動物產品中萊克多巴胺的殘留檢測研究進展

李 苗，馬月姣，李建成*

(1.中國農業大學動物源性食品安全檢測技術北京市重點實驗室，北京 100193；2. 中國農業大學動物醫學院，北京 100193)

2019年6月，中國海關部門在查驗一批來自加拿大的輸華豬肉產品時檢出萊克多巴胺(Ractopamine, RAC)，動物性產品尤其是豬、牛可食用部分含有“瘦肉精”引發人們的熱議。2021年3·15晚會中河北滄州青縣被曝出當地存在大范圍的違規使用瘦肉精現象，再次使得關于RAC殘留檢測方法的研究備受關注。20世紀60年代，一種β-腎上腺素能受體激動劑藥物鹽酸克倫特羅，由美國Cyanamid公司首次研制，用于治療呼吸道疾病，因為能促進禽畜增加瘦肉率，1978年開始用于飼料研制。90年代初，添加于我國豬飼料中，1997年，在香港發生豬內臟中“克倫特羅”中毒事件，我國嚴禁在養殖中使用鹽酸克倫特羅[1]。RAC是第二代“瘦肉精”，一類毒性低于鹽酸克倫特羅的新型“瘦肉精”，代謝較快，檢測相對困難，曾在畜牧生產上被用來代替鹽酸克倫特羅使用[2]。RAC能促進動物機體營養再分配，加速蛋白質沉積及肌肉生長，抑制脂肪的合成，促進胴體生長與改善品質[3-4]。因為RAC還有增加肌肉量和肺活量的作用，某些運動員為使自己奪冠而刻意食用，被國際奧委會列為禁用藥物。同時，RAC的化學性質穩定，在烹任動物性食品時，并不能破壞RAC結構，食用含有RAC動物性食品時可能會引起急性中毒及四肢肌肉顫動，心律失常，血壓升高，長期食用可能誘發惡性腫瘤。

RAC在動物肝臟、腎臟殘留量高，肌肉中殘留量低，因此，以肉類為主的美國、澳大利亞、加拿大等國允許使用RAC。2011年我國工信部、農業部、商務部、原衛生部、國家工商行政管理總局、國家質量監督檢驗檢疫總局六部委發布聯合公告(2011年第 41 號)，要求即日起在我國境內禁止RAC的生產和銷售。然而我國畜禽肝臟、腎臟的消費量大，2020年我國農業農村部為進一步規范養殖用藥行為，根據《獸藥管理條例》有關規定，修訂并發布《食品動物中禁止使用的藥品及其他化合物清單》(農業部公告第 250 號)，禁止動物養殖中使用RAC。雖明令禁止，但“瘦肉精”事件仍頻繁發生。

1 RAC簡介

1.1 理化性質 RAC又名雷托巴安、舒喘靈、權萊克、金萊多巴、Paylean。化學名稱為4-[3-[2-羥基-2-(4-羥基苯基)-乙基]氨基丁基]苯酚(4-[3-[2-hydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)-ethyl]aminobutyl]phenol)，主要以鹽酸鹽(RAC·HCl)的形式存在，分子式C18H23NO3·HCl，分子量為337.83，密度1.189 g/cm3，化學結構如圖1所示，含有3個活性基團(堿性酚、對羥甲基酚和仲胺，pH分別為11.01、9.21、8.85)，屬于苯基乙醇胺類化合物。在RAC的結構中，主要的活性部位是伯氨基和酚羥基，乙醇胺基與細胞上β2受體結合后激活腺苷酸環化酶，使三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate, ATP)轉化成環磷酸腺苷(Cyclic adenosine monophosphate, cAMP)，活化蛋白、激酶，誘發動物體內一系列酶的磷酸化過程，從而實現機體營養再分配，有研究表明，細胞膜上的上β2受體可與RAC結合，提高動物皮下脂肪中cAMP濃度，抑制脂肪合成，促進脂肪分解[5]。常溫狀態下RAC呈白色或近白色結晶性粉末狀，化學性質穩定，分解溫度為165 ℃，因此一般加熱方式不能破壞其結構，可溶于水，其水溶液pH為9.4，易溶于甲醇、乙醇等有機溶劑，微溶于丙酮，皮膚接觸可發生過敏反應，在pH﹥7時以非離子化形式存在，易被乙酸乙酯有機溶劑作為萃取劑從水等溶液中萃取出來，該方法可用于待測樣品的前處理[6]。

圖1 RAC結構示意圖Fig 1 The schematic diagram of RAC structure

1.2 RAC殘留限量標準 世界各國在養殖業中對RAC的使用有不同的規定(表1)，國際食品法典委員會規定豬、牛的腎臟、肝臟、肌肉及脂肪中殘留限量分別為0.09、0.04、0.01 mg/kg；美國規定豬肉、豬肝臟、牛肉、牛肝臟殘留限量分別為0.05、0.15、0.03、0.09 mg/kg，火雞肌肉、肝臟中殘留限量分別為0.1、0.45 mg/kg；加拿大規定豬肉中殘留限量為0.04 mg/kg；中國、歐盟、日本、新西蘭禁止使用RAC為飼料添加劑或在動物飲用水中加入RAC，日本與新西蘭允許進口豬肉中含有RAC，最大殘留量均為0.01 mg/kg[7]。

表1 RAC殘留限量標準Tab 1 RAC residue limit standard

2 RAC檢測方法研究進展

我國是畜牧生產和消費大國，生豬產量占全球一半，即使如此，每年仍需要從國外大量進口，而進口豬及產品并不能保證其可食組織中沒有RAC。目前常用RAC檢測方法有高效液相色譜法[8]、超高效液相色譜-串聯質譜法[9]、酶聯免疫吸附法[10]、免疫層析法[11]、化學發光法[12]、電化學免疫傳感器檢測法[13]等。

2.1 RAC傳統儀器檢測方法 傳統儀器檢測方法多為高效液相色譜法、高效液相色譜-串聯質譜聯用法、超高效液相色譜-串聯質譜法、氣相色譜-質譜聯用法。

2.1.1 高效液相色譜法 高效液相色譜法(High performance liquid chromatography， HPLC)即采用合適的有機試劑將RAC提取出來，經過液-液萃取凈化和選擇適當的色譜條件(色譜柱種類、流動相、柱溫、室溫、激發波長、發射波長及進樣量)，使用色譜峰面積定量測定RAC。2016年Tang[8]建立以 Fe3O4磁微粒結合分子印跡聚合物(Fe3O4@MIPs)為吸附劑的HPLC-熒光(Fluorescence detection，FD)檢測方法，用于檢測豬肉樣品中RAC，LOD為0.05 μg/kg，LOQ為 0.17 μg/kg，回收率為 73.60%～94.50%(RSD<11.17%)，在0.5～100.0 μg/kg范圍內線性良好，該方法具有良好的重現性以及高靈敏度。2015年Ding[14]提出了一種快速的HPLC-紫外檢測(Ultraviolet，UV)方法，檢測豬肉樣品中 LOD為0.045 μg/g，LOQ為0.149 μg/g，在0.15～100.0 μg/g濃度范圍內建立了線性關系，回收率為80.3%～96.1%，RSD為4.1%，該方法靈敏度遠不如Tang所建立的方法。2021年Peng[15]開發了一種簡便的管內固相微萃取程序，用于在HPLC-UV分析前富集豬肉中的RAC，LOD為0.64 ng/g，LOQ為1.95 ng/g，回收率在85.2%～108.1%之間，線性范圍為2.0～800 ng/g，與常規樣品預處理方法相比，這種管內固相微萃取方法具有操作簡單，有機溶劑消耗低等優點，但靈敏度沒有Tang所建立的方法高，總的來說該方法相比于上述方法具有良好的回收率以及較廣的檢測范圍。

2.1.2 高效液相色譜-串聯質譜聯用檢測法 高效液相色譜-串聯質譜(High performance Liquid chromatography linked to tandem mass spectrometry，HPLC-MS/MS)檢測方法，以高效液相色譜為分離系統，質譜為檢測系統。2020年李麗珍[16]等應用HPLC-MS/MS建立豬肉中萊克多巴胺的殘留檢測方法，采用正己烷凈化實現基質凈化效果，節省檢測成本，檢測RAC的LOD為0.15 μg/kg，LOQ為0.25 μg/kg，線性范圍0.5～5 μg/kg，在豬肉中檢測RAC回收率為88%～99%(RSD<16.18%)，該方法靈敏度良好但方法的精密度還需改良。2018年Kyunghun Jeong[17]開發了一種LC-MS/MS檢測牛組織中的RAC，測得 LOD、LOQ分別為1.7 ng/g和5.0 ng/g，回收率為74%，該方法靈敏度、精確度及回收率在實際應用中不足夠。2018年Kaylee R[18]使用LC-MS/MS開發并驗證了豬肉中10種β腎上腺素能激動劑的檢測，該方法提取殘留物時間小于20 min，LC-MS/MS總運行時間為9.6 min，測得豬肉中RAC的LOD為0.2 ng/g，LOQ為0.7 ng/g，10種β腎上腺素能激動劑回收率均大于85%，相比于同年Kyunghun Jeong開發的方法具有良好的靈敏度。2017年Sun[19]提出了建立了一種采用免疫親和柱(IAC)凈化結合LC-MS/MS方法測定了豬肉及豬肝及魚肉中的RAC，LOD為0.009 μg/kg，LOQ為0.03 μg/kg，線性范圍0.05～25 μg/L，回收率分別為89.8%～99%、87.6%～91.5%、87.6%～96.1%，該方法相比于以上兩種方法具有良好的靈敏度和精密度以及良好的回收率。

2.1.3 超高效液相色譜-串聯質譜法 超高效液相色譜-串聯質譜(Ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)檢測方法具有分析時間短、靈敏度和選擇性更高的優點，使用非常廣泛。2019年Suo[20]開發了一種用UPLC-MS/MS，測得動物產品血粉中RAC的檢測限(Limit of detection，LOD)為0.32 μg/kg，定量限(limit of quantification，LOQ)為1 μg/kg，線性范圍為2～200 ng/g，在各類血粉中回收率為76.6%～98.6%，相對標準偏差(Relative standard deviation，RSD)<14.8%。2020年Cao[21]等開發了制備了4-苯乙烯磺酸鈉官能化聚丙烯腈納米纖維墊(SS/PAN-NFM)作為96孔板固相萃取吸附劑，結合UPLC-MS/MS檢測豬肉中RAC，LOD為0.24 μg/kg，LOQ為0.8 μg/kg，線性范圍為1～100 μg/kg，回收率為91.4%～111%(RSD<11.9%)，該方法相比于Suo所建立的具有更好的回收率以及更高的靈敏度及精確度。2021年Wu[22]用超高性能液相色譜和高分辨率串聯質譜法(Ultra-performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry, UPLC-HRMS)通過直接編織法合成了一種具有高表面積的有機聚合物(PPOP)作為牛奶中RAC固相萃取新型吸附劑，洗脫液通過UPLC-HRMS分析。RAC的回收率為97.4%～106.8%，RSD為1.3%～5.1%，LOD為0.02 ng/g，LOQ為0.05 ng/g，線性范圍為0.05～250 ng/g，相比于上述兩種方法該方法表現出高靈敏度、高精確度以及很好的重現性。

2.1.4 氣相色譜-質譜聯用檢測法 氣相色譜-質譜聯用(Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)可分離尚未分離的色譜峰，定性能力高，可以明顯提高定量分析精度，但它的不足在于分析對象僅限于在 300 ℃左右可以汽化與離子化的樣品，在加熱過程中易于分解、極性太強的化合物不能直接檢測，需要進行酯化衍生處理才可進行檢測，若不能汽化或衍生化則不能采用此法。根據報道，用于檢測豬組織中RAC殘留量的GC-MS方法較少。2019年趙敏兒[23]通過優化提取條件，建立了氣相色譜-質譜法測定豬肝中RAC殘留量的分析方法，LOD為 2.0 μg/L，回收率為94.2%～108.2%，RSD為3.3% ～ 4.9%，線性范圍2～40 μg/kg。該方法回收率高，其準確度和精密度能滿足獸藥殘留分析檢測的要求。2017年Liu[24]建立了新型攪拌棒陣列吸附萃取(Stir bar sorptive extraction，SBSE)和GC-MS同時測定豬肉樣品中RAC，LOD為0.091 ng/g，LOQ為0.253 ng/g，回收率為85.7%～93.9%(RSD<10%)，線性范圍為0.5～100 ng/g，與趙敏兒建立的方法相比該方法靈敏度較高。RAC儀器檢測方法比較結果見表2。

表2 RAC儀器檢測方法比較Tab 2 Comparison of traditional instrument detection methods

2.2 RAC的快速檢測方法 相比傳統儀器檢測而言，快速檢測在短時間內就可進行大量初步篩查，快速檢測方法多為酶聯免疫吸附法、化學發光快速檢測法、膠體金免疫層析法、時間分辨熒光免疫分析方法。

2.2.1 酶聯免疫吸附法 因傳統檢測方法受凈化程序復雜，耗時耗力，儀器昂貴，需要熟練檢測人員等條件制約，如何快速簡便低成本的檢測RAC已成為近年來研究熱點。相比于儀器方法，酶聯免疫吸附劑法(Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)更加快速、簡便、靈敏。利用抗原抗體的特異性結合和酶的催化反應原理，根據酶標儀測定 OD450和四參數方程計算，判斷RAC的含量及檢測方法的靈敏度。2014年Zhang等[25]為了測定動物性食品(雞肌肉、豬腳、豬肌肉和豬肝)中RAC殘留量，利用RAC-BSA產生多克隆抗體和抗體在磷酸鹽緩沖液中具有較高的敏感性和特異性，建立一種快速dcELISA方法，測得IC50為0.6 ng/mL，LOD為0.04 ng/mL，靈敏度相對較高。近年來基因工程技術快速發展，單鏈抗體因具有制備周期短，成本低，易于大量制備而備受研究者青睞，2012年Dong等[26]根據雜交瘤細胞株構建了RAC單鏈抗體-堿性磷酸酶融合蛋白，并建立了化學發光酶免疫分析法檢測豬肉樣品，IC50為0.25±0.03 ng/mL，LOD為 0.02±0.004 ng/mL，線性范圍在0.05～1.45 ng/mL，雖然檢測范圍較小，但其靈敏度遠高于上述單克隆抗體與多克隆抗體建立的方法，且融合蛋白不與RAC類似物發生交叉反應。Han[27]于2018年建立了一種基于金納米顆粒的RAC等離子體icELISA，尿中LOD為0.35 ng/mL。2019年Peng[28]制備了針對RAC的特異性單克隆抗體(McAb)以此構建了一種新的ic-ELISA以檢測豬尿中的RAC殘留，IC50為1.15±0.037 ug/L，LOD為0.35 μg/L，同時回收率為96.7%～108.6%，變異系數低于6.8%，線性范圍在0.1～8.1 μg/L，靈敏度不如以上Zhang以及Dong建立的方法，但在實際樣品中進行了檢測應用并且回收率良好。

2.2.2 化學發光快速檢測法 化學發光法(Chemiluminescence，CL)是利用待測物濃度與化學檢測體系中的化學發光強度在一定條件下呈線性定量關系的原理，通過儀器檢測體系的化學發光強度，確定待測物含量。2012年Feng等[29]建立了測定RAC的流動注射化學發光分析方法，LOD為2.5 ng/mL，在最佳實驗條件下，RAC在4～800 ng/mL 線性良好。2015年刁雅潔[30]利用鎳-魯米諾流動注射化學發光體系，建立檢測β-興奮劑的方法，RAC的LOD為1.0×10-10mol/L， 檢測范圍為1.0×10-8～1.0×10-6mol/L，與馮婷的方法相比，穩定性較好。張召香等[31]利用不同胺分子對CdSe量子點電化學發光的增強作用不同，構建了CdSe量子點電化學發光傳感器并結合膠束掃集預富集技術，使量子點電化學發光信號增強6000倍， 從而建立了一種基于膠束反向掃集的毛細管電泳量子點電化學發光新方法，用于豬肉中RAC和克倫特羅的同時分離檢測，該方法對RAC的線性范圍為0.8～29.6 ng/mL，LOD 達到0.0968 ng/mL，與2012年Feng建立的方法相比，靈敏度提高了數倍。

2.2.3 膠體金免疫層析法 近年來膠體金免疫層析法(Immune colloidal gold technique，GICT)發展迅速，使檢測更加簡單、快速、特異、靈敏，不需要借助相關儀器，檢測效率能得到很大提高。其原理是膠體金標記的抗體與試紙條上的包被原或二抗在層析作用下發生特異性結合，從而使膠體金聚集形成肉眼可見的顏色。2009年Zhang等[32]建立了一種能同時快速檢測豬尿中克倫特羅和RAC的膠體金側流免疫分析法，僅需5 min即可通過顏色是否出現進行評價，在進行豬尿檢測時，RAC的LOD及IC50分別為0.10±0.01 ng/mL和0.71±0.06 ng/mL。2011年蔣蔚等[33]通過檸檬酸鈉還原法制備膠體金顆粒，基于膠體金免疫層析法制備快速檢測RAC的試紙條，用于檢測豬尿時，該試紙條在8～10 min內完成測試，LOD為 5 ng/mL，與Zhang建立方法相比，耗費時間久，靈敏度相對來說較差。2013年Jiang等[34]建立了同時檢測RAC與克倫特羅的膠體金免疫層析法，對RAC的 LOD為 2 ng/mL，需要時間為 5～8 min，此方法優于 2011年蔣蔚建立的方法，但與Zhang建立的免疫層析法的靈敏度相比較低，穩定性較好。

2.2.4 時間分辨熒光免疫分析方法 時間分辨熒光免疫分析方法(Time-resolved fluoroimmunoassay,TRFIA)是一種非放射性標記免疫分析技術，以釤、鋱、銪等三價稀土離子瀾系元素為標記物，代替熒光物質、同位素、酶、化學發光物質標記抗體，用時間分辨熒光儀測定在抗原抗體發生特異性反應時產生特定的熒光，從而推斷出抗原的濃度。2011年王超等[35]通過時間分辨熒光免疫分析方法，利用Eu3+標記RAC多克隆抗體，測定尿樣中的RAC，LOD為0.05 ng/mL，相比于ELISA 檢測方法，靈敏度更好，也有更高的穩定性。2017年李貞[36]建立了基于RAC-mAb的釤標記時間分辨熒光免疫分析方法，IC50與LOD分別為1.6 ng/mL和0.136 ng/mL，檢測范圍為0.39～12.77 ng/mL，此方法靈敏度優于化學發光法，也優于張禎等[37]建立的基于競爭雙標記時間分辨熒光免疫分析法(LOD 為 0.25 ng/g)，但與王超的分析方法相比，靈敏度相對較低。2018年向露等[38]建立同時測定豬肉與牛肉組織中克倫特羅和RAC的納米均相時間分辨熒光免疫分析方法，LOD為0.02 ng/mL，相比王超所用的時間分辨熒光免疫分析方法，不僅能同時檢測克倫特羅和RAC，靈敏度也更優。RAC快速檢測方法比較結果見表3。

表3 RAC快速檢測方法比較Tab 3 Comparison of rapid RAC detection methods

2.3 生物傳感器技術 免疫傳感器是將高靈敏度的傳感技術與特異性免疫反應結合起來，用以監測抗原抗體反應的生物傳感器。表面等離子共振(Surface plasmon resonance, SPR)免疫傳感器作為生物傳感器的一種，以抗體為識別元件，將光敏管作為換能器的光學傳感器，無需對樣品進行標記、靈敏度高、能實時動態檢測，已經廣泛應用于制藥、生命科學和生物化學的各個領域。2017年Wang[39]以RAC為檢測對象，使用一抗開發了一種無標記的間接競爭性表面等離子體共振(SPR)免疫傳感器，LOD為0.09 ng/mL，線性范圍為0.3～32 ng/mL，此方法靈敏度、準確度都較高，并且在豬尿中回收率為101.8%～106.6%。2016年張媛媛等[40]以改性殼聚糖包埋固定羧基化多壁碳納米管和菜克多巴肢抗體，構建新的免疫傳感器用于RAC的檢測，線性范圍為0.05～4.05 ng/mL，LOD為0.08 ng/mL，并且對豬肉、羊肉、牛肉、雞肉樣品進行檢測，回收率為96.0%～102.0%，不僅靈敏度高而且準確度和精密度好。

2014年周妮等[41]成功的構建了RAC適配體電化學生物傳感器，電化學適配體生物傳感器是由固定了適配體的電極和電化學活性識別元素構成，該方法線性范圍為0.5～100 ng/mL，LOD為0.1 ng/mL，反應時間為15 min，并且周妮對同一濃度的RAC利用該方法重復檢測了7次，其峰電流值RSD值為3.8%，該方法有良好的重現性，但沒有應用到實際樣本中進行檢測。

2017年He等[42]以殼聚糖為穩定劑，在等離子體輻照下合成了一種基于殼聚糖金納米顆粒的電化學免疫傳感器，電化學免疫傳感器作為免疫傳感器的一種是將免疫分析與電化學傳感技術相結合而構建的一類新型生物傳感器，應用于痕量免疫原性物質的分析研究。其建立的方法檢測RAC的LOD為2.27 pg/mL，檢測范圍為0.01～5 ng/mL，并且對豬尿進行了樣品檢測，回收率為93.0%～103.2%，穩定性好，靈敏度比其他檢測方法高出近百倍，可用于痕量RAC的超靈敏檢測。2020年Gu等[43]制備了GCE/GNP/RAC電化學免疫傳感器，并在豬肉、豬脂肪及豬肝中進行RAC殘留檢測，檢測范圍為1～7000 ng/mL，回收率為87.6%～103.3%(RSD<14.6%)，LOD為0.1 ng/mL，該方法相比于上述方法檢測范圍廣，并且可應用于多種基質。RAC生物傳感器檢測方法比較見表4。

表4 RAC生物傳感器檢測方法比較Tab 4 Comparison of RAC biosensor detection methods

3 小 結

如今，創新并完善RAC的檢測方法來有效地監控其非法濫用，保障人民的食品安全是一項非常緊迫的任務。以上所述檢測方法，在實際檢測過程中可根據不同方法的優缺點以及預備應用地點，結合其長處來使用，不可完全互相取代，如使用免疫檢測方法進行大量樣品的現場初步篩查，再用超高效液相色譜-質譜法等儀器方法對初篩結果進一步確證。目前RAC較先進的檢測方法，大多數與生物學結合，具有精確、靈敏、智能、新穎等優點，但此類方法多數操作難度大，專業性較強，成本較高，在實際操作中較難施展，可根據其現有方法優缺點對其加以修飾改進，突出方法的簡便性、高效率、低成本與環保度，在實際應用中保證其檢測結果，保障人們的飲食安全。