牛及牛奶中獸用激素類物質殘留的現狀分析

張鴻偉 張藝兵 林黎明 靜平 蔡發 陳世山 湯志旭

(山東出入境檢驗檢疫局 山東青島 266002)

1 前言

激素是由體內特定器官產生、通過血液運輸到其他器官、以極其微小的量來產生調節生物體代謝、平衡作用的生理化學物質的總稱[1]。常見的獸用激素類物質主要包括甾體激素和非甾體類物質。甾體激素可根據其甾體母核的不同分為雄激素、雌激素、孕激素和糖皮質激素等,其中前 3類屬于性激素,糖皮質激素屬于腎上腺皮質激素;也可根據其來源分為內源性天然激素和合成 (包括半合成)類激素。合成的非甾體類物質如二苯乙烯類衍生物,包括己烷雌酚、己烯雌酚、雙烯雌酚等。此外,植物源性的雷索酸內酯類雌激素類似物如玉米赤霉醇等通常也涵蓋在獸用激素的范圍內。

激素類物質在畜牧業生產中作為促生長劑應用已有相當長的歷史,目前的使用方式主要有兩種:一種是合并使用天然的內源性激素 (降低可能產生的副作用,增加同化效果,尤其是針對閹割后的動物),在國外這種復方的埋植劑或預混劑被稱為“同化激素雞尾酒”[2];另外一種是使用合成的激素類物質 (降低其激素樣效應而增強其同化作用),如目前在牛養殖中使用的群勃龍是同化作用最強的合成類生長促進劑,其同化作用是睪酮的 8-10倍 (對雌性動物的效果更為明顯)。由于激素類物質可增加骨密度、肌肉重量和紅細胞,極其微量就可以產生非常顯著的生長調節作用,大大提高經濟效益,此外它還能提高飼料轉化率和藥理作用人工化 (如人為的抑制動物發情、增強食欲等)等,還有報道[3,4]稱激素對肉質的嫰感參數如膠原的水平和溶解性等有影響。因此,無論是在允許或禁止使用激素類物質作為促生長劑的國家和地區,經濟利益的驅動通常會導致激素類物質的濫用。

現階段,獸用激素類物質的濫用加之超標簽范圍使用、不當使用 (未按使用說明書使用)以及藥品黑市等均是造成獸用激素類物質在動物及其初級產品中殘留的重要來源。因此,牛養殖業作為畜牧養殖業中的重要組成部分,獸用激素類物質的濫用以及殘留也是一個不容回避的問題。

2 國內外法規關于獸用激素類物質的規定

根據實驗室研究和流行病學的調查結果,激素類物質殘留可以通過食物鏈 (動物體內殘留)和環境殘留 (飲用水及排泄物)對人和動物健康、社會和生態環境造成直接和潛在危害[2,5]。目前世界上許多國家和地區已經禁用了相關激素類物質或對其作出了嚴格的規定。

國內方面,自 90年代以來,農業部先后頒布了176號、193號、235號公告以及質檢總局發布的第37號公告,先后禁用了包括己烯雌酚、玉米赤霉醇、醋酸甲地孕酮、甲基睪酮等在內的約 20余種激素類物質及其制劑,同時對牛組織和牛奶中的糖皮質激素如地塞米松、倍他米松等規定了明確的殘留限量。國際方面,歐盟從 1988年起就禁用了這些物質用于食源性動物,在最新修訂的 37/2010法規中對部分物質在牛組織和牛奶中規定了最低要求執行限;日本 2006年 5月 29日實施肯定列表制度后,對相關物質也重新作出了嚴格規定,規定的基質范圍擴展到牛的體液 (如尿液、血液及膽汁),同時對其殘留標示物的化學狀態也作出了要求 (如規定了激素類藥物葡糖甘酸和硫酸酯結合物的殘留限量)。但是,目前仍有一些國家允許將同化激素 (特別是內源性激素)用于動物尤其是牛的促生長,如美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭等[6]。常用激素類物質有 17β-雌二醇、孕酮、睪酮、玉米赤霉醇、群勃龍乙酸酯和美侖孕酮乙酸酯,這些物質常常作為埋植劑用于牛的促生長,且目前多數商品化的埋植劑是“復方”制劑。埋植劑作為可以使用的促生長劑一方面有濫用的風險,另一方面其常見的“復方”組合給殘留檢測帶來了較大挑戰,因為“復方”制劑中單種物質的含量較低,其殘留需要更高靈敏度和選擇性的儀器才能檢測,而且“復方”制劑中若混合使用內源性激素類物質,將使其殘留分析更將困難。除了埋植劑外,目前也有將這些物質摻入飼料中給動物進行喂食的情況存在。

總體而言,目前國際上,歐盟和日本對獸用激素類物質的控制相對嚴格 (多數激素類物質被禁用),而美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭等國家則相對控制較松,但多數物質在牛組織及牛奶中規定了最大殘留限量。

3 殘留檢測

有效監控激素類物質的殘留一直是檢測領域的一個熱點和難點[7],因為在獸用激素類物質的殘留檢測中,目標化合物種類繁多、結構相似、理化性質與許多內源性成分相近,甚至其本身就是內源性物質,其殘留濃度可能接近或稍高于生理水平,因此對結果評判的要求較高,需要有效的樣品前處理過程和高靈敏度的分析設備來保證理想的分析靈敏度、選擇性和專屬性。

當前對于激素殘留檢測基質主要包括尿液、糞便、毛發、動物組織 (肝、腎、肌肉、脂肪 )、牛奶等 ,其中,在方法的選擇上使用最多的是液相色譜 -質譜 /質譜,氣相色譜 -質譜 /質譜、氣相色譜 -高分辨質譜等[8-13]。由于激素類物質有內源性天然激素和合成類激素之分,因此在檢測時對天然的內源性激素物質允許有“背景值 (天然水平)”的存在,但是對于合成類物質,理論上應當是零水平。

現階段,激素類物質的非法使用有趨向于使用天然激素的傾向[14],因而在困擾激素類物質殘留檢測的各種因素中,值得提出的是內源性天然激素與外源性天然激素的區別檢測,除了在化學本質上的高度一致外,內源性天然激素水平依據動物產品的類型、動物種類、性別、年齡、飲食、是否閹割或妊娠、是否有疾病、是否在治療狀態以及其他生理狀況等均有變化[15],因此長期以來針對天然激素殘留的結果評判一直是爭議焦點。

近年來,隨著技術手段的改進,目前已經可以進行激素內源性與外源性的區別檢測:

(1)使用激素的代謝特征來進行區分。主要原理是分析天然激素的結合態和游離態的比率,并利用多元統計分析方法進行區分。

(2)使用氣相色譜 -同位素比質譜 (GC-CIRMS)區分。該方法的主要原理是利用天然的內源性激素其 13C/12C的比例與合成的內源性激素的不同來進行測定的[7,13]。

盡管如此,由于激素類物質在動物生長的不同階段呈現不同的表達水平,且內源性激素與合成類激素的區分也非絕對,如 Kenedy等[16]就發現受傷雄性牛的尿液中存在α-和β-諾龍殘留,導致對于諾龍和勃地酮等物質有“半內源性激素”(在某些特定情況下生物體內產生)的稱呼[17],所以對激素類物質的殘留檢測不像其他化學殘留物,只是監控其殘留標示物即可。激素殘留檢測應當在對激素的化學本質、生物轉化和其在動物體內的代謝有著深入研究的基礎上才能有合理的監控。

此外,由于復方埋植劑或同化激素雞尾酒的存在,因此,激素類藥物殘留分析的一個重要趨勢是“非目標物篩查”分析。這是基于激素類物質通常是通過受體發揮生物學作用,利用生物學原理結合現代分析技術就可對激素類殘留進行非目標物篩查分析,Rijk[18]和 Houtman[19]等均通過此思路采用不同的技術途徑實現了對激素類物質的“盲篩”。在激素類物質殘留檢測方面另一個值得提出的動向是要加強激素類物質代謝產物的檢測,因為激素類物質的代謝產物其作用活性有時不亞于母藥本身甚至更強[20],它們同樣可以對人類和動物的健康造成潛在的危害。

4 小結

激素類物質在牛及牛奶中的殘留已經直接或間接地對人類的健康造成了危害風險,應當采取更加科學和嚴格的措施來控制其殘留。在目前的技術條件下,使用篩選方法篩出的內源性激素殘留,再通過代謝組學方法或 GC-C-I RMS做進一步的確證分析以進行合理的結果判定是較為有效的分析途徑。另外,加強對激素類物質生物轉化和代謝的研究,建立高效的非目標物篩查及代謝產物檢測的方法將是未來獸用激素類物質殘留分析研究的重要方向。

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