食品中金刚烷胺的危害、检测方法和残留风险研究进展

2022-07-23赵军强韩典峰田秀慧王景刘鸽丁玉竹彭中校薛敬林刘永春乔瑞光徐英江

中国渔业质量与标准 2022年3期

赵军强,韩典峰,田秀慧,王景,刘鸽,丁玉竹,彭中校,薛敬林,刘永春,乔瑞光,徐英江*

(1. 山东省海洋资源与环境研究院, 山东省海洋生态修复重点实验室, 烟台 264006; 2. 上海海洋大学食品学院, 上海 201306)

金刚烷胺(amantadine, AMD)是一种水溶性三环胺, 分子式为C10H17N, 结构式如图1所示[1]。金刚烷胺通常为白色粉末或小颗粒状, 无臭无味, 易溶于有机溶剂, 在光和空气中性质稳定, 常储存在阴凉干燥的密闭容器中。

图1 金刚烷胺结构式Fig.1 Structural formula of amantadine

金刚烷胺于1959年首次合成, 1964年人们发现其抗病毒作用[2], 1969年SCHWAB等[3]发现金刚烷胺能改善帕金森氏病的症状。研究表明, 金刚烷胺是一种离子通道阻断剂, 其能阻断M2离子通道, 减少污染细胞中病毒蛋白的释放, 从而具备抗流感病毒活性[4-6]。金刚烷胺是美国食品药品监督管理局批准的首个抗流感病毒药物[7-8], 日本于1998年批准金刚烷胺用于流感病毒A型感染性疾病的防治[9]。上世纪70年代以后, 中国使用金刚烷胺治疗帕金森障碍和带状疱疹, 并用其防治A型流感病毒引起的呼吸道感染[10]。金刚烷胺因价格低廉且能够有效抑制流感病毒活性等特点, 曾被用于畜禽养殖中流感病毒的防治, 但金刚烷胺在畜禽体内不易代谢, 常以原药形态在畜禽产品中残留, 对畜禽产品质量安全和人体健康造成不利影响[11], 长期使用金刚烷胺将导致喂养的畜禽产品中毒, 病毒产生耐药性。同时, 过量使用的金刚烷胺会进入土壤、湖泊和海洋, 在生物体中富集, 进而对环境和生态系统产生影响。目前, 中国对食品中金刚烷胺残留检测重点关注在禽蛋类产业, 对海产品及环境中检测较少且国内金刚烷胺的安全性研究尚处于起步阶段。因此, 本研究综合分析金刚烷胺造成的危害, 以及食品中金刚烷胺的检测方法, 以期更广泛的为动植物食品中金刚烷胺的检测及安全性研究提供参考。

1 金刚烷胺的危害

金刚烷胺的病毒耐药株已引起学者关注。流感病毒的肆虐和金刚烷胺类药物的广泛使用, 导致近年来流感病毒耐药株呈现增长的趋势。另一方面, 金刚烷胺以原药形式在生物体内部存在和蓄积, 在体内降解代谢量极少, 从而对人体健康产生不良影响。金刚烷胺的副作用主要与中枢神经系统有关, 这些副作用包括幻觉、混乱和噩梦。这些症状在日剂量超过200 mg或与抗胆碱能药物同时使用时尤为常见。过量用药时, 将引起急性精神病、昏迷和心血管毒性等症状, 严重时会导致病人死亡。

大量研究表明, 金刚烷胺可引起病毒变异并提高病毒耐药性, 进一步导致耐药性病毒具有更强的致病性和传播性。现已在全球多个地区发现金刚烷胺的耐药性病毒株[12-13]。BELSHE等[14]研究了1978—1988年西弗吉尼亚州亨廷顿甲型流感病毒的临床分离株，结果表明这些耐药病毒在金刚烷胺和金刚乙胺之间表现出完全的交叉耐药性。KYOTO等[15]对日本15名甲型流感病毒患者研究发现, 80% (12名)患者体内流感病毒对金刚烷胺产生耐药性且产生耐药性突变, 突变后的病毒更具有传染性。CHEUNG等[16-17]在泰国、越南、柬埔寨、马来西亚等国家也发现金刚烷胺的耐药株。HE等[18]发现相较于其他亚洲国家, 中国分离出抗性H5N1病毒的情况较少, 但中国北方分离的金刚烷胺耐药病毒的发生率较高, 83.3%的病毒对金刚烷胺有耐药性。李静等[19]对吉林省2018—2020年的甲型流感进行研究, 发现34株甲型H3N2亚型流感病毒均对金刚烷胺类药物具有耐药性。

除导致病毒产生耐药性, 金刚烷胺还可直接或间接引起生物体神经损伤。马传响等[20]发现大剂量的金刚烷胺导致小鼠的神经递质异常, 并对小鼠的心理神经系统造成伤害。REES等[21]开展金刚烷胺对马的神经系统研究发现, 低剂量金刚烷胺对马产生下背部肌肉无力等短暂神经影响, 高剂量使马的癫痫发作并死亡。研究表明, 蛋鸡注射金刚烷胺后会产生精神不振和排白色稀粪等不良反应[22-24]。人类长期服用金刚烷胺类药物常见的不良反应有产生幻觉、意识障碍等[25-27], 严重时导致精神安定性恶性综合症或产生自杀意念[28]。

此外, 食品中残留的金刚烷胺可通过食物链传递到人体, 进而影响人体健康。相关研究表明, 人体过量或长期服用金刚烷胺, 将增加中毒的风险, 并对胃肠道、皮肤、肾功能、角膜等造成损害[29]。人类每日服用高剂量金刚烷胺, 可能损害角膜内皮细胞[31]、内皮功能障碍和其他角膜合并症[32]。叶金朝等[25]发现患者服用金刚烷胺后, 肾功能的血尿素氮(blood urea nitrogen, BUN)和肌酐(creatinine, Cr)升高, 导致双下肢水肿。HELMANDOLLAR等[32]对长期服用金刚烷胺的患者开展研究, 发现40%的患者长期服用金刚烷胺后会出现网状青斑的现象。

2 食品中金刚烷胺的检测

目前, 因金刚烷胺对畜禽产品、对人体产生不良反应且市场上各类养殖产品中仍能检出金刚烷胺残留, 研究人员对食品中金刚烷胺的残留检测加以关注。国内外对食品中金刚烷胺的检测方法以色谱法为主, 检测对象包括禽蛋类、牛奶、蜂蜜、海带和辣椒等。金刚烷胺因不易挥发、缺乏生色基团和含伯氨基等特点不易检测, 需选择合适的前处理和仪器分析方法。

2.1 前处理方法

样品制备对于从复杂基质中分离所需组分至关重要, 并极大地影响其分析的可靠性和准确性[33]。金刚烷胺的前处理主要包括提取、净化、浓缩等步骤, 这些步骤能够有效的消除基质的影响, 但前处理所需时间较长。金刚烷胺常用的前处理方法是固相萃取法和QuEChERS法。固相萃取能提高分析物的回收率, 有效地将分析物与干扰组分分离, 金刚烷胺检测常用的固相萃取柱为MCX、HLB和SCX固相萃取柱。李占彬等[34]用PRiME HLB固相萃取柱检测鸡蛋样品中金刚烷胺残留量, 平均回收率为90%。云雅光等[35]通过检测动物源性食品中金刚烷胺残留, 发现使用Waters Oasis MCX固相萃取柱净化样品回收率最好, 平均回收率可达96.5%。王亚会等[36]通过比较MCX、HLB和SCX固相萃取柱对鸡肉样品中金刚烷胺的提取效果, 结果发现SCX固相萃取柱对金刚烷胺的回收率和重复性最优, 平均回收率为92.56%。随着技术的创新, 一些新型材料和新固相萃取技术被用于金刚烷胺检测。张崇威等[37]利用新型的Captiva增强型脂质去除固相萃取柱对动物源食品中51种药物残留进行检测, 确定猪肉中金刚烷胺的平均回收率为105%～109%。王凤丽等[38]利用磺化聚苯乙烯纳米纤维(sulfonated polystyrene nanofibers, SPS NFs)建立的SPS NFs固相萃取法, 极少量(3.0 mg) SPS NFs即可高效萃取样品中金刚烷胺, 且样品前处理过程快速、经济、环保, 回收率在71.6%～87.5%。王彩娟[39]通过TurboFlow在线固相萃取全自动技术, 对比Cyclone、Cyclone-P、C18、C18-P和Cyclone MCX等5种TurboFlow柱效果, 结果表明金刚烷胺在Cyclone柱回收率最好, 可达90.4%。

近年来, QuEChERS方法因回收率、精确度和准确度更高, 分析速度更快, 被广泛用于金刚烷胺的检测。QuEChERS法常用的吸附剂有N-丙基乙二胺(primary secondary amine, PSA)、C18、弗罗里硅土和石墨化炭黑(graphitized carbon black, GCB)等[40]。LIN等[41]利用C18和NH2填料,进行分散固相萃取净化鸡蛋和鸡肉中金刚烷胺, 回收率为89%～108%。任传博等[42]通过响应面法优化刺参(Stichopusjaponicus)中金刚烷胺检测, 结果表明PSA吸附剂为250 mg时回收率最大, 为118%, 而C18对刺参中金刚烷胺的回收率有抑制效果。WU等[43]使用多壁碳纳米管作为反分散固相萃取材料, 方法简单快速、且具有较好的回收率(96.8%～104.6%)。YAN等[44]通过改进的QuEChERS法处理鸡肌肉, 利用1%乙酸-乙腈(V/V)和C18提取净化, 回收率范围为87.5%～102.4%。周剑等[45]选取C18、PSA、硅藻土、弗罗里硅土4种净化剂测定鸡肉中金刚烷胺, 结果显示PSA和弗罗里硅土的净化效果较好, 最后回收率可达88%。郭礼强等[46]测定禽肉中的金刚烷胺, 发现中性氧化铝和NH2的回收率较好, 分别为75.3%～84.5%和70.0%～87.6%。

2.2 仪器分析方法

食品中金刚烷胺的检测方法多样, 但目前食品中金刚烷胺的检测方法仍以仪器分析法为主。仪器分析法具有适用性广, 灵敏性高, 重复性好和准确性高等优点, 但前处理时间长, 检测设备昂贵, 需要专业人员操作且不能进行现场操作。传统的仪器分析方法有气相色谱法[47]、液相色谱法[48]和液相色谱-串联质谱法[49]等。近年来, 随着色谱与质谱技术的发展, 高分辨质谱因其能提供更准确的定性和定量分析结果, 成为金刚烷胺类抗病毒药物残留检测新型技术。王珂等[50]建立液相色谱-四极杆飞行时间质谱法确定猪肉、鸡肉、鱼肉和牛奶中的金刚烷胺, 方法定量限为0.5～1.0 μg/kg, 方法灵敏度高。邹宇等[51]采用超高效液相色谱-飞行时间质谱法测定鸡肉组织中金刚烷胺残留, 确定金刚烷胺检出限为4.9 ng/g, 定量限为9.8 ng/g, 回收率为81.8%～96.3%。YAN等[44]通过超高效液相色谱结合高分辨率LTQ Orbitrap质谱法测定鸡肌肉组织中的金刚烷胺, 确定检出限为1.02 μg/kg, 定量限为3.40 μg/kg。表1列出食品中金刚烷胺的前处理方法和仪器分析方法。目前金刚烷胺检测方法中, 高效液相色谱-串联质谱法相较于高效液相色谱法和高分辨质谱, 准确度和灵敏度较高且价格适中, 因此食品中金刚烷胺的检测方法仍以液相色谱串联质谱法为主, 且检测限在0.02～10.00 μg/kg之间, 能较好的满足金刚烷胺残留检测分析方法的要求。

表1 已报道的食品中金刚烷胺的检测方法汇总表Tab.1 Summary of reported methods for the detection of amantadine in food

续表1,Tab.1 Continued

3 金刚烷胺的残留现状及安全性评价

3.1 金刚烷胺的残留现状

中国兽药行业起步于改革开放初期, 随着发展, 兽药行业的整体水平在不断提高, 大型养殖户用药趋于规范, 但仍有部分养殖户在利益的驱使下过量使用金刚烷胺。近年来, 各地监管部门对各种养殖产品进行兽药残留安全监督抽查, 结果显示金刚烷胺检出事件时有发生。YAN等[44]测定北京超市中的100批次鸡肌肉中金刚烷胺, 结果显示3批样品金刚烷胺的残留量分别为4.25、37.30、86.00 μg/kg。崔乃元等[64]检测发现北京市海淀区1份鸡肉样品和1份鸭肉样品金刚烷胺残留量为3.5 μg/kg和2.1 μg/kg。WANG等[56]发现563批蜂蜜样品中, 2份样品含金刚烷胺。齐刚[65]对辽宁省北镇市12批鸡蛋进行检测, 结果表明2批样品中金刚烷胺残留为1.4 μg/kg和4.6 μg/kg。张玉昆等[61]发现市面上1批对虾(Penaeusorientalis)样品中金刚烷胺含量为4.7 μg/kg。郑伟云[66]对山东烟台长岛的海带检测后, 发现海带中金刚烷胺残留量叶体平直部>叶体凹凸部>假根和柄, 含量分别为64.92、54.14、48.72 μg/kg。胡巧茹等[59]通过高效液相色谱-串联质谱法对市场上66批次辣椒及辣椒制品检测, 结果显示9批鲜辣椒样品、3批干辣椒样品中检出金刚烷胺, 含量为3.1～22.7 μg/kg。

随着金刚烷胺的过量使用, 除部分地区畜禽产品中能检出金刚烷胺, 部分地区海水中亦检出金刚烷胺, 而水产品可通过海水积累金刚烷胺, 这些食品进入人体后将对人体产生不良影响。但目前国内对金刚烷胺的检测主要集中于畜禽产品, 对水产品及其他植物食品检测较少。鸡蛋中检出金刚烷胺, 说明金刚烷胺的稳定性强, 可通行亲代传递给子代。因此, 金刚烷胺的残留问题需引起人们注意。

3.2 金刚烷胺的安全性评价

由于金刚烷胺可通过食物链传递对人体造成危害, 国内外已有相关机构对金刚烷胺的使用和测定做出规定。2005年中国农业部发布560号公告禁止金刚烷胺类人用抗病毒药移植兽用, 以防为动物疫病控制带来严重后果。2006年, 美国食品药品监督管理局禁止金刚烷胺用于家禽养殖[11]。2013年日本厚生劳动省在进口食品监控计划中加入对中国产鸡肉中金刚烷胺的检查。

中国对食品中金刚烷胺残留风险评价研究尚处于起步阶段。孙海新等[67]调研发现, 部分肉鸡养殖户存在金刚烷胺滥用问题, 且养殖规模越小, 金刚烷胺的使用越无序。杨琳芬等[68]通过对禽肉和禽蛋中金刚烷胺进行风险评估调查研究, 结果表明, 在蛋禽和肉禽的养殖过程中均存在违法使用金刚烷胺的现象, 且一般养殖户样品中金刚烷胺检出率高于规模养殖户。任传博等[42]通过响应面法优化刺参中的金刚烷胺检测发现, 目前刺参样品中确实存在金刚烷胺残留风险。郑伟云[66]在金刚烷胺与藻类质量安全相关性研究中, 对金刚烷胺安全状态指数和残留量的风险系数分析, 结果显示, 在所采样月份和城市中, 各指标安全指数均小于1且风险系数为1.1 (小于1.5), 说明海带中金刚烷胺风险低。BERENDSEN等[69]利用柱转换液相色谱与串联质谱联用技术检测发现火鸡中残留金刚烷胺。XU[70]等采用超高效液相色谱-电喷雾正离子串联质谱法检测海水和海带, 结果表明, 海水和海带中均存在金刚烷胺且海带中金刚烷胺含量明显高于海水。说明海带可以在海水中积累金刚烷胺, 并通过食物链进行生物放大。