磺胺类药物残留危害及其检测方法的研究进展

王炫凯，曲宝成*，艾孜买提·阿合麦提，周 霈，李美杰

（1.大连海洋大学海洋科技与环境学院，设施渔业教育部重点实验室，辽宁 大连 116023；2.汉口学院管理学院，湖北 武汉 430212；3.汉口学院计算机学院，湖北 武汉 430212）

1 磺胺类药物的环境残留现状

磺胺类药物是畜牧兽医领域使用最多的药物之一，国内外已有很多关于其残留所导致的环境安全问题的报道。相关研究表明，环境中兽药种类与浓度的逐年增加就是由大量兽药的使用所引起的［1］。

1.1 地表水 地表水包括地球表面的河流、湖泊、冰川、沼泽等。Luo［2］研究发现海河主干及支流中每升水的磺胺类抗生素的浓度范围介于24～385 ng，频率范围介于76%～100%。

1.2 地下水 在地下20 m 左右的地下水中也检测到磺胺类药物的存在，这些地区的养殖业、种植业通常比较发达［3］。

1.3 养殖水体 我国养殖业比较发达，但抗生素残留问题也十分严重。阮悦斐等［4］对天津近郊地区的淡水养殖水体调查后发现磺胺甲噻二唑、磺胺二甲氧嘧啶等磺胺类抗生素主要分布在沉积物中，每升水中污染物的浓度范围介于1.5～30.1 μg。

1.4 污水处理厂 由于处理抗生素污水难度高、成本大、技术复杂，目前的污水厂不能够有效地去除污水中的抗生素。西班牙污水处理厂就曾检测到每升水中磺胺嘧啶的浓度在30 ng 以上。

1.5 水体沉积物 携带有抗生素的污水经过污水处理厂的处理，最后会进入到水底淤泥沉积物中。连璐璐［5］对滨海养殖水体检测发现不同生物养殖池沉积物中，其抗生素残留浓度不同，虾养殖池沉积物中的抗生素总浓度明显低于海参养殖池。

1.6 土壤 根据国外相关报道，每年进入每公顷农田土壤的磺胺类抗生素少则几十克，多则几百克。李彦文等［6］对广东省菜地土壤中的6种磺胺类抗生素进行调查，得出磺胺类单个化合物的平均检出率在60%左右。

1.7 动物粪便 磺胺类药物在养殖产业上的广泛使用，造成很大一部分随动物粪便流入到环境当中，增加生态风险。Martinez等［7］在鸡粪中就检测出了大量的磺胺嘧啶。

2 磺胺类药物残留的不利影响

2.1 影响人类身体健康

2.1.1 人类病原性细菌的耐药性上升 长期生长于低浓度抗菌药环境中的细菌，其耐药性会逐渐增强，打破了环境与人、动物之间的和谐关系［8］。耐药菌株进入人体后导致免疫力下降，一些病原性细菌疾病将面临无药可医的境况，使得临床用药压力巨大［9］。

2.1.2 消化、泌尿、血液系统功能失调 磺胺类药物进入胃肠道以后，破坏原有的菌群结构，使人出现恶心、腹泻等症状，进而出现并发性神经炎症状。磺胺类药物在肝脏中经过乙酰化会变成不易溶解的乙酰磺胺而结成晶体，阻塞肾小管，出现尿急、尿痛等现象。磺胺类药物还会使血液中粒细胞减少，导致再生障碍性贫血、溶血性贫血等不良反应。

2.1.3 出现过敏、变态反应和三致现象 食用了磺胺类药物超标的食品后会出现过敏或休克，损害造血机能，加重心律失常病人的病情，出现四肢乏力、颤抖等中毒现象。经常使用磺胺类药物会引起啮齿类动物甲状腺增生或导致肿瘤。通过肉、奶、蛋等食品途径进入人体后，会影响骨髓造血功能、损害肝脏。

2.2 危及食品质量安全 部分动物性食品行业不加节制地使用磺胺类抗生素，导致其在动物体内不能够完全分解，最终通过食物链流入餐桌，危及人类健康。

2.3 动物健康面临威胁 多种抗生素滥用会造成动物体内细菌的耐药性增强，增大患病的可能性。同时，细菌耐药性的增强势必会给疫苗接种造成困难，加大动物疫病的防控难度，增加动物死亡风险，减少养殖产业效益。曾有人对养殖场的动物、工作人员所携带的细菌进行耐药性分析，结果表明动物体内的大肠杆菌很多都具有耐药性，与用药量的大小和次数呈正相关关系［10］。

2.4 阻碍出口贸易发展 我国作为WTO 的一员，必须恪守国际公约，实施严格的环境标准，但绿色贸易壁垒使我国农产品出口面临多重困难［11］。根据相关报道，近二十年来的国际农产品贸易中，我国一直处于逆差状态。磺胺类抗生素残留制约着农产品出口贸易的发展，如此一来发达国家会以保护生态环境和保障食品安全为由拒绝我国农产品进入其国内，加大我国农产品出口的难度［12］。

2.5 造成环境污染 动物体内残留的磺胺类抗生素可能会伴随动物粪便、尿液进入环境之中。减少土壤真菌数量，改变微生物群落结构，降低土壤肥力。进入水体会危及水生动物，破坏生态系统稳定性，影响水产养殖产业健康发展。

3 磺胺类药物残留的检测方法

国内外目前已有30 种左右的方法来检测磺胺类药物，下面将对常用的几种检测方法进行介绍，并对目前较为成熟的高效液相色谱法作重点论述。

3.1 高效液相色谱法

3.1.1 概述 高效液相色谱法采用高压输液系统把缓冲液、不同比例的混合试剂或不同极性的单一试剂等液体流动相泵入装有特制固定相的色谱柱内，待各成分在柱内被分离后，再进入检测器进行分析检测，检测器通常包括紫外-可见光检测器、二极管阵列检测器以及荧光检测器等［13］。主要使用C8、C18 色谱柱，流动相一般为乙腈-甲酸、乙腈-磷酸、乙腈-乙酸和甲醇-乙酸等。

该方法由于前处理时间较长、分析速度慢，对于抗生素残留的快速检测不太适用，大都用于确证分析，而且必须有已知标准作为参照才能对未知物质进行定性，不能直接对未知物质进行定性，当缺少可供参考的已知标准时，就需要红外法、质谱法的协助。高效液相色谱法的检测设备体积大且十分复杂，维护修理费用高，需要大量的流动相有机试剂作为支持，容易造成试剂浪费及环境破坏，大规模检测时不太实用［14］。此外，它还具有明显的“柱外效应”。

3.1.2 样品处理 如果样品是药片、药水，可将其碾成粉状，用稀氢氧化钠溶液溶解；对于药水，稀释后再检测；如果是生物、食品、饲料样品，可以用甲醇、三氯乙酸把样品的蛋白质去除后再进行检测，但只有在样品药物浓度较高的情况下才适用，且易受杂质干扰。

一般使用液相萃取来进行样品处理，用乙酸乙酯、氯仿、70%乙腈作为萃取液，把样品和萃取液混合，通过pH 调节、组分萃取液的回洗、附加的pH调节或再次溶剂分配等来实现萃取。共萃物质限制了检测方法的多样性，使分析较为烦琐，影响检测进度，降低分析的准确度。

现在，固相萃取也成为一种常见的样品处理方式，阳离子交换树脂、中性氧化铝等都是常用固相。固相萃取前，要对样品进行稀释，当磺胺类药物吸附在固相上，杂质流出柱外时，可以用溶剂去除杂质，再用甲醇-三乙胺等淋洗磺胺类药物。对于固态样品，要将其抽取至溶液中，再用处理液体样品的方法进行固相萃取，回收率不高，但可避免共萃物质的干扰。

另外一种样品处理方法——基质固相分散（MSPD），现已被应用于处理含磺胺类抗生素，它在处理幼儿奶制品、猪肉组织等方面取得了良好效果。该方法对溶剂的消耗量小且样品回收率高。先将样品和反相色谱柱填料混合，用己烷冲洗色谱柱去除类脂化合物，再用二氯甲烷洗脱被吸附的组分，而高极性杂质还留在柱内。

3.1.3 样品分离 通过高效液相色谱法对磺胺类药物进行分离时，一般采用短链烷基反相系统、长链烷基反相系统，反相色谱柱使用较多，短链烷基键合相只对极性样品分子适用，但长链烷基键合相对很多样品分子都有较好的适应能力，尤其是对多组分磺胺类药物的分离，反相色谱柱的优势更加明显。

有研究者利用动力学改性硅胶分离磺胺类药物，已被应用于柳氮磺胺吡啶代谢物的临床检验和复合剂量研究中。用裸露的硅胶装柱，将嗅化十六烷基三甲基胺加入流动相，在流动相经过色谱柱时，与硅胶形成反相系统。嗅化十六烷基三甲基胺阳离子与阴离子构成离子对系统，通过反相过程或离子对反相过程实现组分分子分离。

此外，磺胺类药物可通过在流动相里加入离子对试剂形成离子对系统来实现分离，因为磺胺是有机碱类药物，利用1-正辛烷磺酸、1-辛烷磺酸钠等烷基磺酸及其盐作为离子对试剂。

3.1.4 样品检测 一般用紫外-可见光分光光度计、荧光光谱电化学法进行磺胺类药物检测。紫外检测波长通常在226～360 nm 之间，主要采取柱后衍生方式，让磺胺类药物和4-二甲氨基苯甲醛产生反应，检测限能够达到0.01 μg。紫外分光光度计对于同时分析多组分磺胺类药物非常方便，但选择性较差。

对于磺胺脒等具有天然荧光成分的一类磺胺类药物，可用275～340 nm 波长直接进行荧光检测，但其荧光本身不强，检测灵敏性较差。可在磺胺类药物中使用适量的荧光试剂，通过柱前、柱后衍生反应，产生较多荧光物质，使检测限降低至0.015 ng。

电化学检测主要依据电化学原理及样品电化学性质进行检测，灵敏度高，选择性好，检测限达10 nmol［15］。

3.2 气相色谱法 20 世纪50 年代初，James、Martin提出气相色谱法，被广泛用于药物分析、环境监测和食品检测等领域，且在磺胺类抗生素残留分析中的应用也较为广泛。按固定相不同，分为气固色谱、气液色谱两大类，它是把气体作为流动相，流经装有不同填充剂的色谱柱进行分离检测。具备效率高、灵敏度强等优点，成为我国进出口商品检验行业标准中检测磺胺甲氧嘧啶、磺胺喹恶啉、磺胺间二甲氧嘧啶的方法［16］。样品用乙腈提取浓缩，加入盐酸溶液和乙醚-正己烷（1＋1）净化，然后用乙酸乙酯反提取和重氮甲烷甲基化后检测。该方法以电子捕获检测器为主要的检测器，而该检测器灵敏度很高，易受多种杂质影响，所以对样品前处理、净化等环节要求很高。另外，重氮甲烷试剂容易发生爆炸，导致气相色谱法的应用不太普遍，随着液相色谱法的不断完善，它已逐渐没落［17］。

3.3 液相色谱-质谱联用法 液相色谱-质谱联用法在液相色谱法基础上建立起来，但其专属性更强，灵敏度也更高。把液相色谱作为分离系统，质谱作为检测系统，样品经过液相色谱分离并离子化，质谱的质量分析器把离子化的碎片按质荷比分开，通过检测器分析得到质谱图。液质联用将色谱、质谱优势结合，巧妙利用色谱对复杂样品的分离能力和质谱的高灵敏度，提高对复杂样品的分离效率。但由于设备价格昂贵、质谱谱库不完善、基质效应等问题制约了液质联用法的发展。

3.4 毛细管电泳法 当样品量很小时，比较适合使用毛细管电泳法进行分析，可以发挥其定量分析的优势。该方法是根据样品中各组分间的淌度和分配行为上的特点，将弹性石英毛细管作为分离通道，把高压直流电场作为驱动力，对样品物质进行分离。与质谱、电化学检测器等高灵敏度检测器联用，不但提高了灵敏度，并且前处理程序简单、分离效果好，可对多种物质实现同步检测。Mala 等［18］开发出了一种新的电喷雾电离结合质谱法，并首次用于检测水中磺胺类抗生素的残留。在实际应用中，因为其所需进样量很少，就会降低精准度、灵敏度，造成分析偏差。为了解决这一问题，Ji 等［19］提出了新型毛细管电泳检测器-镀银检测窗口和毛细管柱内光纤发光二极管诱导荧光检测器，实验证实有镀银检测窗口的毛细管电泳检测系统的检出限明显低于无镀银检测窗口的毛细管电泳检测系统，且日内与日间迁移时间、相应峰值面积的精度更高，回收率也较高，说明经改进的毛细管电泳检测系统灵敏度更强、重现性更好、准确度更高。

3.5 免疫分析法 免疫分析法将抗原与抗体的特异性以及可逆性结合反应作为基础，适合用于痕量分析，能进行规模化筛选，此方法的关键是制备针对磺胺类药物的特异性抗体。主要有酶联免疫分析法、放射免疫分析法等。该方法前处理过程简单、操作简便，常用于大批量磺胺类药物的检测。但在操作过程中稳定性不高，易出现假阳性问题，不适用于确证性实验。

4 总结与展望

对于磺胺类药物的残留检测，目前国内外分析技术并不成熟，仪器的灵敏度还需提高，分析方法也亟待完善。在分析过程中，如果能根据食品基质的特点选择合适的检测方法将会事半功倍，当前研究的热点主要是样品提取与净化环节的改善，因为它对分析结果的可靠性、准确性有着直接影响。检测手段方面，主要有高效液相色谱法、气相色谱法、毛细管电泳法等，高效液相色谱法因为有着超强的分析能力，并且灵敏度高、检出限低，已成为主流检测方法，在许多抗生素残留检测方面都有所涉及。柱前衍生效应的开发、固定相的研究以及对磺胺类抗生素全自动化分析的探索将助推高效液相色谱法更上一层楼。

在未来，开发出检测效率高、检出限低，同时又兼具检测成本低、可靠性强、灵敏度高等优点的检测技术，是关乎生态文明、人类健康、食品安全、经济发展的长久大计。