基金项目:江苏农牧科技职业学院校级科研项目(编号:
NSF2021ZR06
);江苏省高校大学生创新创业训练计划项目(编号:202112806003Y)
作者简介:刘天和,男,江苏农牧科技职业学院讲师,硕士。通信作者:武彩红(1976—)
,女,江苏农牧科技职业学院教授,博士。E mail:caihongwu616@aliy
un.com收稿日期:2022 06 03 改回日期:2022 11 21
犇犗犐:10.13652/犼.狊狆犼狓.1003.5788.2022.80386[文章编号]1003 5788(2023)04 0055 06
Develop
mentofamatrixreferencematerialforamoxicillininlyophilizedbovinemilk刘天和
犔犐犝犜犻犪狀 犺犲 魏 宁
犠犈犐犖犻狀犵 武彩红
犠犝犆犪犻 犺狅狀犵 张 郁
犣犎犃犖犌犢
狌
刘秋慧
犔犐犝犙犻狌 犺狌犻(江苏农牧科技职业学院动物医学院,江苏泰州 225300
)(犆狅犾犾犲犵犲狅犳犞犲狋犲狉犻狀犪狉狔犕犲犱犻犮犻狀犲,犑犻犪狀犵狊狌犃犵狉犻 犪狀犻犿犪犾犎狌狊犫犪狀犱狉狔犞
狅犮犪狋犻狅狀犪犾犆狅犾犾犲犵犲,犜犪犻狕犺狅狌,犑犻犪狀犵
狊狌225300,犆犺犻狀犪)摘要:目的:为了给牛奶中阿莫西林残留分析提供量值溯源的依据,
同时也为保障国家和各地区牛奶中阿莫西林监测工作的有效实施及打击阿莫西林的滥用提供量值标准。方法:选取两头健康中产奶牛肌肉注射阿莫西林,药物自然代谢一段时间后采集含有目标药物阿莫西林的牛奶,通过真空冷冻干燥技术将其制成含有阿莫西林的牛奶基体标准物质。对制备好的牛奶冻干粉基体标准物质进行均匀性检验、
稳定性检验、定值、不确定度评估。结果:在均匀性检验中,获得的犉值<犉0.05,
表明制备的牛奶冻干粉阿莫西林基体标准物质均匀性良好;
在稳定性检验中,短期稳定性检验(25,4,-20℃;2周)和长期稳定性检验(4,-20℃;6个月)结果显示其稳定性良好;通过8家实验室对标准物质进行联合定值,最终定值结果为4.05μg/kg,总不确定度为0.2μg/kg
。结论:研制的牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质的均匀性、稳定性良好,可成为牛奶中阿莫西林量值溯源的载体,并能广泛应用于牛奶中阿莫西林检测的方法学验证与质量控制。关键词:基体标准物质;冷冻干燥;牛奶;阿莫西林;检测
犃犫狊狋狉犪犮狋:犗犫犼犲犮狋犻狏犲:Thisstudyaimedtoprovidethebasisofquantitytraceabilityfortheanalysisofam
oxicillinresiduesinmilk.Atthesametime,itcanalsoprovidequantitystandardsforensuringtheeffectiveimplementationofamoxicillinmonitoringinmilkandcombatingtheabuseofamoxicillininthecountryandregions.犕犲狋犺狅犱狊:Twohealthymiddle classdairycowswereinjectedwithamoxicillinintramuscularly.Afterthenaturalmetabolismofthedrugforaperiodoftime,themilkcontainingthetargetdrugamoxicillinwascollectedandmadeintomilkmatrixreferencematerialcontainingamoxicillinbyvacuumfreeze dryingtechnology.Theuniformitytest,stabilitytest,fixedvalueanduncertaintyevaluationofthepreparedmilklyophilizedpowdermatrixreferencematerialwerecarriedout.犚犲狊狌犾狋狊:Intheuniformitytest,the犉valueobtainedis<犉0.05,Theresultsshowedthatthepreparationofthestandardmilkpowderwashomogeneous;Inthestabilitytest,theshort termst
abilitytest(25,4,-20℃;2weeks)andlong termstabilitytest(4,-20℃;6months)showedgoodstability;Thereferencematerialswerejointlycalibratedby8laboratories,andthefinalcalibrationresultwas4.05μg/kg,thetotaluncertaintybeing0.2μg/kg.犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀:Thepreparedamoxicillinmatrixreferencematerialinmilkfreeze driedpowderhasgooduniformityandstability,whichcanbeusedasacarriertotracetheamountofamoxicillininmilk,andcanbewidelyusedinthemethodologyverificationandqualitycontrolofamoxicillindetectioninmilk.
犓犲狔狑狅狉犱狊:matrixreferencematerial;freeze drying;milk;amoxicillin;detection
阿莫西林(Amoxicillin,AMO)是一种常见的半合成广谱β 内酰胺类抗生素,是奶牛养殖中常用的一种抗生素,
对奶牛乳房炎有很好的效果,但随着阿莫西林的大量使用,加上养殖户不严格遵守休药期规定,引发了一系列的食品安全问题,其中最为突出的就是牛奶中阿莫
西林大量残留的问题[1]
。
近年来,中国基体标准物质研发速度较快,数量也在稳步增长,但与欧美国家差距仍然很大,尤其是动物源性食品相关的兽药基体标准物质数量较少,
被国家标准物质资源共享平台收录的仅39种[2-3]。其中乳制品相关的
基体标准物质数量更少,被收录的主要是关于亚硝酸盐、黄曲霉毒素、三聚氰胺等非法添加物的基体标准物质,兽
5
5FOOD&MACHINERY第39卷第4期总第258期|2023年4月|
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药相关的基体标准物质仅有两种且均为二级标准物质,分别为“牛乳粉中磺胺二甲嘧啶残留分析标准物质[GBW(E)100750]”和“牛乳粉中氯霉素残留分析标准物质[GBW(E)100752]”。杨赵伟等[4]进行了冻干羊奶中伊维菌素基体标准物质的研制,刘天和等[5]进行了羊奶冻干粉中恩诺沙星基体标准物质的研制。比利时/欧洲联合研究中心(JRC)近期收录了脱脂奶粉中土霉素基体标准物质,但总体来看,国内和国外乳制品相关的兽药基体标准物质数量上都是比较匮乏的,远远满足不了行业发展的需求[6]。研究拟开展牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质的研制,旨在为牛奶中阿莫西林残留分析提供量值溯源的依据,同时也为保障国家和各地区牛奶中阿莫西林监测工作的有效实施及打击阿莫西林的滥用提供量值标准。
1 材料与方法
1.1 仪器与设备
超高液相谱串联质谱仪:WatersXevoTMTQ S型,美国Waters公司;
真空冷冻干燥机:FD 1 80型,北京博医康实验仪器有限公司;
刀式研磨仪:GM200型,德国Retsch公司;
旋转蒸发仪:R200型,瑞士BUCHI公司;
高速冷冻离心机:5804R型,德国Eppendorf公司;
超纯水仪:Milli Q型,美国Milipore公司;
氮吹仪:N EVAP 24型,美国QrganomationAssociates公司;
漩涡混合仪:MIX 2500型,北京方正生物技术发展有限公司;
多管涡旋振荡器:VX Ⅲ型,安简(北京)科技有限公司;
超声波清洗器:KQ 800ES型,昆山市超声仪器有限公司;
酸度计:PB 10型,德国Sartorius公司;
20孔固相萃取装置:美国Waters公司。
1.2 材料与试剂
阿莫西林标准对照品:纯度≥98%,批号C1614003,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;
阿莫西林 d
4
内标:纯度≥96%,批号A634238,加拿大TRC公司;
阿莫西林钠:纯度≥98%,兽药字(2012)030016176,通过了QMS、EMS、OHSMS认证,河北远征药业有限公司;
甲醇、乙腈、乙酸:谱纯,赛默飞世尔科技(中国)有限公司;
正己烷:谱纯,北京迪科马科技有限公司;
无水乙醇、磷酸二氢钠:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;
HLBC18SPE柱:500mg,2.1mm×50mm,1.6μm,美国Waters公司。
1.3 标准物质制备浓度范围的选择
GB31650—2019规定,牛奶中AMO最高限量为4μg/kg。因此,将4μg/kg作为牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质的目标浓度,一方面可以对实测牛奶样品中的AMO含量进行界定,对于阳性样品作为一个量值标准;另一方面在进行牛奶中AMO含量检测方法学验证时,可将其作为一个质控标准,考察其准确度[7]。1.4 试验动物给药
选用自然代谢方式,通过对奶牛注射目标药物阿莫西林,使药物在动物体内自然代谢,药物自然代谢一定时间后收集含有阿莫西林的样品基质,然后进行基体标准物质的制备,药物代谢时间参照文献[8-9]。选择2头健康中产奶牛(体重700kg,日均产奶量40kg)肩胛前部的肌肉和臀部肌肉给药,注射剂量为7.1mg/kg,溶剂选择生理盐水。
1.5 牛奶的收集和保存
给药前将试验奶牛单独饲养,给药前3d每天上、下午各采一次牛奶,将所采集牛奶混装作为空白牛奶。空白牛奶需要进行阿莫西林含量检测和奶牛乳房炎检测,确定无阿莫西林残留和奶牛乳房炎症状后,第4天开始给药,连续给药3d。由于阿莫西林在奶牛体内消除快,半衰期短,所以必须在给药后较短时间内收集牛奶,第3天给药后15min立刻收集牛奶,上、下午收集的牛奶需分装,采集好的牛奶于-20℃冻存。将获得的含有目标药物阿莫西林的牛奶混合,并按GB/T22975—2008测得牛奶中阿莫西林含量为7.6μg/kg,然后使用空白牛奶将其稀释到4μg/kg。
1.6 牛奶的干燥处理
采用真空冷冻干燥技术对收集的牛奶进行干燥处理[10]。将采集的牛奶转移到锡纸盒(直径120mm,深度50mm)中进行冷冻干燥,冷阱温度为-80℃,真空度为10~20Pa,冻干时间为72h。
1.7 牛奶冻干粉的混匀与分装
采用刀式混合研磨仪以2000r/min粉碎15s,过0.9mm孔径筛,样品收集到干净的不锈钢容器中混匀2h,于-20℃密封贮藏备用。将样品分装于5mL的棕螺口瓶中,每瓶0.5g。棕螺口瓶全部用甲醇清洗,混匀分装过程需在洁净间完成,最终分装的样品总数为500份,于-20℃避光冷冻。
1.8 标准物质的均匀性检验
根据JJG1006—1994,当总体样本数少于500份时,抽取单元数不少于15份,当总体样本数大于500份时,抽取单元数不少于25份[11]。根据JJF1343—2012,标准物质的均匀性评价一般采用单因素方差分析法(犉值检测法)[12]。
1.9 标准物质的稳定性检验
稳定性检验一般包括短期和长期稳定性检验,稳定
65安全与检测SAFETY&INSPECTION总第258期|2023年4月|
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性检验需在均匀性检验后进行。稳定性评估一般采用
(经典)线性模型,对此模型中的特性量值而言,期望直线
的截距(
在不确定度范围内)等于该标准物质的定值结果,同时直线的斜率接近于零。犡表示时间,犢表示特征值,拟合成一条直线,通过比较狋0.95,狀-2×狊(β1)与|β
1|的大小判断是否稳定[
13]
。除了考察保存温度外还考察了运输条件,即利用快递将样品寄送到中国气候差异比较大的广州(
邮寄2d)、乌鲁木齐(邮寄2.5d)、哈尔滨(邮寄2.5d)3个城市,分别于25,-20,4℃贮藏14d
。根据二级标准物质最低要求考察标准物质的长期稳定性,考察时间6个月[14]
。
1.10 定值和不确定度评估
样品通过均匀性检验后,对其进行准确测量并对获得的数据进行系统的分析和处理即为标准物质的定buchi
值[
15-16]
。采用多个实验室使用一种或多种已证明准确性的方法联合定值(一般8个以上)。获得的定值数据需要用柯克伦(Cochran)准则判断其中的可疑数据,然后利用狄克逊法(Dixon)检验数据当中是否存在离值,如果存在可进行剔除,数据经处理后余下的正常数据求其平均值
[17]
。
2 结果与讨论
2.1 两个冻干参数的确定
2.1.1 共晶点温度工艺参数的确定 由图1可知,当温度为20~-10℃时,电阻值未发生明
显变化,表明溶液尚未开始冻结,当温度为-10~-19℃时,电阻值快速增大,并在-20℃后保持不变,表明从-10℃开始溶液中移动的带电离子逐渐减少,并在-19℃后基本消失,说明牛奶的共晶点温度大约为-19℃,为了使预冻完全,一般将预冻温度调至比共晶点温度低5~10℃,故将预冻温度设定为-30℃。
2.1.2 样品厚度参数的确定 选择3个厚度水平10,15,20mm进行比较,在-30℃预冷温度条件下对其进行冷冻。由图2可知,产品的含水量随物料厚度的增加而增加,
是因为相同条件下,物料厚度越大,传质阻力越大,
导图1 牛奶的共晶点
Fig
ure1 Theeutecticpointofmil
k图2 真空冷冻干燥中样品厚度对含水量的影响Fig
ure2 Effectsofdifferentmaterialthicknessesonwatercontentofmilkpowderinvacuumfreeze drying
致传质量减少,干燥效率降低,干燥就会不彻底。含水量较高,
为微生物的生长和酶促反应提供了良好的条件,影响产品的稳定性。因此,样品的最佳厚度为15mm,此厚度既可以保证较低含水量,又便于操作。2.2 标准物质的均匀性检验
均匀性是标准物质的基本属性,用于描述标准物质特征的空间分布特征,在标准物质的研制(生产)过
程中
必须进行均匀性评估,以证明其具有良好的均匀性[18]
。
根据JJF1343—2012,在置信区间为95%,犉0.05(14,30)=2.04。由表1可知,犉值=1.86<犉0.05(14,30),可认为牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质均匀性良好。2.3 标准物质的稳定性检验
2.3.1 短期稳定性检验结果 由表2可知,在95%置信水平下,标准物质在3个特定的温度下贮藏14d的短期稳定性良好。
2.3.2 长期稳定性检验结果 由表3可知,两种环境温度下|β1|<狋0.95,狀-2×狊(β
1),说明4,-20℃两个贮存温度下,6个月时间内牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质的稳定性良好。2.4 标准物质的定值
由表4可知,8家实验室测定的总平均值为4.05μg/kg
。2.5 标准物质的不确定度评估
将定值过程引入的不确定度与均匀性检验、稳定性检验引入的不确定度按照平方和开方的方法叠加可得到合成不确定度,记为狌CRM。合成标准不确定度乘以因子(该因子称为包含因子,记为犽)得出的不确定度为扩展不
确定度,也可称为总不确定度[19],记为犝。由表5可知,
合成不确定度
狌CRM,rel=
狌bb,rel2+狌lts,rel2+狌sts,rel2+狌char,rel槡
2≈2.70%;相对扩展不确定度(犽=2)犝rel=狌CRM,rel×犽=5.40%;扩展不确定度犝CRM=犝rel×
4.05=0.2μg/kg。7
5|V
ol.39,No.4刘天和等:牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质研制
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表1 牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质的均匀性检验结果
Table1 Homogeneitytestingofreferencematerialamoxicillininlyop
hilizedmilkμ
g/kg
组间方差犛21=0.78;组内方差犛22=0.90;犉值(犛21/犛22)
=1.86。表2 牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质短期稳定性检验结果
Table2 Short termstabilitytestingofreferencematerialamoxicillininlyop
hilizedmilk时间/d25℃,
广州样品1样品2样品3平均值-20℃,乌鲁木齐样品1样品2样品3平均值4℃,哈尔滨样品1样品2样品3平均值04.134.054.144.114.114.104.134.114.114.074.024.0714.014.084.024.044.074.104.084.084.054.014.004.0243.974.064.064.034.144.104.094.113.973.994.054.0074.104.114.084.104.064.054.104.073.984.024.064.0214
3.99
4.09
4.10
4.06
4.03
4.00
4.08
4.04
4.03
4.06
3.97
4.02
平均值
4.066
4.083
4.026
斜率犫1-0.0003365-0.0044322-0.0018612截距犫0
4.06974984.10504744.0356782狊
2
0.00168280.00032970.0007602狊(犫1)0.00364300.00161250.0024486狋0.95,狀-23.183.183.18狋0.95,狀-2×狊(犫1)
0.0115849
0.0051278
0.0077866
结论
|犫1|<狋0.95,3×狊(犫1)
,稳定|犫1|<狋0.95,3×狊(犫1)
,稳定|犫1|<狋0.95,3×狊(犫1)
,稳定表3 牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质长期稳定性检验结果
Table3 Long termstabilitytestingofreferencematerialamoxicillininlyop
hilizedmilk时间/月-20℃
样品1样品2样品3平均值4℃样品1样品2样品3平均值04.104.144.124.124.084.104.054.0814.084.104.074.084.064.014.054.0424.104.134.094.124.004.054.074.0444.094.084.094.094.094.064.094.086
4.14
4.08
4.07
4.10
4.11
4.02
4.04
4.06
犫1-0.00198280.0008621
犫04.10724.0578狊(犫1)0.00413280.0047687狋0.95,狀-2×狊(犫1)
0.0131424
0.0151646
8
5安全与检测SAFETY&INSPECTION总第258期|2023年4月|
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表4 牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质的定值数据
Table4 Thecertificationofreferencematerialamoxicillininlyop
hilizedmilk实验室
检测结果/(μ
g·kg-1)1 1
1 21 32 12 22 33 13 23 3平均值/(μ
g·kg-1)SDRSD/%总平均值/
(μ
g·kg-1)14.164.094.124.064.024.104.114.024.064.100.030.7624.114.054.064.024.003.973.963.993.
944.010.051.3634.064.124.084.114.064.124.114.054.074.090.030.6944.114.124.154.064.014.004.134.104.094.090.051.2854.013.963.914.114.064.083.943.913.953.990.081.8964.174.164.174.024.004.024.104.024.074.080.071.7474.054.074.104.024.053.993.973.953.974.020.051.298
4.06
4.01
4.05
4.09
4.10
4.05
3.97
3.99
4.06
4.04
0.04
1.08
4.05表5 牛奶冻干粉中阿莫西林标准物质的不确定度评估结果
Table5 Uncertaintyevaluatedofreferencematerialamoxicillininlyop
hilizedmilk不确定度来源不确定度计算式
不确定度值相对不确定度计算式
相对不确定度值/%
均匀性 狌bb=狊2
槡bb=
狊21-狊2
2
狀
槡
0.0925狌bb,rel=
犛bb
珚狓2.28短期稳定性狌sts=狊(犫1)·犡0.0510狌sts,rel=
狌sts
珚狓1.26长期稳定性
狌lts=狊(犫1)
·
犡0.0248
狌lts,rel=
狌lts
珚狓0.61
定值
狌char=
狊槡
狆=
∑狆
犻=1
(
犢犻-珚犢)2
狆(狆-1
)槡
0.0151狌char,rel=
狌char
珚狓
0.37
3 结论
通过对泌乳期的奶牛肌肉注射阿莫西林,药物通过自然代谢的方式进入牛奶当中,得到含有阿莫西林的牛奶阳性样品,
并对其进行均质、冻干、粉碎、过筛、封装。结果表明,试验制得的标准物质的均匀性和稳定性良好,其特征值为(4.05±0.2)μ
g/kg(犽=2)。目前,中国基体标准物质的研发与发达国家的差距较大,
具体表现在:各类标准物质的发展很不平衡,结构很不合理,标准物质管理和应用不协调,
主要集中在二级标准物质上。在动物源性食品相关兽药基体标准物质的研制上目前最大的难点仍然在稳定性检验上。后续将继续优化保存和冻干工艺,研发出更稳定的基体标准物质,争取达到国家一级标准物质的标准。
参考文献
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ol.39,No.4刘天和等:牛奶冻干粉中阿莫西林基体标准物质研制
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