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用色谱分析法建立兽药残留分析方法的基本步骤

2020.3.30

近20年来,兽药(包括药物添加剂)在畜牧业中的应用日益广泛,但是兽药的使用无疑会导致动物体内药物的滞留或蓄积,并以残留的方式进入人体及生态系统。兽药残留对人类及环境的危害主要是慢性、远期和累积性的,如致癌、发育毒性、体内蓄积、免疫抑制、致敏和诱导耐药菌株等。动物性食品中的兽药残留已成为公认的农业和环境问题,因此对残留的监测与控制已经是目前国内外兽药研究、开发、使用和管理中的重要内容。

随着兽医学和兽药科学的迅速发展,经过十几年的积累,基于分析化学、药物化学、临床药理与毒理学以及管理科学之上的兽药残留分析已成为一门新兴学科,其中心任务是为动物和动物性食品中的兽药残留监控提供分析手段,内容包括食品残留(药物原形及代谢产物)的含量测定与结构鉴定(静态残留分析)以及组织分布与代谢(动态残留分析)。残留分析不仅是兽药残留研究和监控的重要基础,而且是兽药代谢、临床药理和生物药剂学等兽药理论及应用研究的必要手段。与药品分析不同,残留分析的特殊性和复杂性在于痕量、动态的待测物存在于复杂的生物样品中,在于将分析手段与兽药的理化性质、体内过程、存在状态以及药理毒理相结合,在于样品基质和待测组分的不确定性,所以分离和检测是残留分析的两个基本方面,高分辨率和高灵敏度是其发展的两大精髓。现代色谱和光谱技术,特别是20世纪80年代以来高效液相色谱、毛细管区域电泳、质谱、免疫分析及联用技术在残留分析方面的研究与应用取得了长足进展,利用这些技术可以测定ppb(10-9)~ppt(10-12)水平的残留组分。人们在努力改进残留分析效能的同时更注重提高分析效率、降低分析成本和减少环境污染。

色谱法是近代分析化学中发展最快、应用最广的分离分析技术,在化学、生物学等领域发挥着越来越重要的作用,并正发展成为一门新兴学科。现代色谱分析将分离和连续测定结合,也可以浓缩、分离、测定联用,对复杂体系中组分、价态、化学性质相近的元素和化合物进行分析。色谱分析仍是残留分析技术发展的主流。下面以色谱分析法为例说明残留分析方法建立的基本步骤。

1 文献检索

残留分析过程十分复杂,所用的操作方法、试剂和仪器较多,方法设计带有较多经验成分,所以无论是移植、改进或设计新的分析方法都具有较高难度。残留分析中极少存在可供直接移植使用的“标准方法”。文献检索通常仅能显示最适宜的分析方法,并提供样品处理、分离和检测方面的粗略信息。通过查阅文献可以对以往分析方法进行比较和借鉴,了解与方法设计相关的背景资料。这些工作对于研究者根据具体的试验条件调整、改进或新建立符合要求的分析方法都十分重要。设计全新的分析方法时,如针对新对象或采用新技术,可以从较早发表的化学合成文献得到待测物理化性质或分离方面的原始资料,或从具有相近结构或官能团化合物的分析方法中获得某些信息或启示。

通过查阅文献,除掌握有关分析方法研究与应用的动态和存在的问题之外,还需要了解以下内容:待测物的理化性质,如极性、溶解性、酸碱性、稳定性、熔点或蒸汽压、波谱学性质等;体内代谢过程,包括代谢产物、组织分布、排泄途径和药动学性质(生物利用度、t1/2、Vd、蛋白结合率);药理毒理学,如残留毒性、MPLs、WTD等。

2 建立测定方法

首先建立测定方法和线性范围,为各种后续工作提供分析手段,最后根据干扰和使用情况逐步确立测定条件和建立标准曲线。

多数兽药及其代谢产物属中等极性或较高极性化合物,不能直接进行GC(气相色谱)分离,HPLC是首选的测定方法,目前比较成熟和常用的检测器有紫外检测器(UVD)、荧光检测器(FLD)和电化学检测器(ECHD),要求待测组分具有紫外/可见或荧光发色团(共轭双键结构),或电化学活性基团。对绝大多数兽药而言,反相(RP)HPLC是标准的分离方法,操作方便,易获得尖锐的峰形和良好分离。根据待测物的极性或酸碱性,通过优化流动相的有机溶剂比例、pH、离子强度、离子对试剂和柱温达到分离目的。必要时可以改变反相色谱柱的类型,如C18、C8、交联聚苯乙烯等。<BR>GC有许多灵敏的选择性和通用检测器供选择,如氢火焰离子化检测器(FID)、电子俘获检测器(ECD)、氮磷检测器(NPD)、火焰光度检测器(FPD)和液相层析质谱仪(MS),但大部分兽药需经过衍生化使极性降低后才能进行分析。

3 建立样品处理方法

一般采用纯水作为样品基质进行预试,目的是了解液-液萃取(LLE)或固相萃取(SPE)条件、试剂干扰和回收率情况,然后再依次用空白样品和标准品添加样品进行研究。

提取与净化方法的选择决定于待测物的理化性质、样品基质的性质(水分、蛋白质和脂肪含量)、是否需要衍生化以及测定方法。无论最终用何种提取或净化方法,一般均包含专门或兼有的脱蛋白质、脱脂肪和脱水步骤,这些常见的基质成分会干扰分析过程、污染色谱柱和检测器。

HPLC测定中,溶解样品所用溶剂要与流动相互溶,最好与流动相接近,以免干扰色谱平衡,导致色谱峰变形或保留值改变。当RP-HPLC流动相中水的含量高于30%时,用纯甲醇和乙腈制备的终样品溶液进样会严重影响分离和峰形。

4 标准曲线

测定条件确定后,即可配制系列浓度的标准液制备标准曲线。至少设4个浓度,每个浓度水平设3次重复。制备标准曲线的浓度须涵盖样品可能的浓度范围,不进行外推计算。可以采用外标法或内标法定量。残留样品浓度波动范围和测定误差较大,宜采用标准曲线或回归方程计算含量。在使用过程中需每日对标准曲线进行校正。

5 稳定性试验

一般包括标准溶液和样品在贮存条件下的稳定性试验,如室温、冷冻和反复冷冻—解冻条件下的稳定性。

6 分析方法评价

为保证分析结果的质量,任何一种分析方法根据分析对象和要求都必须满足一定的效能指标,如准确度、精密度、灵敏度等。根据这些指标可以对分析方法的设计进行质量控制和评价,也便于不同分析方法间进行比较。

这项试验一般采用标准添加样品进行,是研究建立新分析方法的重要组成部分和试验依据。一般至少设立3个浓度(10、1、0.1MRL),每个浓度水平设4次重复,经统计处理后可以同时获得各种效能指标。

7 分析方法报告

    分析方法报告主要包括以下内容:

    7.1 概述 对象的分析方法发展现状及存在的问题。

    7.2 操作方法 稳定性试验方法,提取方法,净化方法,测定方法(分离方法、检测方法)。

    7.3 方法评价 标准曲线,回收率,变异系数,检测限,定量限,选择性。

    7.4 应用

    7.5 附件 标准品、空白样品、添加样品和实测样品的色谱图,参考文献。

8 分析质量监控

分析方法经过认证和采用后在应用过程中需用标准样品对分析质量进行定期检查,以监测可能引入的任何新的系统误差。绘制质量控制图是跟踪分析质量的常用方法。如果测量结果超出警告线(±2s)次,则应意识到分析过程可能出现问题,但不一定马上采取措施;若连续两次测量超出警告线,则必须调查原因;如果某次测定值超出警戒线(±3s)次,则分析过程可能发生失控,因此不能保证分析质量。若测定值持续地偏于平均值某一侧,则可能引入了系统误差。

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