粘杆菌素(粘杆菌素A、粘杆菌素B)检测
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发布时间:2025-07-15 13:18:54 更新时间:2025-07-14 13:18:54
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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粘杆菌素(Colistin),也被称为多粘菌素E,是一种由多粘芽孢杆菌产生的多肽类抗生素。它主要包含两种密切相关的成分:粘杆菌素A(Polymyxin E1)和粘杆菌素B(Polymyxin E2),两者结构相似,主要区别在于脂肪酸侧链的长度(粘杆菌素A为6-甲基辛酸,粘杆菌素B为6-甲基庚酸)。粘杆菌素因其对多重耐药革兰氏阴性杆菌(如铜绿假单胞菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌)的有效活性,近年来在人类医学中的使用有所回升,同时它仍然是一种重要的兽用抗生素,尤其在畜牧业中用于治疗和预防肠道感染。然而,粘杆菌素的广泛使用也带来了细菌耐药性增加以及药物残留的风险,特别是在食品动物中的残留可能通过食物链对人类健康构成潜在威胁。因此,建立灵敏、准确、可靠的方法来检测食品(如肉类、水产品、牛奶、蜂蜜)、饲料、环境样品(如水、土壤)以及生物样本(如血浆)中的粘杆菌素A和B,对于保障食品安全、评估环境暴露、监测临床用药以及控制耐药性传播具有极其重要的意义。
粘杆菌素检测的核心项目是准确测定样品中粘杆菌素A(Colistin A)和粘杆菌素B(Colistin B)各自的含量或总量(通常以硫酸粘杆菌素计)。具体项目包括:
1. 定性检测:确认样品中是否存在粘杆菌素A和/或B。
2. 定量检测:精确测定粘杆菌素A、粘杆菌素B在样品中的浓度(通常单位为µg/kg或µg/L),或测定硫酸粘杆菌素的总量(常以粘杆菌素活性基质CAE计)。
3. 残留量监测:针对食品、动物组织、尿液、饲料等,检测其残留水平是否符合相关法规(如最大残留限量MRLs)要求。
4. 代谢研究:在药代动力学或环境归趋研究中,检测粘杆菌素及其可能的代谢产物。
粘杆菌素A和B的检测,尤其是痕量残留分析,高度依赖精密的仪器设备。主要仪器包括:
1. 液相色谱-串联质谱联用仪 (LC-MS/MS):这是当前粘杆菌素检测的“金标准”仪器。高效液相色谱(HPLC或UPLC)实现粘杆菌素A和B及其异构体的高效分离,三重四极杆质谱(QQQ)提供极高的选择性和灵敏度,用于定性和定量分析。
2. 高效液相色谱仪 (HPLC):常配备荧光检测器(FLD)或紫外检测器(UV)。由于粘杆菌素本身缺乏强发色团或荧光团,通常需要在分析前进行柱前衍生化(如邻苯二醛OPA、芴甲氧羰酰氯FMOC-Cl、丹磺酰氯Dns-Cl等),生成具有强荧光或紫外吸收的衍生物再进行检测。灵敏度通常低于LC-MS/MS。
3. 微生物学方法(如杯碟法、酶联免疫法ELISA):基于粘杆菌素对特定敏感菌株的抑菌活性(杯碟法)或抗原抗体反应(ELISA)进行定性和半定量分析。操作相对简单,成本较低,但特异性较差(无法区分A和B,易受干扰),灵敏度、精密度和准确性通常不如色谱方法,适合大批量样品的快速筛查。
4. 样品前处理设备:固相萃取装置(SPE)、氮吹仪、离心机、涡旋混合器、超声波提取仪、pH计等,用于样品的提取、净化和浓缩。
粘杆菌素A和B检测的流程主要包括样品前处理和分析测定两大关键步骤:
1. 样品前处理:
* 提取:常用酸性水溶液(如0.1%甲酸水溶液、三氯乙酸溶液)、酸性有机溶剂(如含0.1%-1%甲酸的甲醇/乙腈)或缓冲溶液(如磷酸盐缓冲液)来提取生物组织、食品、饲料、血浆等基质中的粘杆菌素。采用匀浆、涡旋、超声辅助等方式提高提取效率。
* 净化:由于基质复杂,提取液通常含有大量干扰物,必须进行净化。固相萃取(SPE)是最常用的净化技术:
* 阳离子交换柱 (SCX, WCX):利用粘杆菌素(多肽,带正电荷)与阳离子交换基团的相互作用进行保留和选择性洗脱,净化效果较好,适用性广。
* 亲水亲脂平衡柱 (HLB):基于反相和极性作用,对多种基质也有较好的净化效果。
* 分子印迹聚合物固相萃取 (MISPE):特异性更强,但成本较高。
* 浓缩/复溶:净化后的洗脱液通常需要氮吹或真空离心浓缩,然后复溶到初始流动相或衍生化反应体系中。
* 衍生化(仅限HPLC-FLD/UV方法):将净化浓缩后的样品与衍生化试剂(如OPA + 巯基乙醇、FMOC-Cl等)反应,生成具有强荧光或紫外吸收的衍生物。
2. 分析测定:
* LC-MS/MS法(首选方法):
* 色谱分离:通常使用C18或C8反相色谱柱,流动相为甲醇/乙腈-水(含0.1%甲酸或甲酸铵缓冲盐),采用梯度洗脱程序分离粘杆菌素A、B及其异构体。
* 质谱检测:采用电喷雾离子源(ESI),正离子模式([M+2H]²⁺ 或 [M+H]⁺ 离子)。选择母离子(如粘杆菌素A: m/z 585.8 [M+2H]²⁺, B: m/z 578.8 [M+2H]²⁺),进行碰撞诱导解离(CID),选择特征性子离子(如A: m/z 101.1, 202.9, 241.1等;B: m/z 101.1, 189.1, 241.1等)进行多反应监测(MRM)。利用标准曲线进行定量。
* HPLC-FLD/UV法:将衍生化后的样品进行HPLC分析,使用反相色谱柱分离衍生化产物,通过荧光检测器(激发/发射波长需根据衍生试剂优化,如OPA-F: Ex 340nm, Em 455nm)或紫外检测器(根据衍生物吸收峰,如FMOC衍生物~265nm)检测,外标法定量。
* 微生物学法:利用标准菌株(如大肠杆菌ATCC 25922),通过测量抑制圈大小(杯碟法)或吸光度变化(ELISA)与标准曲线比较,估算样品中粘杆菌素的活性浓度。
国内外均有针对粘杆菌素检测制定的标准方法或指南,以确保检测结果的准确性、可比性和合规性。主要标准包括:
1. 国际标准/指南:
* 欧盟:关于食品中兽药残留分析的委员会决议2002/657/EC(定义性能标准如CCα, CCβ)。欧盟参考实验室(EURL)会推荐或验证特定方法。
* 国际标准化组织 (ISO):如ISO 20678:2022《动物源食品中粘菌素A和粘菌素B残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》
* 国际食品法典委员会 (CAC):制定食品中的最大残留限量(MRLs),为检测提供目标限值参考。
2. 中国国家标准 (GB) 和行业标准:
* GB 31660.5-2019《食品安全国家标准 动物性食品中粘菌素残留量的测定 液相色谱-串联质谱法》
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证书编号:CNAS L22006
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