典型抗生素在土壤-生菜系统和市售牛奶中的残留及其风险评价

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抗生素在保障人类健康和促进畜牧业发展发面发挥着重要作用,但是由于其过度使用所引起的食品残留和环境污染问题日趋受到关注。抗生素通过人体直接用药,在土壤-植物系统和动物源性食品中的残留,进而通过食物链在人体内富集,对生态系统和人类健康造成极大的潜在风险。因此了解土壤中典型抗生素的植物积累规律及毒性效应,评估土壤-植物系统和动物源性食品中典型抗生素残留的人体健康风险,探究抗生素引起的人体肝细胞毒性损伤机制,对了解和控制土壤-植物系统和动物源性食品中抗生素残留的风险和危害具有重要意义。本研究针对四环素和磺胺嘧啶两种典型抗生素,综合开展了蔬菜土壤盆栽实验、商品牛奶调查分析检测以及体外细胞毒性试验,以生菜这种代表性生食蔬菜为研究对象,研究比较了土壤-生菜系统中两种典型抗生素的毒性效应和吸收积累规律;以直接饮用的动物源性食品牛奶为研究对象,采样调查分析了市售牛奶中典型四环素类和磺胺类抗生素的残留情况;以人体肝细胞Huh-7为研究对象,探究了典型抗生素引起的肝毒性机制;最后对土壤-生菜系统和牛奶中抗生素的残留进行人体健康风险评价及其食品安全意义综合分析。取得主要的研究结果如下:(1)采用土壤盆栽实验研究了不同浓度土壤四环素、磺胺嘧啶以及二者复合污染情况下,其对生菜的地上部生物量、光合参数(净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度)和相对叶绿素含量的影响,测定了不同处理情况下四环素和磺胺嘧啶在生菜中的吸收积累情况。结果表明,土壤四环素污染对生菜生长的影响表现为低浓度(10 mg·kg-1时)促进,高浓度(50 mg·kg-1时)抑制的现象,而磺胺嘧啶则在低浓度时(5 mg·kg-1)就对生菜生长产生抑制作用。抗生素对生菜生长的抑制作用主要表现在降低了生菜的气孔导度及相对叶绿素含量,使生菜净光合速率降低,地上部物质量下降,抑制生菜生长。三种抗生素处理对生菜生长的抑制作用表现为四环素磺胺嘧啶复合处理>磺胺嘧啶处理>四环素处理。生菜中积累的抗生素浓度均随土壤抗生素浓度的升高而升高,且在生菜中的积累能力表现为磺胺嘧啶>四环素。与单一土壤四环素、磺胺嘧啶处理相比,二者复合处理增加生菜对四环素和磺胺嘧啶的吸收。(2)采用商品采样调查分析实验研究了市售不同品牌和类型牛奶中14种典型抗生素的残留情况。结果表明,牛奶中抗生素的检出浓度表现为四环素类>磺胺类,四环素类抗生素中四环素检出率最高,磺胺类抗生素中磺胺嘧啶检出率最高。牛奶中抗生素的主要残留种类有四环素、土霉素、米诺环素和磺胺嘧啶,其中磺胺嘧啶的平均浓度最高(1.8μg·L-1)。因牛奶品牌和类型的不同,抗生素主要残留种类与残留量均不同,与普通巴氏鲜奶和常温保存纯牛奶相比,高品质巴氏鲜奶在五种品牌中有较高的抗生素残留。(3)采用体外细胞毒性试验研究比较了不同浓度典型抗生素细胞培养液暴露下人体肝细胞Huh-7的细胞活力、乳酸脱氢酶(LDH)、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)的活性。结果表明,在0-10 mg·L-1浓度范围内,随着四环素和磺胺嘧啶浓度的升高,Huh-7细胞外的SOD活性下降,而LDH、ROS、MDA、ALT和AST含量则显著升高,四环素和磺胺嘧啶导致肝细胞产生了细胞膜损伤和氧化应激损伤,引起了肝细胞毒性损伤,且毒性大小表现为四环素>磺胺嘧啶。(4)通过对生菜、牛奶等代表性食品中抗生素残留情况的人体健康风险评价,模型计算结果表明,仅通过土壤-生菜食物链摄入四环素和磺胺嘧啶对人体健康产生的风险较低,其健康风险在土壤抗生素浓度较低时表现为四环素高于磺胺嘧啶,浓度较高时则相反,土壤抗生素复合污染风险高于单一污染。所调查市售牛奶中四环素类和磺胺类抗生素的残留浓度均远低于国家食品安全限量标准浓度,通过饮用牛奶摄入的四环素类和磺胺类抗生素对人体健康的风险较小。但基于抗生素的肝细胞毒性结果,尽管其食品中含量不超标,但被摄入人体后在消化系统内的积累还是会对人体健康造成损害和威胁食品安全。
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