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【青年编委专辑】福建师范大学张虹等:液相色谱-串联质谱法检测食品中氨基糖苷类抗生素残留研究进展

2024.0422液相色谱-串联质谱法检测食品中.pdf

背景介绍


氨基糖苷类抗生素(AGs)作为广谱高效抗生素,因医疗、养殖及农业生产活动的滥用导致其环境残留,人类可通过饮食持续接触环境中残留的AGs。AGs暴露可引发耳、肾毒性等健康风险,亟需精准检测技术。目前主流检测方法为液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)。本文系统综述了动植物源食品AGs残留的前处理方法,并对比分析了各类检测技术优劣,着重探讨LC-MS/MS的方法条件;同时揭示了全球食品AGs污染特征,发现动物性食品污染率显著高于植物性食品。未来研究需聚焦复杂基质干扰消除、快速筛查技术开发及多残留同步检测体系构建,为完善食品安全监管提供技术支撑。



文章亮点

1. 系统综述了食品中氨基糖苷类抗生素(AGs)残留检测的固相萃取方法条件;

2. 重点梳理了动物源和植物源食品中AGs多残留同步检测的液相色谱-串联质谱方法条件;

3. 揭示了全球食品介质中AGs的污染特征,并展望了未来需要开发便携灵敏的技术应用于食品中AGs的多残留分析。


内容介绍

1  食品中氨基糖苷类抗生素残留的前处理方法

鉴于食品基质的复杂性以及AGs的痕量残留特点,选择合适的前处理方法是食品中AGs检测的重要步骤。当前食品中AGs检测的前处理过程主要包括提取和净化两个环节。前者通常采用稀释、蛋白沉淀、离心、超声辅助提取等方法从食品基质中提取和分离目标分析物。后者主要采用固相萃取(Solid-phase extraction,SPE)、液液萃取等方法去除食品基质中的干扰源,实现样品中AGs的净化和浓缩。

前处理采用的提取方法很大程度上取决于食品基质的特性。动物源食品中富含蛋白质、脂肪等复杂成分,而AGs易与这些大分子物质以共价键连接,因此为了达到良好的提取效果,需要去除这些可能的干扰因素。目前大多数研究采用氯化或氟化有机酸沉淀蛋白。例如,2%~5%的三氯乙酸(Trichloroacetic Acid,TCA)溶液是常用的沉淀剂。此外,提取液中还常加入螯合剂乙二胺四乙酸(Ethylenedinitrilotetraacetic Acid,EDTA),其可用于分解AGs与多价金属离子形成的复合物。但与动物源食品使用的提取液不同的是,用于植物源食品的提取液相对简单,通常为含甲醇或乙腈的水溶液,这可能与植物源食品介质中含有更多的色素等极性物质干扰物有关。

固相萃取是检测食品中AGs主要的前处理方法。由于AGs结构多样,各物质的酸/碱解离常数值不同,选择合适的固相萃取小柱或吸附剂类型是同时检测多种AGs的关键步骤。

2  食品中AGs残留的仪器检测方法

识别和量化食品中氨基糖苷类抗生素的分析技术正在不断发展。到目前为止,国内外已经报道了多种同时测定食物中AGs残留的检测方法,主要有微生物法、毛细电泳法、免疫分析法、液相色谱法、液相色谱-串联质谱法等。

      微生物法是基于待测物与特异微生物之间的抑制作用来定性或半定量确定样品中抗生素的残留。该方法的优点是检测范围广,但缺乏选择性,容易出现假阳性,并且检测限较高,细菌培养时间较长。因此,微生物法不适用于食品中痕量AGs的定量分析。毛细电泳法是指在高压直流电场的驱动下,待测物通过毛细管实现分离。
      液相色谱法(Liquid Chromatography,LC)是一种高效灵敏的分离分析技术,其主要是以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有颗粒极细的高效固定相的色谱柱,利用色谱柱固定相与各待测目标物之间的相互作用力(吸附、分配、排阻、亲和)不同,在色谱柱内实现待测物分离后,进入检测器进行检测,实现对目标物质的分析[57]。常见的液相色谱仪的检测器有紫外可见吸收检测器、荧光检测器、示差折光检测器、电化学检测器、化学发光检测器蒸、蒸发光散射检测器和质谱等。

3  食品介质中AGs的污染特征

近年来,随着痕量分析技术的大力发展,越来越多的研究开始关注食品中AGs的残留情况。相比较于食品中其他类抗生素残留特征分析,食品中AGs的污染特征研究较有限。从表3可看出,目前主要在动物源食品中(包括猪肉、鸡肉、蜂蜜和牛奶等)检出AGs。从研究地区来看,国内外食品中AGs的检出浓度和种类具有较大差异。另一方面,迄今为止,关注植物源食品中AGs残留的研究较少。


4  结论与展望

    本文对食品中AGs的前处理方法和仪器条件,以及AGs在实际样品中的检出情况进行了总结。固相萃取方法是检测食品中AGs的成熟可靠的前处理方法。液相色谱-串联质谱法是目前使用最广泛的同时检测食物中多种氨基糖苷类抗生素残留的方法。未来食品中AGs的残留分析研究还有广阔的前景,如:(1)开发新型、绿色的固相萃取吸附材料,降低食品的基质干扰,满足食品中痕量AGs的定量分析要求;(2)不断优化前处理条件和仪器分析方法,开发快速、灵敏、准确的同时检测植物源食品中多种AGs残留的方法;(3)完整扩充质谱数据库,开发高效灵敏的便携式现场检测技术,用于同时测定食品介质中多种AGs残留,为食品安全提供保障。

青年编委介绍

张虹,女,理学博士,福建师范大学环境与资源学院副教授,硕士研究生导师。主要从事环境中污染物的分析监测、毒性效应及健康风险评价等相关工作。目前已在国内外主流杂志上发表学术论文30余篇。主持福建省自然科学基金面上项目、福建省中青年教师教育科研项目等多项,担任化学试剂杂志青年编委及国内外多个主流杂志的独立审稿人。


主要研究方向

1、有机污染物分析方法开发;2、有机污染物健康风险评价;3、有机污染物生态毒理效应

近五年代表作

1.Tao Wang, Hong Zhang*, Chong Huang, Yujie Ben, Hanlin Zhou, Hangting Guo, Yonghe Han, Yong Zhang, Ping Tong. Occurrence and potential risks of organophosphate esters in agricultural soils: A case study of Fuzhou City, Southeast China. Journal of Environmental Sciences, 2025.

2.Hong Zhang, Yujie Ben, Yonghe Han, Yong Zhang, Yu Li, Xinwang Chen*.  Phthalate exposure and risk of diabetes mellitus: Implications from a systematic review and meta-analysis. Environmental Research, 2022.

3.Ying Li, Chun-Xian Li, Wei Lin, Shan-Shan Wang, Wen-Xian Zhang, Yong-Mei Jiang, Yong Zhang, Hong Zhang*, Yong-He Han*. Full evaluation of assimilatory and dissimilatory nitrate reduction in a new denitrifying bacterium Leclercia adecarboxylata strain AS3-1: Characterization and functional gene analysis. Environmental Technology & Innovation, 2021.

4.张虹*,周寒琳王涛马帅,郭杭婷张勇韩永和.典型有机磷酸酯阻燃剂暴露下米氏凯伦藻生长及其抗氧化响应研究海洋环境科学, 2024.

5.王涛,张虹,王耀强,李旖曦,张勇,韩永和.农田土壤中有机磷酸酯的污染状况及健康风险研究进展[J].化学试剂,2022,44(7):1044-1053.队合影

生物地球化学课题组https://www.x-mol.com/groups/Biogeochemistry