獸用抗生素殘留對微生物的影響及防治對策

喬 棟 劉隆勇 黃 璐

（1.山西省朔州市畜牧獸醫(yī)局，朔州 036002；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642；3.梅里亞動物保健有限公司，上海 200040）

養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用的獸用抗生素會被畜禽機(jī)體以原形和代謝產(chǎn)物形式隨著糞尿排入環(huán)境，并對環(huán)境生物造成影響。因此，本文首先介紹了養(yǎng)殖業(yè)中獸用抗生素應(yīng)用及排泄情況，然后綜述了獸用抗生素殘留對微生物的影響，包括對微生物種群數(shù)量、結(jié)構(gòu)和功能的影響，最后根據(jù)現(xiàn)實(shí)提出具體的防治環(huán)境中獸用抗生素殘留的措施，包括加強(qiáng)政府干預(yù)和法律法規(guī)建設(shè)、完善抗生素殘留檢測方法以及建立嚴(yán)格的管理體系、研制新的抗生素替代品等。

1 獸用抗生素應(yīng)用及排泄情況

隨著世界人口的不斷增加，以及人民生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對于肉、蛋、奶、皮毛以及水產(chǎn)品等的需求持續(xù)增加，畜牧業(yè)只有集約化規(guī)?；l(fā)展才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。畜牧業(yè)集約化規(guī)?；l(fā)展必然會增加動物疫病防控的風(fēng)險(xiǎn)和壓力，于是獸用抗生素被大量用于畜禽的疾病治療，同時(shí)獸用抗生素還以維持劑量長期添加于動物飼料中用于預(yù)防疾病和促進(jìn)動物生長，為促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展起了重要作用。1996年全世界獸用抗生素類飼料添加劑的用量占全部飼料添加劑用量的45.8%，抗生素總產(chǎn)量的70%左右用于畜牧業(yè)[1]。歐盟國家使用的獸藥主要是抗生素和殺寄生蟲類藥物，抗生素類獸藥約占所有獸藥用量的70%以上[2]。在丹麥，每年獸藥和飼料添加劑的消費(fèi)總量為165 t，其中100 t作為豬場的促生長調(diào)節(jié)劑，45 t為治療性藥物，10 t用于集約化漁場，11 t用于家禽的疾病防治[3]。德國養(yǎng)殖業(yè)每年處方藥物的用量達(dá)100 t，歐共體每年抗生素的消耗量達(dá)5 000 t，其中四環(huán)素類獸藥用量達(dá)2 300 t。每年美國用于動物的抗生素有92.5 t到196.4 t[4]。而我國自20世紀(jì)90年代初以來，抗生素在畜牧業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，近年來年平均消費(fèi)已達(dá)6 000 t，并集中應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)[5]。

據(jù)報(bào)道，抗生素?cái)z入后除少部分殘留在體內(nèi)，85%以上以原藥和代謝產(chǎn)物的形式經(jīng)由動物的糞尿排出體外，進(jìn)入生態(tài)環(huán)境[6]，并且在施用糞肥的土壤中長期滯留[7]。據(jù)調(diào)查在大型養(yǎng)殖場周圍的糞便、土壤、水體中都檢測到了高濃度的多種抗生素，牛糞含紅霉素0.73 mg/kg、拉沙里菌素和莫能菌素為4.87 mg/kg、金霉素和磺胺甲嘧啶3.973 mg/kg；豬糞含金霉素、磺胺塞唑及青霉素混合物133 mg/kg、泰樂菌素和磺胺甲噁唑89 mg/kg、金霉素37 mg/kg、桿菌肽鋅27 mg/kg、林肯霉素11 mg/kg；豬場污水中含12 μg/L斑伯霉素和1 400 mg/L的金霉素、磺胺甲嘧啶和青霉素的混合物。污水處理池中檢到紅霉素、羅紅霉素和磺胺甲噁唑濃度達(dá)6 mg/L，四環(huán)素、青霉素類抗生素的濃度達(dá)50 ng/L和20 ng/L[8]。國彬等（2011b）發(fā)現(xiàn)雞糞中的四環(huán)素類獸藥殘留（14.59 mg/kg）>喹乙醇（10.3 mg/kg）>磺胺類獸藥（3.44 mg/kg）>尼卡巴嗪（2.87mg/kg）>喹諾酮類獸藥（0.11 mg/kg）>氯霉素類獸藥（0.08 mg/kg）[9]。

2 抗生素對微生物的影響

2.1 微生物數(shù)量和結(jié)構(gòu)

影響微生物種類和數(shù)量的因素較多，如溫度、外界氣壓、微生物可利用養(yǎng)分等。由于獸用抗生素多為抗微生物藥物，隨畜禽糞尿進(jìn)入環(huán)境后能殺死或抑制土壤和水體等環(huán)境中某些微生物，從而影響環(huán)境中微生物群落的組成。不過吳銀寶等[10]的研究表明，在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，水體中恩諾沙星初始濃度的高低不會影響到水生微生物數(shù)量的變化，其原因可能與恩諾沙星在水環(huán)境中消失較快有關(guān)。試驗(yàn)中恩諾沙星在水體中的初始濃度為0.2～5 mg/L，主要原因?yàn)槎髦Z沙星是治療用獸藥，在采用《中華人民共和國獸藥典》規(guī)定的最大治療用量時(shí)，恩諾沙星在雞糞中排出的最高濃度為41～45mg/L[11]。但也有研究表明，恩諾沙星等抗生素經(jīng)動物排泄物進(jìn)入土壤環(huán)境后，對土壤微生物具有較強(qiáng)的效應(yīng)，對土壤微生物種群的數(shù)量和功能都會造成一定的影響[12]。

有關(guān)報(bào)道顯示，土壤經(jīng)不同濃度恩諾沙星處理后，雖然三大類微生物數(shù)量依然是細(xì)菌>真菌>放線菌，但各類微生物的數(shù)量均發(fā)生了較大的變化[13]。恩諾沙星的加入量為0.l mg/kg時(shí)土壤微生物數(shù)量比對照組有輕微或顯著的增加；但恩諾沙星的加入量為2～20 mg/kg時(shí)，土壤微生物數(shù)量呈顯著下降，這表明低量的恩諾沙星殘留可刺激土壤微生物生長，而高劑量的恩諾沙星殘留卻顯著抑制了土壤微生物的生長，而且抑制程度隨恩諾沙星加入量的增加而增強(qiáng)。恩諾沙星對土壤微生物數(shù)量的影響為細(xì)菌>放線菌>真菌，在砂質(zhì)土壤中的影響明顯高于粘質(zhì)土壤，但所有這些影響均隨作用時(shí)間增加而變?nèi)?，這表明恩諾沙星對土壤微生物數(shù)量的影響主要發(fā)生在恩諾沙星進(jìn)入土壤的初期，10 d后恩諾沙星的影響減弱，土壤微生物數(shù)量有所回升，這可能與恩諾沙星被土壤固定、降解后活性減弱等有關(guān)。

Wollenberger等人[17]則報(bào)導(dǎo)畜禽常用的抗菌藥甲硝唑、喹乙醇、土霉素、萘啶酸、泰樂菌素等對水環(huán)境有潛在的不良效應(yīng)。國彬等人研究發(fā)現(xiàn)磺胺類獸藥對土壤細(xì)菌數(shù)量有一定的激活作用，其最大激活率在700%以上；獸藥對土壤真菌數(shù)量的影響主要呈現(xiàn)抑制作用，其最高抑制率為92.9%；獸藥對土壤放線菌數(shù)量有一定的抑制作用，對土壤固氮菌數(shù)量則有一定的激活作用；獸藥對土壤兼氣性固氮菌數(shù)量的影響表現(xiàn)為較低濃度時(shí)（10 mg/kg）抑制，而較高濃度時(shí)（50 mg/kg）則激活；獸藥對土壤硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及氨化細(xì)菌有一定的激活作用，其中對硝化細(xì)菌的最大激活率可達(dá)1000%以上[18]。Thiele and Beck研究也發(fā)現(xiàn)在14 d培養(yǎng)期內(nèi)土霉素和磺胺嘧啶顯著降低了土壤微生物量，但真菌數(shù)量隨這兩種獸藥濃度升高而升高，土霉素對真菌量的增加效果更明顯[30]。

大部分獸藥都有其作用靶標(biāo)微生物，因此特定獸藥抑制其靶標(biāo)微生物后，土壤中其他微生物可以獲得大量的資源，從而刺激其他微生物的生長，對微生物群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。Hossain和Alexander很早就發(fā)現(xiàn)一些獸藥在抑制其靶標(biāo)微生物的同時(shí)可提高其他微生物活性，促進(jìn)其生長[28]。Jensen等在土培條件下研究了泰樂素對土壤生物群落結(jié)構(gòu)的影響，在整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)泰樂素抗性細(xì)菌數(shù)量均顯著高于對照，培養(yǎng)10 d后泰樂素處理土壤的原生動物和真菌數(shù)量均顯著高于對照，泰樂素殺死部分細(xì)菌后，降低了其他微生物對土壤中能源的競爭，從而使原生動物和真菌大量繁殖，破壞了原土壤中土著微生物群落結(jié)構(gòu)[29]。

獸用抗生素對微生物的影響較大，在目前主要是對其數(shù)量影響的研究較多，在將來的試驗(yàn)中應(yīng)涉及到獸用抗生素對微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性影響的試驗(yàn)[19]。

2.2 微生物功能

獸用抗生素殘留除了影響環(huán)境微生物的種類和數(shù)量外，還會降低了環(huán)境微生物對農(nóng)藥、重金屬等其他污染物的固定或降解能力。例如土壤中氯霉素的存在可使土壤中微物降解牛糞的時(shí)間延長[20]。Dijck等研究了飼料添加劑對土壤和水環(huán)境中典型微生物的影響，發(fā)現(xiàn)有7種微生物表現(xiàn)敏感[21]。有研究表明，阿維菌素在不同濃度下，對土壤微生物種群數(shù)量有一定的抑制作用，當(dāng)菌液濃度達(dá)125 mg/kg以上時(shí)，對土壤中細(xì)菌、放線菌、真菌生長速率有明顯的抑制作用，且對不同菌屬其抑制濃度有所差異[22]。Chelliapan et al（2011）對泰樂菌素的研究也發(fā)現(xiàn)，厭氧消化系統(tǒng)中的泰樂菌素溶度為100 mg/L和400 mg/L時(shí)，未抑制產(chǎn)甲烷菌的活性，但抑制了古細(xì)菌的活性；當(dāng)泰樂菌素溶度為600 mg/L和800 mg/L時(shí)，可輕微減少產(chǎn)甲烷菌數(shù)量[23]。

馬驛等[14]報(bào)道恩諾沙星殘留于土壤后，使土壤微生物利用碳源的能力及功能多樣性降低，從而降低土壤肥力，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。這主要因?yàn)橥寥牢⑸镌谕寥郎鷳B(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動中起重要作用，土壤微生物既是土壤養(yǎng)分循環(huán)過程的動力和進(jìn)入土壤有機(jī)質(zhì)的“轉(zhuǎn)化者”，又是土壤能量和C、N、P、S等養(yǎng)分元素內(nèi)循環(huán)的“源”和“庫”[15]，由此可見土壤微生物活性和功能是土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。但也有不同的結(jié)論，王加龍等人[16]的研究表明，高濃度的恩諾沙星（1mg/kg土）對土壤的呼吸作用、氨化作用和硝化作用均有不同程度的抑制作用，可能會影響到土壤的特性和土壤中的一些生態(tài)過程。張躍華等研究了6種不同濃度的磺胺嘧啶對土壤微生物活動的影響，結(jié)果表明當(dāng)磺胺嘧啶濃度達(dá)到125 mg/kg以上時(shí)，對土壤微生物的種群數(shù)量和細(xì)菌、真菌、放線菌的生長速度有明顯抑制作用[22]。通過比較獸藥對費(fèi)氏弧菌的急性（30 min）毒性試驗(yàn)和長期（24 h）毒性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，盡管長期毒性試驗(yàn)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)且耗時(shí)較長，但其對作用機(jī)制特殊的化合物毒性檢測更加有效[24]。

刁曉平等研究了阿維菌素、安普霉素、磺胺二甲基嘧啶3種獸藥對土壤微生物呼吸的影響，該研究所用的土壤分別來源于東北的長春和西南的成都2個(gè)不同的地域，具有一定的區(qū)域代表性，土壤類型分別為砂壤土和壤土。其中以砂壤土中有機(jī)質(zhì)含量較高，土壤肥力較高；壤土有機(jī)質(zhì)含量較低，土質(zhì)較為貧瘠。在砂壤土中，微生物的種群類型較多，數(shù)量較大，由于獸用抗生素的作用目標(biāo)是針對一定的“靶微生物”，而不是對土壤中所有的微生物，如果土壤中的“靶微生物”少，而其他非靶土壤微生物對藥物又具有一定的耐受性，就可能出現(xiàn)獸用抗生素組中土壤中CO2的釋放量增加的現(xiàn)象。而在壤土中，微生物的種群類別和數(shù)量較小，獸用抗生素對“靶微生物”的作用機(jī)率就增大，表現(xiàn)為對土壤微生物的呼吸有明顯的抑制作用。但這種影響表現(xiàn)出非持續(xù)性，可能是在一定含量下獸用抗生素在影響微生物活動的同時(shí)，也能被相應(yīng)的微生物分解；同時(shí)隨著土壤微生物耐受性的增加，土壤中會產(chǎn)生抗性種群，從而使土壤的呼吸逐漸恢復(fù)正常[25]。關(guān)于不同土壤中微生物的種類和它們對待測藥物的敏感性實(shí)驗(yàn)仍需要進(jìn)一步研究。

有關(guān)研究表明，即使在土壤溶液中的環(huán)丙沙星的溶度大于水溶液中的濃度，環(huán)丙沙星對土壤微生物的呼吸活動的抑制作用仍比對水中微生物的呼吸活動的抑制作用要弱[26]。這種結(jié)果可能有兩種解釋，一是土壤中的微生物種類比水溶液中的多，二是環(huán)丙沙星在土壤中的生物利用度會降低，減少其毒性。Boleas等研究發(fā)現(xiàn)，土壤中1mg/kg的四環(huán)素即可顯著抑制土壤脫氫酶和磷酸酶的活性；他們還發(fā)現(xiàn)與單施土霉素處理相比，土霉素與糞便混施處理的酶活性最先受到抑制，但隨后毒性消失[27]。

3 獸藥殘留防治對策

3.1 加快立法工作，嚴(yán)格執(zhí)行休藥期

要嚴(yán)格規(guī)定獸用抗生素類藥物的使用范圍，健全抗生素的最高殘留限量標(biāo)準(zhǔn)，完善相應(yīng)的配套法規(guī)，做到合理用藥。明確規(guī)定抗生素類藥物的使用對象、期限以及休藥期等，禁止使用違禁藥物和未被批準(zhǔn)的藥物。限制或禁止使用可能引起超敏反應(yīng)的藥物，對違反抗生素類藥物使用規(guī)定的單位和個(gè)人應(yīng)依法采取嚴(yán)厲的懲罰措施[31]。

添加劑獸藥抗生素類并在停止用藥后一段時(shí)間，獸用抗生素可以從體內(nèi)消失。一般而言，多數(shù)獸用抗生素的消失時(shí)間為3～6 d。治療用藥需要憑獸醫(yī)的處方購買，嚴(yán)格遵守《中華人民共和國獸藥典》和國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定的用法、用量和休藥期，如果沒有規(guī)定休藥期的藥物，需要有28 d以上的間隔期[32]。

3.2 建立一整套科學(xué)的監(jiān)控體系

我國目前尚無完善的動物性食品抗生素類藥物殘留監(jiān)控體系，仍采用多部門分頭管理，不能及時(shí)向社會提供抗生素類藥物產(chǎn)品質(zhì)量狀況和動物性食品中抗生素類藥物殘留監(jiān)控狀況。建議有關(guān)職能管理部門在動物性食品上市前必須進(jìn)行獸用抗生素殘留的常規(guī)檢測。

食品衛(wèi)生檢驗(yàn)和進(jìn)出口商品檢驗(yàn)部門以及獸藥監(jiān)察部門應(yīng)加快建立動物性食品抗生素類藥物殘留檢測制度，并以法規(guī)形式將動物性食品抗生素類藥物殘留的檢測列為日常工作[32]。不斷提高食品衛(wèi)生檢驗(yàn)、進(jìn)出口商品檢驗(yàn)和藥檢部門工作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

3.3 加強(qiáng)宣傳教育，提高食品安全意識

通過廣播電視、書刊、互聯(lián)網(wǎng)等新聞媒介的宣傳，使人們對食品安全性的要求成為自覺行動，使生產(chǎn)者提高食品安全生產(chǎn)意識，自覺遵守《獸藥管理?xiàng)l例》等一系列政策法規(guī)，嚴(yán)格遵守抗生素類藥物使用對象和休藥期的規(guī)定。加速建立抗生素類藥物安全信息網(wǎng)，收集數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行分析整理，為政府決策提供依據(jù)，及時(shí)向社會公布有關(guān)抗生素類藥物殘留方面的安全信息，使生產(chǎn)和經(jīng)營者能接受更廣泛的有效的社會監(jiān)督。

3.4 生產(chǎn)企業(yè)必須建立嚴(yán)格的管理體系

食品企業(yè)應(yīng)該嚴(yán)格按照GMP、HACCP等管理體系，建立良好的食品原料供應(yīng)基地，控制好每一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)，把好質(zhì)量關(guān)。強(qiáng)化廣大畜禽養(yǎng)殖和食品加工人員對人獸共用藥物使用范圍、劑量、休藥期的管理意識，獸醫(yī)檢驗(yàn)和食品衛(wèi)生監(jiān)督人員加強(qiáng)技術(shù)服務(wù)。食品企業(yè)必須規(guī)范管理，杜絕有藥殘超標(biāo)的加工原料進(jìn)廠，生產(chǎn)出衛(wèi)生安全的動物源性食品。

3.5 加強(qiáng)國際交流與合作，研制推廣使用天然藥物和制劑

積極開展與國際組織或國家的交流與合作，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)藥物殘留新技術(shù)和設(shè)備，使我國的監(jiān)控體系、檢測方法與國際接軌，保障我國畜產(chǎn)品出口貿(mào)易。同時(shí)加大科技投入，盡快研制出能夠在功效上可以替代的、對人和動物健康安全的、無污染、無殘留的綠色環(huán)保藥物，特別是重視中獸藥、微生態(tài)制劑等高效、低毒、無公害的藥物或藥物添加物的研制、開發(fā)和應(yīng)用。

4 研究展望

目前，獸用抗生素的生態(tài)毒理學(xué)評價(jià)研究尤其是在環(huán)境中的研究才剛剛起步，取得的某些結(jié)果還不能得到很好的解釋，特別是目前獸用抗生素的環(huán)境研究大多集中在物理、化學(xué)因素上，涉及到環(huán)境微生物的方面較少。同時(shí)，由于抗生素種類、化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制的不同，其研究的復(fù)雜性可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于研究者的想象。同時(shí)在以往的研究中，較少涉及到獸藥抗生素的代謝或降解產(chǎn)物，更多的是著眼于藥物母體，但是對于在環(huán)境中穩(wěn)定性差的獸藥，其主要代謝及降解產(chǎn)物所產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)也絕對不容忽視；而且還須關(guān)注獸藥抗生素及其代謝產(chǎn)物的長期毒性研究。

總之，當(dāng)前的多數(shù)有關(guān)獸用抗生素的研究還只是停留在簡單的單因素研究階段，還未開展綜合性的生態(tài)評價(jià)；同時(shí)獸藥環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的模型和方法發(fā)展得還不完善，當(dāng)前這些模型和方法大多是基于農(nóng)藥和工業(yè)化學(xué)品的經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)。但是由于獸用抗生素的特性和土地施用模式等不同于多數(shù)農(nóng)藥和工業(yè)化學(xué)品，這種經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)可能并不恰當(dāng)。此外，由于獸藥的環(huán)境行為研究較少，使得在建立更加完善的模型或方法以預(yù)測獸藥環(huán)境濃度或評價(jià)其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的過程中，缺少足夠的可利用數(shù)據(jù)和參數(shù)。今后，對獸藥抗生素環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的進(jìn)一步研究是不可或缺的。

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