肉食品中β2—受体激动剂残留的常用筛选和确证方法

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  【摘 要】本文首先介绍了β2-受体激动剂的药理作用和对食品安全的影响,然后介绍了以酶联免疫吸附法为代表的常用筛选方法,和以气相色谱-质谱联用、液相色谱-质谱联用为代表的确证方法,最后对肉食品中β2-受体激动剂的检测进行了展望。
  【关键词】β2-受体激动剂;酶联免疫吸附法;气相色谱-质谱联用;液相色谱-质谱联用
  1.引言
  β2 -受体激动剂是一类能选择性与β肾上腺素受体结合,产生受体激动样作用药物的总称,是一系列以苯乙醇胺为母核,芳环和末端氨基多取代的衍生物(图1),药理作用主要为松弛支气管平滑肌、提高骨骼肌收缩力、增加肺通气量、增强支气管纤毛运动[1],常用来治疗哮喘、慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病。近年研究发现,β2-受体激动剂能通过肾上腺受体刺激腺苷酸环化酶的合成,从而升高环磷酸腺苷(cAMP)的浓度以增加激素敏感脂酶活性,加快脂肪分解;另外它还可降低血液中镁离子浓度,间接促进肌肉兴奋,抑制蛋白质分解和脂肪合成,进而增加肌肉蛋白合成[2]。在禽畜饲养中添加β2-受体激动剂能够使动物生长速度加快,瘦肉相对增加。一般来说,饲料中添加适量,可使饲料转化率、生长速率和酮体瘦肉率提高超过10%,所以也称它为瘦肉精。然而,β2-受体激动剂的化学性质极稳定,日常烹饪过程如煮沸、烧烤和微波加热均不能使其分解。长期食用高剂量β2-受体激动剂残留的肉食品,会引起血压升高,血液中钾离子浓度降低,提高内脏平滑肌和横纹肌兴奋性,造成头疼、肌肉酸痛、上吐下泻等症状,对食用者的健康埋下隐患。鉴于其对食品安全的严重威胁,目前多数国家已经禁止在畜牧养殖中使用β2-受体激动剂作为兽药饲料添加剂。我国农业部也多次发布公告禁止将克仑特罗、沙丁胺醇等β2-受体激动剂及盐、酯等结合物用于所有食用动物中[3,4]。然而β2-受体激动剂的非法使用现象仍然严重。如2007年9月,上海市336人因食用了残留有克仑特罗的猪肉发生集体中毒事件。北京奥运会前夕,当时中国男子游泳队里最优秀也是最有望夺得奖牌的选手欧阳鲲鹏就是因为回家休假时与朋友吃了含有瘦肉精的烤串导致尿检呈阳性,进而被终身禁赛。
  2.β2-受体激动剂残留的常用筛选方法
  β2-受体激动剂的衍生物较多(表1),而且通常残留量较低,因此对其检测的方法提出了较高的挑战。最初,很多国家采用放射免疫分析法和酶联免疫分析法作为β2-受体激动剂的控制方法[5,6],很快,免疫分析法因其高选择性和快速性得到了越来越多的应用,其中酶联免疫吸附法(enzyme linked immuno-sorbent assay,ELISA)成为实验室应用最广泛的筛选方法。该方法利用抗原与抗体间的特异性反应,将待测物与中间酶连接,酶再催化底物产生有颜色的产物,通过酶标仪在特定波长下检测产物的顏色来判断待测物的含量。操作中一般用稀酸溶液提取,离心,调pH,用样品稀释液稀释并在450nm波长处测定吸光值。检测时注意提取液的pH,一般要求在6.5~7.5,在所有恒温孵育过程中避免光线照射。目前,用酶联免疫吸附法检测肉制品中的β2-受体激动剂主要有克伦特罗、莱克多巴胺和沙丁胺醇。我国农业部在2008年的1025号公告中首次发布了动物性食品中多种β-受体激动剂残留检测的酶联免疫吸附法国家标准[7]。
  目前常用的酶联免疫吸附法试剂盒品牌有“北京望尔”“美国柏尔”和“英国朗道”等,灵敏度可达ng/g(μg/kg)水平,可以满足筛选分析的要求。陈穗等[8]使用克仑特罗试剂盒(德国r-Biopharm公司),从方法的检出限、校正曲线的线性范围、精密度、加标回收率测定等方面对酶联免疫法检测猪尿中克仑特罗残留量的质量控制方法进行了探讨。结果表明.该试剂盒的样品检测下限为0.03 μg/kg,定量下限为0.1 μg/kg。当克仑特罗标准添加水平为0.5 μg/kg、1.0 μg/kg时,平均回收率分别约为84%和90%,均符合残留分析质量控制要求。
  经方法筛选结果为阳性的样品,需要用确证方法确证。然而,由于不同生产厂家研发的试剂盒存在抗体提取及反应活性不稳定等因素,不同品牌甚至同一品牌不同批次之间都存在差异,因此免疫分析法始终不能成为法定的确证方法。
  3.β2-受体激动剂残留的常用确证方法
  3.1 气相色谱-质谱联用
  官方检验机构无论是筛查还是确证都倾向于选择灵敏度高、特异性强、重复性好的质谱方法。20世纪80年代以前,气相色谱-质谱联用(GC-MS)是日常检验唯一的选择。该方法具有较高灵敏度和较强专属性,同时由于β2-受体激动剂的化学结构中有不易气化的羟基和氨基,因此需要对处理后的样品进行衍生化。常用的衍生化试剂有N-甲基-N-三甲基硅基-三氟乙酰胺(MSTFA)和N,O-双(三甲基硅基)-三氟乙酰胺(BSTFA)。此外,由于其具有良好重现性,也更易于实现标准化。Clare等[9]在1979年将GC-MS应用于特布他林检验中。朱坚等[10]在2005年使用GC-MS同时测定肝、肾和肉中11种β-受体激动剂残留的方法进行研究。样品经pH 5.2的乙酸钠缓冲溶液提取,提取液经β-盐酸葡萄糖醛苷酶-芳基硫酸酯酶水解,用高氯酸沉淀蛋白质,经异丙醇-乙酸乙酯(6:4,体积比)液-液分配,再经阳离子交换树酯(SCX)小柱净化后,用N,O-双(三甲基硅基)-三氟乙酰胺衍生化。用美托洛尔为内标,同时测定11种β-受体激动剂。对肝、肾和肉样品进行添加回收实验,平均回收率为71%~94%,变异系数为4.6%~18.7%,最低检测限为0.002~0.000 5mg/kg。
  3.2 液相色谱-质谱联用
  与气相色谱相比,液相色谱在β2-受体激动剂分离方面更有优势,不需要衍生化,色谱系统使用的溶剂相容性也更好。但单独使用液相色谱的效果并不理想,因为紫外检测器的基质影响较大,限制了方法的灵敏度和专属性,目前已较少作为确证分析方法。目前常用的是液相色谱-质谱联用(LC-MS),该方法多次被应用于尿液、血浆、肝脏以及动物鸡肉等样品中β-受体激动剂的检测。   LC-MS首次用于β2-受体激动剂的生物分析是在1989年,Blanchnower和Kennedy[11]应用该方法检测牛尿中的克伦特罗残留量。Kootstra等[12]在2004年利用LC-MS在牛肉中检测出西马特罗等8种β2-受体激动剂,且经过验证该方法适用基质还包括兔肉、鸭肉、火鸡肉以及各种各样的鱼肉。随着离子阱-飞行时间串联质谱仪的诞生,LC-MS的应用范围更被进一步扩大,检测数量和灵敏度亦是逐步提高。Sai等[13]在2012年应用高效液相色谱-线性离子阱质谱(HPLC-LIT-MS)法在猪肉、鸡肉、肝脏等动物源食品中检测出25种β2-受体激动剂和23种β2-受体激动剂,结果所有药物的回收率均在46.6~118.9%之间,相对偏差在1.9~28.2%之间;方法的检出限在0.05~0.49μg/kg之间,可以满足同时检测复杂基质中多种药物残留的要求。刘佳等[14]在2014年建立了一种猪肝中26种β2-受体激动剂药物残留的反相液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)检测方法。样品经β-葡萄糖苷酸酶/芳基硫酸酯酶酶解12 h 后,加入 HClO4调至 pH 1,去除蛋白,残渣经过0.1 mol/L HClO4再次提取后合并提取液,调节混合提取液至pH 4,过混合阳离子(MCX)固相萃取柱净化。采用0.1%甲酸和0.1%甲酸-乙腈作为流动相进行梯度洗脱,质谱(ESI+)采用多离子检测模式对β2-受体激动剂的定量离子和定性离子进行监测,本方法在15 min内完成26种目标化合物的分离分析。26种β2-受体激动剂在5、10和20μg/L添加水平的回收率为64.0%~112.7%,相对标准偏差小于15.2%,方法检出限为0.15~1.35μg/kg。
  LC-MS法具有样品用量少、灵敏度高、分离能力强、选择性高以及定性、定量准确等优点,是目前确证β2-受体激动剂残留的最佳首选方法。但LC-MS价格很贵,仪器结构非常复杂,检测时间长,样品前处理复杂,易受污染,因而只作为实验室的确证方法。
  我国在2008年发布了用LC-MS测定动物源性食品中多种β2-受体激动剂残留量的国家标准[15],对克仑特罗、沙丁胺醇、莱克多巴胺、马布特罗等9种β2-受体激动剂在猪肉、猪肝、鸡蛋和牛奶中的检出限均达到0.25μg/kg。
  4.结论与展望
  随着检测仪器的发展,越来越多的技术将会被应用于β2-受体激动剂的检测。免疫分析方法不仅有较好的灵敏度,且具有高通量、操作简单、检测成本低,能够较好满足基层实验室、现场监控检测、临时快速抽样检测的要求,但是由于提供的分子结构信息较少,尚不能作为确证方法。色谱质谱技术作为主要的确证分析和精确定量方法,其應用日趋完善,并被采纳为国家标准的仪器方法。此外,随着冷冻过滤法、液相色谱分离法、加速溶剂萃取法、液液萃取法、固相微萃取法、固液萃取法、固相萃取法以及超临界流体萃取等新型除脂净化的报道与发展,样品的分析步骤亦会得到进一步的简化。
  β2-受体激动剂残留检测技术的发展方向主要可概括为:(1)更高的灵敏度、更低的检出限和定量限;(2)高通量,即单位时间内分析更多样品;(3)更高的选择性、特异性和抗干扰能力;(4)分析仪器更高的稳定性,更多联用技术的发展;(5)减少污染和消耗,降低分析成本。由此可见,β2-受体激动剂的分析技术仍有待进一步改进和完善.需建立更有效和实用的检测体系.从而更好地保证食品安全。
  参考文献:
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  [15]农业部1025号公告-18-2008.中华人民共和国国家标准.动物源性食品中多种β-受体激动剂残留量的测定 液相色谱串联质谱法.GB/T 22286-2008.
  基金项目:
  湖北省普通高等学校“战略性新兴(支柱)产业人才培养计划本科”资助项目[湖北省教育厅鄂教高[2013]11号],省教育厅、省财政厅“生物技术专业综合改革”试点资助项目[鄂教高办[2014]6号],湖北省教育科学“十二五”规划2014年度课题“普通民办高校创新人才培养模式研究”资助项目(201413272)。
  作者简介:
  涂毅,男,讲师,研究方向为生物化学、药物检测。
  陈敏,女,现从事药物残留检测方向的研究。
  孙炎木,女,现从事药物残留检测方向的研究。
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