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江苏省集约化养殖畜禽排泄物中四环素类抗生素残留调查

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维普资讯 http://www.cqvip.com 农业环境科学学报2008,27(3):1 177—1 182 Journal of Agro—Environment Science 江苏省集约化养殖畜禽排泄物中四环素类 抗生素残留调查 刘新程1,2,3董元华1,2,3,王辉1,2,3 (1.中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏南京210008;2.中国科学院南京土壤研究所一香港 浸会大学土壤与环境联合开放实验室,江苏南京210008;3.中国科学院研究生院,北京100039) 摘要:2005--2006年在江苏省范围内采集了181个集约化养殖场畜禽排泄物样品,用高效液相色谱对其中的四环素类抗生素残 留进行了检测 结果显示,土霉素(OTC)、金霉素(CTC)、美他环素(MC)、多西环素(Dc)在排泄物样品中的检出率分别为16.6%、 38.1%、18.8%、17.1%,残留量中位数分别在2.1l、11.96、3.07、4.63 mg・kg~.均以金霉素最高;在不同动物的排泄物中,牛排泄物中金 霉素的残留量比猪的要高,美他环素在鸡排泄物中的残留量较高;从区域上看,各区域之间药物残留量差异不显著。 关键词:土霉素;金霉素;美他环素;多西环素;畜禽排泄物;残留量 中图分类号:X835 文献标识码:A 文章编号:1672—2043(2008)03—1 177—06 Residues of Tetracyclines in Animal Manure from Intensive Farm in Jiangsu Province LIU Xin-cheng 一.DONG Yuan—hua ∞.WANG Hui 。。 (1.State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute fo Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China; 2.Institute of Soil Science,Chinese Academy 0f Sciences-Hong Kong Baptist University(ISSAS-HKBU)Joint Laboratory on Soil and Envi— ronment,Nanjing 210008,China;3.Graduate School,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China) Abstract:1 8 1 samples of animal manure were collected from intensive farm in Jiangsu province from 2005 to 2006,the residues of oxytetra- cycline(OTC),chlortetracycline(CTC),methacycline(MC)and doxycycline(DC)were determined by HPLC.The results reveal that percent ages ofdetection are 16.6%,38.1%,18.8%and 17.1%,the average residues are 2.11,11.96,3.07 and 4.63 mg・kg~for OTC,CTC,MC and DC respectively.CTC has the highest pollution load.In different kinds 0f animal manure.the residues of CTC in dairies are higher than in pigs,while the residues of MC were higher in chooks.The residues have no obvious diiference among diiferent areas. Keywords:oxytetracycline;chlortetracycline;methacycline;doxycycline;animal manure;residue 四环素类抗生素是由放线菌属产生的一类广谱 (MC)、多西环素(DC)应用相对广泛『21。当四环素进入 抗生素.均是氢化骈四苯的衍生物l11。由于其成本低 动物体内,经过代谢,将有50%~80%以原形或者代谢 廉、使用方便和副作用相对较小等原因,在畜牧养殖 物形式通过动物的粪便、尿液排出体外l31。这些抗生素 业中作为抗病药物、生长促进剂等添加于饲料中。目 将随着畜禽排泄物进入环境.从而造成土壤、水体等 前大约有8种四环素族抗生素作为人用和兽用药物。 的污染。2002年Kolpin等对美国河流中痕量有机污 在兽药领域,土霉素(OTC)、金霉素(CTC)、美他环素 染物的普查显示.抗生素已经广泛进入了水域环境 。 抗生素进入环境之后.会影响环境微生物种群.使耐 收稿日期:2007—08—19 药菌在环境中被诱发和散播.对环境和人体健康产生 基金项目:中国科学院知识创新工程方向项目(kzcx3一SW一435, 危害I5’63。畜禽排泄物是四环素进入环境的主要途径, KSCX2一Yw—N一51-02):国家“十一五”科技支撑计划 (2006BAD10B05);国家自然科学基金项目(40671093); 而且四环素类抗生素在环境中的半衰期很长l 71.因此 江苏省自然科学基金前期预研项目(BK2004219) 对畜禽排泄物中四环素含量的检测,对其进入环境后 作者简介 刘新程(1978一),男,博士研究生,主要研究方向为土壤 的行为.以及污染风险和生态毒性评价等都有重要意 环境化学。E—mail:xcliu@issas.ac.cn 通讯联系人:董元华E—mail:yhdong@issas.ac.cn 义。而结合国内外文献来看.关于畜禽排泄物污染的 维普资讯 http://www.cqvip.com

1178 刘新程等:江苏省集约化养殖畜禽排泄物中四环素类抗生素残留调查 2008年5月 报道多为以氮磷和病原菌的污染为主陬9/.残留抗生素 对细菌的影响时有报道[10,11】。抗生素的残留检测多是 在动物性食品中f2、 ,少量的环境样品(水、土壤)中也 有报道 .抗生素在畜禽排泄物中残留的调查却很少 见。本研究采用我们自己建立的针对畜禽排泄物中四 环素类抗生素的检测方法.对江苏省各地市进行了采 样、分析,为进一步研究四环素类抗生素在我国环境 中的残留与风险评价提供基础依据。 I.4.1标准溶液的配制 分别准确称取各种标准品,用甲醇配成500 mg. L 的储备液,一20℃避光储存。分别取各种储备液5 mL,混合,然后用甲醇稀释到50 mL.即为50 mg・L 的工作液。 1.4.2色谱条件 流动相为乙腈、0.05%磷酸水溶液,梯度洗脱程序 见表1。柱温30℃。紫外检测器:检测波长350 nm。进 样量:20 L。 1.4_3样品前处理 1材料与方法 1.1药品试剂 称取1.0 g排泄物样品于15 mL聚乙烯离心管, 加入1 mL提取液(甲醇:乙酸=49:1),涡旋1 min,再将 其放人超声波清洗器中超声30 min。取出后2 500 r・ 四环素类药物标样均购自中国药品生物制品检 定所。土霉素(OTC):92.4%;金霉素(CTC):95.3%;美 他环素(MC):90.1%;多西环素(DC):86.0%。 min 离心5 rain,将上层清液倒出。再重复提取2次. 将3次的提取液混合,经0.22 m的针式过滤器移人 进样瓶中,待测。 1.4.4相关参数的测定 将工作溶液逐级稀释至0.1、0.5、1.0、5.0、10.0 mg・L~,按照上述方法进样,进样量20 uL,求得各标 准物质的峰面积和不同浓度之间的线性关系。 2O8642O8642O2 甲醇和乙腈(色谱纯,购于美国天地公司),乙酸 (分析纯,购于南京化学试剂一厂),Milli—Q超纯水自 制。 1.2仪器设备 『1《 nnnnnnnnnnnn叭 高效液相色谱仪(Waters2695分离单元,配2996 紫外检测器.美国).低速台式大容量离心机(RJ— TDC一5A,无锡瑞江分析仪器有限公司),旋涡混合仪 (WH一2。上海沪西分析仪器厂有限公司),数控超声 波清洗器(KQ一600DE型,昆山超声仪器有限公司), 随机抽取1份样品.称取1.0 g.向其中加入50 mg・L 的工作溶液0.1 mL.静置。一20℃过夜。按照前 述前处理方法进行提取。共6个重复。测定并扣除未 添加标准物质样品中的残留量.计算回收率和检出 Milli—Q超纯水仪,0.22 m孔径针式滤膜,色谱柱 (Gemini C18,150 mmx4.6 mm I.D.,5 m),保护柱 (Gemini C18,4.0 mmx3.0 mm I.D.)。 1.3样品采集与储存 畜禽排泄物样品于2005年10月至2006年5月 采集于江苏省13个地级市,每市布点11~16个.共 181个样品。采集时注意各地猪、牛、鸡各类畜禽的比 例。采集的样品用1 000 mL聚乙烯塑料瓶封口冷冻 保存,实验室内于一20℃储存并尽快测定。粪便样品 采回后立即测定水分含量。 1.4试验方法 表1高效液相色谱梯度洗脱程序 昌8昌昌量8 8量昌昌8昌邑量邑 .n o。 2= 譬 = 2 图1四环素类抗生素色谱峰图 Figure 1 Chromatogram of 4 TCs Table 1 Gradient elution procedure of HPLC 维普资讯 http://www.cqvip.com 第27卷第3期 农 业 环 境科 学 学 报 限。相关数据见表2。 为了保证方法的重现性,每5个样品设重复1 个。每10个样品设添加回收实验1个,以保证样品批 处理间的分析质量。 所建立方法的回收率在49%~72%之间,结合国 外文献对环境样品中四环素类抗生素残留检测的方 法来看。本方法回收率尚属满意(见表3)。 1.5数据处理方法 种的分别占15.0%和3.9%,而4种全部有检出的有3 个样品,占1.7%。土霉素、美他环素、多西环素的残留 量中位数值在5 mg・kg 以下,而检出最多的金霉素 的相对含量也较大。中位数在11.96 mg・kg 左右(表 4)。 2.2畜禽种类对四环素类残留的影响 不同种类的畜禽。由于其生长状况、易感染病菌 种类以及对抗生素的代谢机理存在一定的差异。可能 会对排泄物中的抗生素残留数量有一定影响。表5列 出了不同种类畜禽排泄物中的各种四环素的残留量。 从数据中看出。3种动物的排泄物中各种药物均 有检出。其中土霉素检出率相差不大,金霉素的检出 率均相对较高。美他环素和多西环素检出率在不同种 类间差别比较大。美他环素在鸡的排泄物中检出率较 高,而多西环素在牛的排泄物中检出率很低。从残留 量上看。牛排泄物中的金霉素残留量较高。而猪排泄 物中除土霉素外其他药物的残留量都相对牛和鸡的 较低。而美他环素和多西环素在鸡排泄物中的残留量 较高。美他环素在鸡排泄物中的残留量和检出率都比 较高的现象需要引起重视。经过SPSS软件分别对每 实验数据采用SPSS10.0软件进行分析。样品中 各种药物残留量不符合正态分布,故其平均值采用中 位数表示:在对样品药物残留量与样品类型和地域分 布进行M—w非参数统计差异显著性检验时。未检出 样品按照方法检出限的1/2处理。 2结果与讨论 2.1样品中抗生素残留量 在检测的181个样品中,金霉素的检出率最高, 达到38.1%,其他依次为:美他环素18.8%,多西环素 17.1%。土霉素16.6%。其中样品中没有抗生素检出的 仅仅占了37.0%,检出1种的占42.5%,检出2种和3 表2仪器分析的相关参数 Table 2 Analytical parameters 表3国内外一些文献中四环素类抗生素在环境样品残留检测方法回收率 Table 3 Recoveries of TCs residue in environmental samples with different determination methods according some literatures 维普资讯 http://www.cqvip.com 1180 刘新程等:江苏省集约化养殖畜禽排泄物中四环素类抗生素残留调查 2008年5月 两种类型的排泄物残留量进行两独立样本M—w非 江苏省南北狭长,中间有长江和洪泽湖相隔,地 参数检验表明,牛排泄物中的多西环素残留量和猪、 区经济发展不平衡。以苏锡常为代表的苏南地区和以 鸡的有显著差异( <0.05),鸡排泄物中的美他环素残 徐连宿为代表的苏北地区经济指标差异很大。因此, 留量和牛、猪的有显著差异,牛和猪排泄物中金霉素 调查将江苏省划分为3个部分:苏州、无锡、常州为苏 的残留量差异极显著(表6)。造成差异的原因,可能 南地区,镇江、南京、扬州、泰州、南通为苏中地区,盐 与采样的年份禽类疾病比较严重,而美他环素在四环 城、淮安、徐州、宿迁、连云港为苏北地区。 素类抗生素中的抗菌性比较强有关。 表7列出了江苏省不同大区中畜禽排泄物的四 2.3不同地区四环素类残留的差异 环素类抗生素残留量数据。结果表明,从检出率来看, 表6不同种类畜禽排泄物样品中各种药物残留量 金霉素的检出率在各地区都是最高的,而且地区问差 M—W非参数检验的 值 别较大,其他几种抗生素的检出率在各地区差别不 Table 6 in Mann-Whitney Test of TCs residues in 大,但是浓度范围上还是差异比较大。传统药物土霉 different kinds of animal manure 素,在苏南发达地区残留浓度比其他地区低,但是相 对高效的多西环素和美他环素比其他地区稍高。但用 SPSS软件对不同区域残留量进行两独立样本M—w 非参数检验证明,各区域之间各种药物的残留量差异 均不显著(表8)。 表7不同地区畜禽的排泄物中四环素类残留数量 Table 7 Residues of TCs in animal manure in diferent areas 维普资讯 http://www.cqvip.com 第27卷第3期 农 业 环 境 科 学 学 报 1181 土霉素和金霉素的价格比多西环素和美他环素 要便宜很多.产量也要大些.成本问题可能是目前养 中的残留无论从检出率还是残留量上都值得重视。尤 其是金霉素检出率高达38%.残留量的中位数值也在 11.96 mg・kg~。如果畜禽粪便未经处理即排放到环境 中,可能对农田中微生物群落产生影响。因此应该重 视四环素类药物,尤其是残留比较普遍、残留量较大 殖业比较重视的一个问题。而土霉素已经长期使用, 尤其是一些经济相对发达的地区.其抗药性的逐渐产 生不可避免。将成本和药物的抗菌l生结合起来看,应 该是金霉素目前使用比较普遍的原因。 表8不同地区畜禽排泄物样品中各种药物残留量 M—w非参数检验的 值 Table 8 o/in Mann-Whitney Test of TCs residues in animal manure in different areas 3讨论 从江苏省范围来看.四环素类抗生素在畜禽排泄 物中的残留不容忽视。各地市的样品普遍有检出,而 且高残留的样品分散于各地。抗生素进入环境中的归 趋和危害已经成为全球性的热点研究课题.而对于抗 生素进入环境的重要源头之一的畜禽排泄物的管理 和监测以及建立相应的预警机制将是摆在我们眼前 的一项重要任务。 四环素类药物在环境中比较稳定.其半衰期长达 20 d到半年【l8】’其对环境和人类的长期效应尚待深入 评估。目前已经有了关于抗生素导致土壤环境中菌群 异常的文献报道ll 7l,因此如何处理抗生素的主要来源 一畜禽排泄物,必须得到相应的重视。 张劲强等㈣对四环素类药物的发光菌毒性研究 所得的数据表明,土霉素和金霉素的EC 分别为 64.32和6.11 mg・I_『 ,根据这个浓度.本调查的181个 样品中,土霉素残留没有超过EC卯的样品,而金霉素 有51个超过EC卯,占有金霉素检出样品的73.9%。而 Hailing—S6rensen在2002年的实验表明[51.土霉素对 底泥细菌的EC卯值在1.2 mg・L~。本次调查中,有18 个样品残留超过该值,占土霉素检出样品的60%。 由于各国抗生素环境残留的调查工作都处于开 始阶段,相关数据并不是很多,但是,从现有报道来 看,金霉素残留量多在0.1 mg・kg 以下[13,1 41.相比而 言,我们国家的残留要高很多。 4结论 本次调查的结果表明,四环素类抗生素在排泄物 的金霉素在环境中残留、归趋等方面的深入研究。 参考文献: [1]尤启冬.药物化学[M].北京:化学工业出版社,2004.185. 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1 1 82 刘新程等:江苏省集约化养殖畜禽排泄物中四环素类抗生素残留调查 2008年5月 for simultaneous determination of multi—tetracyclines residues in milk [J1l Food Science,2005,26(3):202-204. [13】Kay P,Blackwell P A,Boxall A B A.A lysimeter experiment to investi— gate the leading of veterinary antibiotics through a clay soil and com- pailson with field data fJJ.Environ Pollut,2005,134:333—341. [14】Hamscher G,Sczesny S,Hoper H,et ai.Determination of persistent re- tracycline residues in soil fertilized with liquid ma/lure by high-perfor- mance liquid chromatography with electrospray ionization tandem mass spectrometry[J1.And em,2002,74:1509—1518. [15】Simon N S.Loosely bound oxytetracyeline in riverine sediments from two tributaries of the chesapeake bay[J].Environ Sci Technol,2005, 39:3480—3487. [16】Loke M L,Jespersen S,Vreeken R.Determination of oxytetracycline and its degradation products by hish-performance liquid chromatogra— phy——tandem mass spectormetyr in manure—-containing anaerobic test systems[J].JofChrom B,2003,783(1):1 1-23. [17】Nygaard K,Lunested BT,Hektoern H,et al,Resistance to oxytetraey— cline, oxolinic acid and furazolidone in bacteria from marine sediments[J].Aquaculture,1992,104:31-36. [18】Thiele—Bruhn S.Pharmaceutical antibiotic compounds in soils[J].Plant Nute Soil Sci,2003,166:145—167. [19】张劲强,梁言,董元华,等.差向异构对四环素类药物的发光菌毒 性研究fJJ.毒理学杂志.2006,20(5):279—281. ZHANG]in—qiang,HANG Yan,DONG Yuan—hua,et a1.Toxicity fo tetracyclines nad their epi—isomers on the luminescent bacterium . Journal ofHealth Toxicology,2006,20(5):279—28 1. 

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