第九章兽药残留分析

阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测第九章兽药残留分析—抗生素类兽药阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测一、兽药定义及兽药残留来源•（一）兽药定义•1.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（含药物饲料添加剂），主要包括：血清制品、疫苗、诊断制品、中药材、中成药，化学药品、抗生素、生化药品、放射性药品、外用杀虫剂、消毒剂等。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•在我国，鱼药、蜂药、蚕药也列入兽药管理。•2.兽药残留•对食品动物用药后，动物产品的任何食用部分中的原型药物或/和其代谢产物，包括与兽药有关的杂质的残留。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•（二）兽药残留来源•现代养殖业日益趋向于规模化、集约化，不可避免地带来了大量的疫病问题，为了提高饲料报酬和满足人们对动物性食品的需要，需要大量使用饲料药物添加剂，这已成为保障我国畜牧业发展不可少的一环。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•目前，造成我国兽药残留的原因，大致有如下；1.非法使用违禁药物•滥用己烯雌酚给鸡催肥；•盐酸克仑特罗（又叫瘦肉精）；•在饲料中添加避孕药、雌性激素养黄鳝、甲鱼；阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•2.不遵守休药期规定•兽药用于防病或治病是有疗程规定的，有病的动物也不可能无休止地吃药，特别是药物饲料添加剂，都规定了休药期。•如抗菌促生长的喹乙醇预混剂，体药期是35天。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•3、超剂量、超范围（对象）用药4.不遵守有关标签的规定阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测二、兽药残留的危害•1.对人体产生直接毒性作用1）急、慢性毒性•2）激素样作用•3）过敏反应2.对人类胃肠道微生物平衡产生破坏•3.增强人类病原菌的耐药性•4.环境危害•阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测三、常见兽药的种类1.抗生素类药物2.磺胺类药物3.硝基呋喃类药物4.抗寄生虫类药物5.激素类药物阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测分析方法主要有微生物分析法、放射化学法、免疫法（包括放射免疫法、酶联免疫法、荧光免疫法、化学发光免疫法）、气相色谱法、薄层色谱法、高效液相色谱法（包括柱前和柱后衍生荧光法）、液相色谱-质谱法和气相色谱-质谱法。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测四、抗生素类兽药•抗生素是由细菌、真菌或其他微生物在生活过程中所产生的物质，具有抑制或杀灭细菌、真菌、螺旋体、支原体、依原体等致病微生物的作用。•抗生素是能抵抗致病微生物的药物，是抗菌消炎药中最大的一类。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测抗生素类药物广泛地应用于各种感染性疾病，其品种繁多。市场上有售的常用的品种：1.四环素类2.大环内酯类3.β-内酰胺类4.氨基糖甙类5.氯霉素类阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测第一节四环素类•一、四环素类化合物的结构和性质•四环素类抗生素（TCs）具有共同的基本母核（氢化并四苯环），仅取代基有所不同。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•常见的四环素类药物包括：四环素（TC）、土霉素（OTC）、金霉素（CTC）、强力霉素（DC）、二甲胺四环素（MINO）、甲烯土霉素（MTC）、去甲基金霉素（DMCTC）和毗甲四环素（PRMTC）等阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•金霉素、土霉素和去甲基金霉素是3种由微生物自然产生的四环素类药物，已经被成功地从真菌中分离出来；•其他四环素类药物如强力霉素、甲烯土霉素、二甲胺四环素、毗甲四环素及四环素则是通过半合成法制备的阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•二、四环素类抗生素的毒性及其代谢•四环素类药物为广谱抗生素，是相互关系密切的抑菌性抗生素，抗菌谱和毒性相似，对多种α-溶血性链球菌、非溶血性链球菌、革兰阴性杆菌、立克次体、螺旋体、支原体属和衣原体属均有效。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•四环素类抗生素在动物养殖中应用广泛，主要作为饲料添加剂用于预防和治疗疾病。近些年来，在牛、猪、绵羊、山羊、家禽及水产养殖中常用的四环素类抗生素主要是土霉素、金霉素、四环素和强力霉素等。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•（一）四环素类抗生素的代谢•四环素类药物的给药可通过几种方式：•口服（添加到饲料或饮用水中）、注射及通过乳腺注入。•无论采用何种给药方式，四环素类抗生素都能在体内广泛分布，而在肾脏和肝脏组织中含量尤高。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•由于四环素类药物普遍为低亲脂性，因此在脂肪中检测不到四环素类药物残留。•相反，由于四环素类抗生素对钙具有亲和性，能在家禽、猪、牛以及鱼类的骨骼组织中蓄积。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测（二）四环素类抗生素的毒性与最大残留限量四环素类抗生素口服吸收良好，分布广泛，易在骨骼和牙齿中沉积；可在肝脏中富集，造成肝损害。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测三、四环素类兽药残留样品前处理•（一）样品提取•由于四环素类抗生素的强极性性质，在生物样品中易与蛋白质形成共轭物而提取困难。稀无机酸可将四环素类化合物与蛋白质分离，但四环素类化合物一旦进入水相，由于其在有机相的分配系数较低，再将其提取入易挥发的有机相进行浓缩和净化就变得困难了。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•多数四环素类化合物对光敏感，而且在强酸或碱性条件下不稳定，在弱酸性（pH=3）条件下形成差向异构体，在强酸性（pH2）条件下形成脱水产物。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•分析液体样品（如牛奶）中的四环素类抗生素残留时，一般需要一个预离心步骤以除去脂肪。•在净化步骤之前，还需采用乙酸盐缓冲液、磷酸盐缓冲液对样品进行稀释。对于半固体样品，如肌肉、肾脏、肝脏，通常需要更强烈的样品预处理步骤以破碎组织。可采用切碎机和组织均质器通过机械分散作用来完成这一步骤。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•将四环素类抗生素从可食动物产品中分离出来是一个相当复杂的步骤。•主要困难在于这些化合物在被分离时倾向于与金属离子形成鳌合物或与样品基质成分键合。•为提高提取效率，推荐采用EDTA、柠檬酸盐、琥珀酸盐或草酸等四环素类化合物的竞争性鳌合剂。同时需要考虑采取适当的提取条件以减少与蛋白质的键合。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•强酸或酸性脱蛋白剂非常适合用来降低四环素类化合物与蛋白质的键合作用，但在强酸性条件下四环素类抗生素易降解为脱水产物。•pH4.0的琥珀酸盐缓冲液、酸性乙睛和酸性甲醇都被成功应用于四环素类抗生素的提取。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•（二）样品净化•在样品提取步骤获得的水相或有机相样品提取液中待测四环素类抗生素的浓度可能非常低，而且还可能含有共提取物。如果样品的最终溶液中含有共提取物，会增加检测器的背景噪声，难以检测痕量浓度水平的待测物质。为减少干扰和浓缩待测化合物，初始样品提取液需要采用进一步的净化步骤，如液一液分配、固相萃取、超滤、免疫亲和色谱或在线微量富集技术。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•1.固相萃取•SPE由于不需要大容量的溶剂，样品基质中的四环素类抗生素。又省时省力，固相萃取被广泛用于分离和净化生物样品中的四环素类抗生素。•TCs具有苯环、多种活性官能团，因此各种如的SPE都能用于TCs的净化，SPE主要包括C18柱、阳离子交换柱、苯基SPE柱等。•应用于分部环素类抗生素的固相萃取剂主要为反相C18吸附剂。由于四环素类抗生素易于和金属离子鳌合，为避免待测物在过固相萃取柱时的潜在损失，一般先采用EDTA对反相固相萃取柱进行预处理。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•2.液-液分配•可通过将待测化合物从水相转移到不互溶的有机相而直接去除基质成分。•存在问题：四环素类化合物由于极性太强，在任何pH值都不能被定量转移入不互溶的有机相。•当采用四丁基铵盐作为离子对试剂时，在pH8.2条件下采用二氯甲烷提取土霉素和四环素的回收率超过85％。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•（三）四环素类兽药的分析•四环素类抗生素残留的测定方法主要包括微生物抑制法、酶联免疫法、分光光度法、薄层色谱法、高效液相色谱法、液相色谱一质谱法等。样品经过提取和净化后，四环素类抗生素可通过薄层色谱或液相色谱进行分离，再采用分光光度、荧光或质谱检测系统进行定量浦定。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•1.微生物抑制法•微生物法是一种传统的测定四环素类化合物和其他抗生素的分析方法。•测定原理：是根据抗生素对其敏感的特定微生物的生长抑制作用,通过抑菌圈的大小来进行样品中抗微生物药物残留的判断(测定抑菌圈直径，样品抑菌圈直径小于阳性对照抑菌圈直径判定为阴性，否则判定为阳性)。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•蜡状芽抱杆菌ATCC11778是一种经典的用于分析四环素类的微生物，其对金霉素的灵敏度为0.005mg/L，对四环素和土霉素的灵敏度为0.025mg/L，对二甲胺四环素的灵敏度为0.001~0.002mg/L。•相对于其他分析方法，微生物抑制法操作简便、价格低廉、不需要精密仪器和复杂的样品前处理过程，因而适合大量样品的筛选。•微生物抑制法的最大缺点是不能区分具体的四环素种类，因此也难以进行定量检测。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•2.酶联免疫法•间接酶联免疫法可用来检测牛奶中的四环素类抗生素。•四环素-牛血清白蛋白共轭物用于抗体制备，同源的四环素-β-酪蛋白共轭物作为包埋试剂，而羊抗兔IgG-辣根过氧化物酶作为第二抗体。•牛奶样品经离心脱脂，采用磷酸盐缓冲液至少以1:30的比例进行稀释后，直接采用酶联免疫法进行测定，检测限可达5ug/kg。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•当采用商业化试剂盒检测蜂蜜中的四环素、金霉素和土霉素残留时发现其对金霉素具有强烈的交叉反应活性。试剂盒对四环素和金霉素的检测限均为15ug/kg，但由于所用抗体与土霉素的交叉反应活性较低，对土霉素的检测限为250ug/kg．•实验表明，空白蜂蜜样品经缓冲液稀释50倍已足以消除基质干扰。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•3.薄层色谱法•薄层色谱法（TLC）又分为正相薄层色谱（NP-TLC）和反相薄层色谱（RP-TLC）。•正相薄层色谱一般使用纤维素、硅胶、硅藻土等作为吸附层。总体而言，正相薄层色谱是一种简单的、不需特殊设备的分离方法，但在制板时却要花费大量时间消除TCs与金属离子的鳌合作用，故通常在吸附剂和溶剂系统中加入EDTA以消除金属离子的影响。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•反相薄层色谱分析TCs时，溶剂系统中通常加入草酸以消除金属离子的影响．在RP-TLC溶剂体系中通常含有磷酸、柠檬酸、酒石酸、EDTA等以获得对TCs好的分离效果，但脱尾现象比较严重；在RP-TLC溶剂体系中加人草酸后，可以消除TCs与金属离子的鳌合作用，减少脱尾现象。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•4.高效液相色谱法•反向LC操作简单、方法灵活，已成为包括四环素类抗生素在内的许多药物残留检测的主要分析手段。普遍使用的硅胶基反向键合固定相表面存在残存的硅醇基或金属离子（如Fe3＋，A13+)，而四环素类抗生素易与金属离子鳌合，反向柱残存的硅醇基与四环素类抗生素可以通过氢键或离子交换作用，因此导致色谱峰拖尾，保留值不稳定或过长，出现峰形异常和分离度下降。阳江职业技术学院生命科学与技术系农兽药残留检测•为避免形成金属鳌合物和在反向LC色谱柱上的吸附，在反向LC中，优化流动相的组成是四环素类抗生素残留检测的重要方法之一。•通常在流动相中加入酸（如磷酸、草酸、柠檬酸、酒石酸、EDTA等）、有机改性剂