β-兴奋剂是饲料中禁止添加的物质,相应的检测技术对于 β-兴奋剂有效的监管显得极为重要。本文简要概述目前饲料中 β-兴奋剂的检测技术。
1 β-兴奋剂概况
β-兴奋剂是一类化学合成的苯乙醇胺类衍生物,20 世纪 80 年代至今, 人工合成 β-兴奋剂主要有盐酸克伦特罗、莱克多巴胺、沙丁胺醇、西马特罗和班布特罗等十多种。
2 作用机理
β-兴奋剂作用机理和肾上腺素、去甲肾上腺素相同,可影响营养物质在动物体内的流向和重新分配,有效促进肌肉组织生长,降低胴体脂肪含量,提高瘦肉率和增加瘦肉产量。 β-兴奋剂会引起交感神经兴奋,在治疗剂量下具有松弛气管平滑肌的作用,是治疗哮喘类疾病的药物。 但 β-兴奋剂摄入过量,会引发明显的不良反应,如:心悸、头疼、目眩、恶心、呕吐、战栗、神经过敏、心率加快和肌肉振颤等症状。通常,猪肉经过 126 ℃油煎 5 min 只能破坏一半的残留量,因此,人食用了β-兴奋剂含量过高的动物组织, 会出现中毒反应,尤以盐酸克伦特罗的毒性最大,因此,β-兴奋剂严禁在养殖业中使用。
3 检测手段
由于利益的驱动,有的养殖户依然在饲料中添加 β-兴奋剂。因此,近年来,除了出台相应的法律法规,同时也在对 β-兴奋剂的检测手段不断完善。 目前,已有大量的检测方法运用到实际监管中。
3.1 胶体金快速检测
胶体金快速检测技术(GICT)是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体的一种新型的免疫标记技术。 目前,已广泛运用于 β-兴奋剂的筛查。 其最大优点在于使用方便快速,便于基层使用和现场使用;反应时间短,通常 5min 即能判读结果;成本低,不需要特殊的仪器设备;检测限通常在 3~5ppb.但缺点在于不能对检出阳性样品定性,需要进一步做确证。
3.2 酶联免疫吸附法
目前,酶联免疫吸附法(ELISA)是最常见的筛选方法。 其原理是利用抗原和抗体特异性结合和酶的高效催化作用, 将酶标记物与抗原结合,形成复合物,将包被的抗体固定于载体上,使其与特异性的抗体结合,发生竞争性结合,经过洗涤后加入底物,经充分反应后,可依据有色物的颜色变化程度来行计量。 目前,用 ELISA 检测饲料中的 β-受体激动剂主要有克伦特罗、莱克多巴胺和沙丁胺醇,常用的试剂盒灵敏度可达 ng/g 水平,可以满足筛选分析的要求。 但同样,酶联免疫吸附法也不能对检出的阳性样品定性,需要进一步做确证。
3.3 高效液相色谱法
高效液相色谱法(HPLC)是 β-兴奋剂常见的测定方法,分析时不需要衍生,利用 β-兴奋剂分子可与 C18 或 C8 固定相分子相互作用的原理进行分离。 通常采用缓冲溶液和乙腈配置流动相等溶剂或梯度洗脱来进行样品预处理。 目前,我国已将 HPLC 法作为检测盐酸克伦特罗残留的半确证性方法。 其优点是专属性好、选择性强和检测精确度较高,而且假阳性率低;缺点是样品处理时间长, 检测过程繁琐。 但是 HPLC 法在实际应用中受到一定的限制, 主要是因为此法所需的样品处理时间长、检测过程繁琐、要求专门的技术人员进行操作等问题。
3.4 气相色谱串联质谱法
气相色谱串联质谱法(GC-MS)把色谱的高效快速分离能力与质谱高灵敏度的定性分析能力相结合,因此其既适合单组分测定,也适合在多组分同时存在的情况下对某种特定的组分进行定性或定量分析,是非常有效、准确而又灵敏的方法。 但是由于 GC-MS 要求样品有较低的沸点且相对热稳定性,而 β-兴奋剂的极性大,沸点高,不宜直接用于分析,故测定前要对分子上羟基和氨基等极性基团衍生化。 GC-MS 法与 HPLC法相比,检测灵敏度更高,假阳性率更低。 因此,GC-MS 法定为 β-兴奋剂的确证性方法。
3.5 液相色谱-串联质谱法
高效液相色谱串联质谱法(LC/MS/MS)是将HPLC 和质谱(MS)系统联用,以实现分析过程的自动化。 在液相色谱检测时使用质谱检测器可以大大降低检测限,尤其是二级质谱可以作为特异性检测器,也可以弥补色谱上分离的不足。 但由于此法的灵敏度高,要求上机样液质量浓度相对较低,为避免仪器过载,对于含量高的样品要进行多次稀释,这样会造成结果偏差较大。 同时,液质联用仪价格昂贵,使用和维护的成本很高。
3.6 其他检测方法
目前,关于 β-兴奋剂还存在一些其他检测方法。 如毛细管区带电泳法(CE),适用于那些其分离效率可达几百万理论板塔数的检测任务,主要优点是灵活性大,操作简单、重复性强、精度高,所需样品量少;缺点是检测时间长和缺乏合适的检测器。 生物传感器(BS)是近年来发展起来的一种高效的新型设备,原理是当传感器的分子识别部分与被识别物质相接触后, 通过引发化学变化、光变化和热变化,来直接诱导产生电信号,进一步利用电学测量方法进行检测、控制和输出结果的方法。 生物芯片技术(biochip)是生命科学领域中迅速崛起的一项高新技术,与传统的检测方法相比,生物芯片的突出优点是能够在短时间内分析大量的被检物质。
4 小结
目前,β-兴奋剂常见检测方法或者过程复杂,检测成本偏高,或者不能对样品进行确证,因此,找到一种检测耗时短、准确度高、灵敏度高、自动化水平高、无需专业人员操作的检测方法是畜牧安全亟待解决的问题。