技術

聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）和基因探針技術是基于核酸擴增和特異性雜交的分子生物學檢測方法，可用于檢測抗生素抗性基因或特定抗生素代謝相關基因，以評估抗生素的使用情況及其潛在風險[6]。PCR技術依賴于特異性引物、耐熱 DNA 聚合酶和適宜的反應條件，在熱循環過程中通過變性、退火和延伸過程擴增目標 DNA 序列。實時熒光定量 PCR 結合熒光信號監測，可對目標序列進行定量分析。基因探針技術則基于特異性寡核苷酸探針與目標DNA或RNA序列的雜交，通過熒光、酶聯或電化學信號檢測目標分子，以推測乳制品中抗生素的使用情況。PCR 與基因探針技術可應用于乳制品中微量抗生素殘留的間接分析，并能在耐藥菌監測、食品安全評估等領域提供重要信息，但其應用受限于檢測成本、樣品前處理復雜度及特異性探針的開發難度，需結合其他分析手段提高檢測穩定性和實用性[7]。

3.2 高通量及便攜式智能檢測技術

高通量及便攜式智能檢測技術中，高通量檢測平臺基于微陣列芯片、納米孔測序和數字 PCR 等技術，可同時分析多個目標物，適用于大規模樣品篩查[8]。其中，微陣列芯片利用固定化的特異性探針，憑借光學或電化學信號檢測目標分子，實現高通量分析。數字PCR 通過微滴或納米芯片分割反應體系，對單個 DNA 分子進行擴增和檢測。便攜式智能檢測技術則利用無線通信技術將檢測數據實時上傳至云端數據庫，并結合機器學習算法優化數據分析，提高檢測精度。

3.3 納米材料及微流控技術

納米材料及微流控技術的結合，主要利用納米材料的高比表面積、優異的光學和電化學特性，增強檢測信號并提高分析精度。金屬納米顆粒、量子點等材料可作為傳感探針或信號放大元件，在光學、電化學和表面等離子體共振檢測中應用廣泛。表面等離子體共振傳感技術基于光波在金屬表面激發的等離子體共振效應，通過監測反射光強度變化實現抗生素殘留的高靈敏檢測。微流控技術則結合納米傳感器，集成樣品前處理、反應、分離和檢測功能，提高檢測速度和準確性。其中，紙基微流控芯片通過毛細作用驅動液體流動，可結合比色、熒光或電化學檢測，實現低成本、便攜式抗生素檢測 [9]。

4 結語

乳制品中抗生素殘留問題對食品安全和公共健康具有重要影響。目前，針對乳制品中抗生素殘留已發展出多種檢測技術。其中，色譜分析與質譜聯用技術因其高精度和高分辨率，成為實驗室標準檢測手段；免疫學檢測方法則因具備較快的檢測速度和較高的靈敏度，適用于大規模篩查；生物傳感器與分子生物學檢測技術則在快速檢測和便攜應用方面展現出良好的發展前景。盡管現有技術在乳制品抗生素殘留檢測中取得了進展，但仍存在一定的挑戰。例如，檢測方法的標準化程度不足、不同方法間的檢測結果存在差異、復雜基質對檢測的干擾以及檢測成本的控制等。因此，未來的研究應著重于優化現有檢測技術，提高檢測的靈敏度和特異性；推動多種檢測方法的結合，以實現快速、準確、便捷的抗生素殘留檢測。隨著分析技術的不斷進步和食品安全監管的加強，乳制品中抗生素殘留的檢測手段將更加高效。不斷完善檢測體系和提升檢測技術水平可進一步保障乳制品質量安全，為消費者健康提供更可靠的保障。

參考文獻

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