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中科院上海有机化学研究所刘文领衔的课题组立足于国内生物产业的现实需求,结合该所在化学合成方面的优势,致力于化学的理念促进现代生物技术的合理运用。他们与华东理工大学教授张嗣良等合作,在国家“863”项目“红霉素发酵工业用菌种改造和过程优化控制技术”中取得了重要突破,获得了一批具有自主知识产权、质量和产量得以明显提升的新型红霉素生产重组菌株。目前该成果已在湖北东阳光生化制药有限公司成功地进行了放大和试生产,其潜在经济、社会效益显著。在人类与致病微生物的斗争历史上,以抗生素为代表的微生物药物起到了至关重要的作用。红霉素是一类广泛使用、用于治疗革兰氏阳性菌感染的广谱大环内酯类抗生素。其临床应用领域的扩大和以阿奇霉素、罗红霉素、克拉霉素等为代表的新型半合成红霉素的出现,快速拉动了红霉素原料药的生产需求。过去几年,国际抗生素的市场规模大约在350亿~380亿美元之间,2012年有望达到450亿美元。据西方经济学家预测,2010年红霉素系列产品的全球市场总规模达70亿美元以上,市场前景乐观。抗生素发酵生产本身是高耗能产业,存在环境污染等问题,发达国家近年来正逐步把抗生素原料药的生产转移到中国等发展中国家。目前,我国是世界上红霉素生产和出口的第一大国,年产量超过7000吨。刘文介绍,由于许多抗生素具有十分复杂的化学结构,采用化学方法大量合成往往需要繁杂的工艺途径和苛刻的反应条件,在制药工业上的实际应用价值相当有限。采用微生物发酵是获取药用抗生素原料的主要途径,而我国作为世界上原料抗生素的主要生产大国,发酵单位偏低、产品质量偏低、缺乏自主知识产权的新型抗生素药物等一系列原因却严重制约了这一产业的发展。自红霉素作为一种广谱抗生素药物进入临床以来,以提高其产生菌种发酵单位为目的的遗传育种工作一直未曾停止。由于对微生物次级代谢产物生物合成的机制了解不多,常规诱变选育的方法存在周期长、效率低和随机性大的缺点,近年来在红霉素高产菌株的筛选方面收效不大。随着分子生物学技术的发展,国际上在红霉素产生菌种的基因工程改造方面进行了诸多尝试;然而,这些研究主要集中在与红霉素产生相关的底物供应或限制因素的改进方面,并未就红霉素生物合成的次生代谢途径做特异性的遗传修饰,因此,在解决红霉素生产中经常面临的有效组分偏低等问题时,缺乏有效的针对性。作为中科院“百人计划”、国家杰出青年基金获得者,自2007年以来,刘文带领课题组以包括红霉素、阿维菌素、林可霉素、泰乐菌素和螺旋霉素等大宗抗生素产品为对象,就我国抗生素原料药产业普遍存在的问题进行了分析,提出了以组分优化为切入点、采用遗传操作来控制体内合成的化学反应,从而改善产品质量和产量的研究思路。基于红霉素各组分结构的差异和相互转化的化学本质,他们运用组合生物合成技术的方法和原理对红霉素工业用高产菌株进行了针对性的遗传改良。通过发酵过程中后修饰酶的表达比例调整,他们将无效副产物组分B和C几乎完全转化为有效组分红霉素A,从而在提高了产品质量(基本消除主要的副产物)的同时,有效地提高了产品的产量达25%左右。部分研究成果发表在国际著名学术刊物《应用和环境微生物》上,引起国内外同行的关注。有关重组菌株在华东理工大学的协助下完成了中试,已在湖北宜都东阳光生化制药有限公司进行了放大和试生产,具备了工业化生产的价值。据厂方估计,相关生产技术若能得以推广使用,每年所产生的经济效益将达10亿元以上。这一重要成果还获得了上海市科技进步奖一等奖,并申请国家专利4项。有关专家认为,其在红霉素发酵工业方面的应用,将明显改善产品质量、简化下游纯化工艺;同时,缓解企业在环境污染方面所面临的压力。“抗生素在微生物体内的合成其本质是化学问题,化学过程和机制的解析可以使生物学技术的运用找到合适的目标并发挥更大作用。”刘文表示,“以上是我们构建的第一代红霉素生产重组菌株,主要侧重于品质(组分优化)的提升。目前我们侧重于产量提高的第二代重组菌株已完成中试,结合前两代优势、综合提高质量和产量的第三代重组菌株完成了小试,初步数据表明效果明显。”作为上海有机所开展红霉素菌种遗传改造工作的最初建议者,中国科学院院士戴立信高度关注面向国家重大需求的科学研究。“以汪猷先生为代表的有机所老一辈科学家早在上世纪50年代就开展了抗生素的研究工作,并在实际生产中得到应用,解决了当时有和无的问题。我国现在已经成为红霉素第一生产大国,对于技术创新的需求尤为迫切。”他思路非常清晰,“我听了刘文教授关于生物合成的学术报告后,又了解了一些红霉素生产企业的现状和需求,感觉在生物技术中融入化学的理念,应该有可能解决一些生产中的瓶颈问题并产生不错的效果。”“这是有机所在知识创新过程中,在面向国家需求、立足原始创新方面所做的一件有重要意义的研究工作,充分体现了学科交叉的优势。”中科院上海有机所所长丁奎岭表示,“我们以化学的思想促进生物技术的应用,以提高大宗医药抗生素产品的产量和质量为研究目标,所要解决的关键问题在抗生素生产中具有普遍意义。红霉素工业用生产菌种的遗传改造取得的系列创新技术在生产中成功实施,预示着这样的理念在其他抗生素发酵生产中将有着普遍的推广意义,有利于促进我国传统抗生素生产行业整体技术水平的提升。”
气相色谱-串联质谱检测水产品中氯霉素残留量关键词:氯霉素;气相色谱-串联质谱;残留量;水产品 氯霉素 ( Chloramphenicol,以下简称CAP),是1947年从委内瑞拉链霉菌的培养滤液中分离出的结晶性抗菌素,是第一个采用化学合成法生产的抗生素,具有广谱抗生素的特点,对多种病原菌有较强的抑制作用。在水产养殖业中,常用氯霉素治疗各种传染性疾病, 但同时也带来了水产品中氯霉素残留的严重问题。研究表明,氯霉素有严重的毒副作用,能抑制人体骨髓造血功能,引起人类的再生障碍性贫血、粒状白细胞缺乏症、新生儿、早产儿灰色综合症等疾病,低浓度的药物残留还会诱发致病菌的耐药性。因此,氯霉素残留问题已引起国际组织和世界上许多国家和地区的高度重视,欧盟、美国等均在法规中规定CAP残留限量标准为“零允许量”,即不得检出。目前常用GC-ECD、HPLC-UV、ELISA、GC-MS等仪器进行氯霉素残留量的检测,本实验采用串联质谱作为检测器,是最为先进的技术,可提高氯霉素定性与定量的准确性,二级质谱相对于一级质谱,其抗干扰能力更强,可有效消除单级质谱的离子信息少的问题,对样品前处理的要求教低,可准确反映样品中氯霉素的残留量。本次实验采用气相色谱-串联质谱法测定鱼肉中氯霉素,其灵敏度、稳定性、准确度均较高。1材料与方法1.1 材料1.1.1 试验对象:鱼肉组织。1.1.2 主要试剂与材料:乙酸乙酯、正己烷、甲醇、乙腈(Fisher Scientific公司,色谱纯);BSTFA(衍生化试剂-Supelco);C18固相萃取柱(安捷伦公司);氯霉素标准(SIGMA-ALDRICH)1.1.3 主要仪器:气相色谱—质谱联用仪(配电子轰击离子源,安捷伦公司);均质机(IKA);离心机(天美);固相萃取装置([font
0.9940。河豚鱼中的8种抗生素和鳗鱼中林可霉素、红霉素、泰乐菌素、吉它霉素方法检出限(LOD)为2.0 μg/kg;鳗鱼中螺旋霉素、竹桃霉素、交沙霉素、替米考星方法检出限(LOD)为5.0µg/kg。回收率在75.4%~124.0%之间。八种大环内酯类抗生素重复性相对标准偏差(RSDr)在1.34%~5.79%之间,再现性相对标准偏差(RSDR)在6.20%~15.27%之间。可以用于河豚鱼和鳗鱼中8种大环内酯类抗生素残留检测的高效液相色谱-串联质谱方法的定性和定量。河豚鱼和鳗鱼在中国有着悠久的食用历史,营养丰富。由于目前中国的河豚鱼和鳗鱼主要是养殖的,在养殖过程中不可避免使用抗生素用于保护鱼体正常生长。养殖用药主要是林可霉素、竹桃霉素、红霉素、替米考星和泰乐菌素等,该类抗生素通过羟基以苷键与去氧氨基糖或二甲氨基糖缩合成碱性苷,作用于细胞核糖体50 S亚单位,阻碍细菌蛋白质合成,有较强的抗菌活性。曾广泛应用于食用动物作为预防和治疗用药,而通过食用途径进入人体,导致中毒,甚至死亡。世界各国对抗生素药物残留均有严格的限量要求,欧盟已限制在供食用动物中的饲料中使用,中国也有相应的要求。近年来,日本、韩国针对河豚鱼以药物残留为借口相继对中国河豚鱼实行贸易技术壁垒,限制和排斥中国河豚鱼出口。因此,为破解该类壁垒、促进出口,一种高灵敏度的测定河豚鱼和鳗鱼中大环内酯类抗生素的多残留方法是十分必要的。林可霉素等抗生素的吸收光谱多在紫外末端区,缺乏可用的特征紫外吸收区位。已见报道的文献中,主要分析方法有微生物法、荧光光度法、紫外分光光度法、气相色谱、薄层谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法(CE)和液质联用技术LC-MSn法法。在近期的文献报道中,测定大环内酯类残留,样品前处理大多采用缓冲溶液提取合固相萃取技术分析技术,采用液相色谱-串联质谱方法检测。这种技术灵敏度高、选择性和特异性好,能够对低浓度的样品进行很好的定性确认,已经成为食品和环境中污染物定性、定量分析的重要手段。文献报道的测定大环内酯类分析方法多应用于食品和动物产品,未见到同时适用于河豚鱼、鳗鱼的相关检测研究。在参考以上文献的基础上,建立用Tris缓冲溶液提取河豚鱼和鳗鱼中8种大环内酯类抗生素残留,Oasis HLB固相萃取柱萃取、净化,罗红霉素为内标,LC-MS-MS检测河豚鱼和鳗鱼中8种大环内酯类抗生素的新方法。该方法经过4年的推广使用,提取操作简单、回收率稳定、灵敏度高、选择性好,未发现不良反应,林可霉素、红霉素、泰乐菌素、吉它霉素检出限达到2.0µg/kg,鳗鱼中的螺旋霉素、竹桃霉素、交沙霉素、替米考星检出限达到5.0µg/kg,低于国际上该类药物残留限量的检测要求。1 实验过程1.1 主要试剂水,符合GB/T 6682,一级。甲醇、乙腈,色谱纯。甲醇溶液(2+3)。定容液:0.01 mol/L乙酸铵溶液+乙腈(17+3)。tris溶液:依次溶解12.0 g三羟甲基氨基甲烷(tris)和7.35 g氯化钙(CaCl2·2H2O)于1000 mL水中,用盐酸调节pH值为9。标准物质:林可霉素(CAS 7179-49-9)、竹桃霉素(CAS 7060-74-4)、红霉素(CAS 59319-72-1)、替米考星(CAS 108050-54-0)、泰乐菌素(CAS 74610-55-2)、螺旋霉素(CAS 8025-81-8)、吉它霉素(CAS 1392-21-8)、交沙霉素(CAS 16846-24-5)和内标物质罗红霉素(CAS 80214-83-1),纯度≥95%。2.0 μg/mL标准工作溶液:依次准确称取每种标准物质适量,用甲醇溶解至浓度为1.0 mg/mL的标准储备溶液;将标准储备溶液用甲醇逐步稀释为2.0 μg/mL的标准工作溶液。1.0 μg/mL内标标准溶液:准确称取罗红霉素适量,用甲醇溶解为浓度1.0 mg/mL的内标储备溶液;将内标储备溶液用甲醇逐步稀释为1.0 μg/mL内标标准溶液。测定河豚鱼用基质标准混合工作溶液系列:分别吸取1.0 μL、2.0 μL、5.0 μL、25.0 μL浓度为2.0 μg/mL的标准工作溶液,依次加入到相应的试剂瓶中,再分别加入20.0 μL内标工作溶液,用河豚鱼样品空白提取液定容至1.0 mL。配成内标物浓度均为20 ng/mL,林可霉素、竹桃霉素、红霉素、替米考星、泰乐菌素、螺旋霉素、吉它霉素和交沙霉素分别为2.0 ng/mL、4.0 ng/mL、10.0 ng/mL、50.0 ng/mL的四个浓度水平的测定河豚鱼用基质标准混合工作溶液系列。测定鳗鱼用基质标准混合工作溶液:分别吸取浓度为2.0 μg/mL的林可霉素、红霉素、泰乐菌素、吉它霉素标准工作溶液各1.0 μL、2.0 μL、5.0 μL、25.0 μL和螺旋霉素、竹桃霉素、交沙霉素、替米考星标准工作溶液各2.5 μL、5.0 μL、10.0 μL、25.0 μL,依次加入相应的试剂瓶中,再分别加