孫曉杰,李兆新*,董曉,2,邢麗紅,祝付蘭,翟毓秀
(1.農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所,山東 青島 266071;2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院, 上海 201306;3.島津技邇(上海)商貿(mào)有限公司,上海 200052)
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SPE-LC-MS/MS檢測不同水產(chǎn)品組織中四環(huán)素類藥物殘留的方法研究
孫曉杰1,李兆新1*,董曉1,2,邢麗紅1,祝付蘭3,翟毓秀1
(1.農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測與評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所,山東 青島 266071;2.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院, 上海 201306;3.島津技邇(上海)商貿(mào)有限公司,上海 200052)
采用固相萃取(SPE)結(jié)合液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)技術(shù),建立了不同水產(chǎn)品組織中四環(huán)素類藥物殘留的測定方法。樣品通過含EDTA的弱酸性MCI緩沖鹽提取,醋酸鉛沉淀蛋白,并結(jié)合正己烷和固相萃取 (SPE)同時(shí)凈化技術(shù),以液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)離子模式定性,工作曲線法定量分析。結(jié)果表明,被測組分在對應(yīng)范圍內(nèi)線性關(guān)系良好;方法的檢出限為1.00 μg/kg,定量限為5.00 μg/kg;以空白鰻、鯉、海參和河豚魚作為基質(zhì)進(jìn)行回收率評價(jià),四環(huán)素、土霉素、金霉素和強(qiáng)力霉素等4種四環(huán)素類藥物在不同加標(biāo)濃度時(shí)的回收率范圍為70% ~100%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差皆小于10% (n=6)。將所建立的方法應(yīng)用于實(shí)際養(yǎng)殖鰻中四環(huán)素類藥物殘留的分析,結(jié)果表明,該方法靈敏度高、重現(xiàn)性好,適用于不同水產(chǎn)生物樣品中四環(huán)素類藥物殘留的同時(shí)檢測。[中國漁業(yè)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn),2017,7(3):44-51]
水產(chǎn)品;四環(huán)素類藥物;固相萃取;液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜
四環(huán)素類(tetracyc1ines,TCs)藥物作為水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的藥物添加劑,同時(shí)起到促生長和預(yù)防各種疾病的作用,其用量約占抗生素類藥物添加劑總量的57%左右。綜合分析中國、歐盟、美國和日本等主要水產(chǎn)品生產(chǎn)國家和地區(qū)的藥物使用情況可知:四環(huán)素類抗生素是少數(shù)被允許使用的常用藥物之一。由于抗生素可誘導(dǎo)機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生抗藥菌株,造成人體免疫功能下降,2006年歐盟全面禁止抗生素作為飼料添加劑。歐盟、美國和中國等多個(gè)國家和地區(qū)已相繼制定所有肉制品中四環(huán)素類抗生素的最大殘留限量(MRL)為100 μg/kg[1],國際食品法典委員會(huì)(CAC)和日本肯定列表規(guī)定其最大殘留限量(MRL)為200 μg/kg。
近年,高效液相色譜(HPLC)結(jié)合紫外檢測器[2-6]、熒光檢測器[7-9]和質(zhì)譜檢測器[10-12]先后被用于水產(chǎn)品中四環(huán)素類藥物殘留的檢測。中國現(xiàn)行水產(chǎn)品中四環(huán)素類的檢測標(biāo)準(zhǔn)方法均為高效液相色譜法[13-15],但隨著現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展,液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法已日漸完善并普及[10-12],與高效液相色譜法相比,除了具有更高的靈敏度外,還可彌補(bǔ)液相色譜法定性困難的不足,是目前抗生素多殘留檢測的主要技術(shù)。同時(shí),傳統(tǒng)檢測方法適用于鯉、對蝦等脂類含量較少的水產(chǎn)品種[16],對于鰻等油脂含量較高、海參等蛋白含量較高的產(chǎn)品,雜質(zhì)干擾大且嚴(yán)重影響了前處理效率;另外,方法存在回收率不理想的缺陷[15],金霉素和強(qiáng)力霉素回收率多低于70%。因此,建立準(zhǔn)確、高效、易于操作、適用范圍廣的四環(huán)素類藥物多殘留檢測方法十分必要。
本研究選擇水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的四環(huán)素類藥物(四環(huán)素、土霉素、金霉素和強(qiáng)力霉素)作為研究對象,采用含EDTA的弱酸性MCI緩沖鹽提取,使用醋酸鉛沉淀蛋白,并結(jié)合正己烷和固相萃取技術(shù)同時(shí)凈化的方法,建立了鯉、鰻、海參和河豚魚組織中四環(huán)素類藥物的液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測方法,同時(shí)實(shí)現(xiàn)定性和定量分析。與文獻(xiàn)[10-12,17]相比,可檢測脂含量差異較大的鯉、鰻,以及多糖含量較高的海參等,擴(kuò)充了可檢測水產(chǎn)品的種類;使用普通高效液相色譜即可滿足4種四環(huán)素類的同時(shí)定性定量;通過優(yōu)化色譜流動(dòng)相組成、洗脫程序、樣品定容溶液,得到較好的色譜峰型;通過優(yōu)化提取方式和基質(zhì)凈化條件,提高方法的回收率和適用性;同時(shí)使用醋酸鉛沉淀蛋白方法明顯提高了方法檢測效率,滿足中國不同水產(chǎn)品組織中四環(huán)素類藥物多殘留的分析測定和確證要求。
1.1 儀器、試劑與材料
TSQ Quantum Access TM 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(Thermo Fisher Scientific公司,美國) 。Talboys型旋渦混合器(上海安譜科學(xué)儀器有限公司),BT224S分析天平(Sartorius公司,法國),N-EVAPTM112型氮?dú)獯祾邇x(Organomation公司,美國),Milli-Q 型超純水儀(Millipore公司,美國)。固相萃取裝置(Supelco公司,美國);Oasis HLB小柱(60 mg/3 mL,Waters公司,美國),Pharma小柱(60 mg/3 mL,島津技邇商貿(mào)有限公司,上海)。
鹽酸土霉素(純度97. 5%)、鹽酸金霉素(純度99. 0%)、鹽酸四環(huán)素(純度98. 0%)、鹽酸強(qiáng)力霉素(純度98.7%),所有標(biāo)準(zhǔn)品均購自德國Dr. Ehrenstorfer公司。乙腈、甲醇(HPLC 級,Merk公司);甲酸(HPLC級,F(xiàn)luka公司);其他試劑皆為分析純。
標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:分別稱取適量的土霉素 (oxytetracycline, OTC)、四環(huán)素 (tetracycline, TC)、金霉素 (chlortetracycline, CTC) 和強(qiáng)力霉素 (doxycycline, DOC) 標(biāo)準(zhǔn)品,用甲醇定容配制成1.00 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,避光-18 ℃ 下保存。
混標(biāo)使用液:準(zhǔn)確吸取土霉素、四環(huán)素、金霉素和強(qiáng)力霉素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液,用甲醇逐級稀釋配成所需濃度的混合溶液,避光4 ℃ 冷藏保存。
基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液:根據(jù)需要吸取適量土霉素、四環(huán)素、金霉素、強(qiáng)力霉素的混標(biāo)使用液,分別用對應(yīng)的空白樣品提取液稀釋成適當(dāng)濃度的基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液,4 ℃保存。
MCI 緩沖溶液:分別取檸檬酸(C6H8O7·H2O) 12.9 g,磷酸氫二鈉 (Na2HPO4) 10.9 g,乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA·2H2O) 37.2 g,各自加水溶解,混合后用水定容至1 000 mL,用0. 1 mol/L HCl 或0. 1 mol/L NaOH 調(diào)節(jié)pH 至4.0±0.05。
醋酸鉛溶液:取20.0 g醋酸鉛加水溶解后,定容至1 000 mL,配制成20.0 g/L的水溶液。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 樣品處理方法
1)提取
取水產(chǎn)可食肌肉部分均質(zhì)處理制成試樣。取2.00 g 試樣于50 mL 離心管中,加入2 mL醋酸鉛溶液和8 mL MCI緩沖液,渦旋1 min,冷水浴超聲10 min,8 000 r/min的速率4 ℃離心5 min后,取出上清液;下層繼續(xù)分別加8 mL和6 mL MCI緩沖液,按照上述步驟重復(fù)提取兩次,合并3次上清液有機(jī)提取液,定容至25 mL。
2)凈化
向上述提取液中加入正己烷10 mL,渦旋1 min后,8 000 r/min的速率離心5 min,去除上層液,下層溶液待進(jìn)一步凈化。依次用5 mL甲醇和5 mL水活化Oasis HLB柱,取待凈化液12.5 mL過柱,然后分別用5 mL水和5 mL 5% 甲醇水溶液淋洗萃取柱,棄去全部流出液,減壓抽干5 min。最后用5 mL 甲醇 ∶乙酸乙酯(10 ∶90,V/V) 洗脫,洗脫液用氮?dú)獯蹈?溫度不超過40 ℃) 。準(zhǔn)確加入1.0 mL 初始比例的流動(dòng)相,渦旋溶解殘留物,過0.22 μm 微孔濾膜到進(jìn)樣瓶中,供液相色譜-質(zhì)譜儀測定。
1.2.2 儀器方法
色譜條件:MGⅡC18色譜柱(2.1 mm×150 mm,2.1 μm);進(jìn)樣量為10 μL;柱溫為30 ℃;流速為0.2 mL/ min;流動(dòng)相A為0.1% 甲酸水溶液;流動(dòng)相B為乙腈。梯度洗脫程序:0.0~0.5 min,10% B;0.5~3.0 min,10%~90% B;3.0~6.0 min,90% B;6.0~7.0 min,90%~10% B;7.0~8.0 min,10% B。
質(zhì)譜條件:電噴霧電離源(ESI),多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)離子模式;正離子檢測(ESI+),噴霧電壓為4 200 V;鞘氣和輔助氣體均為高純氮?dú)猓蕷鈮毫?5 L/min,輔助氣壓力為10 L/min,碰撞氣為氦氣,誘導(dǎo)解離電壓為10 V;離子傳輸桿溫度為350 ℃。碰撞能及其他相關(guān)質(zhì)譜條件見表1。
2.1 前處理方法優(yōu)化
2.1.1 提取劑及提取方式優(yōu)化
四環(huán)素類藥物較不穩(wěn)定,在強(qiáng)酸或堿性條件下易分解變性,同時(shí)可與溶液中金屬離子絡(luò)合,在生物體中易與蛋白結(jié)合,因此需要在提取緩沖液中加入金屬絡(luò)合劑并調(diào)節(jié)提取液至合適酸性以除去蛋白。本研究以空白水產(chǎn)品為基質(zhì),加入含EDTA的弱酸性MCI緩沖鹽作為提取液,同時(shí)加入醋酸鉛作為蛋白沉淀劑,通過高速離心可以將蛋白和四環(huán)素類藥物分離較徹底,根據(jù)需要用0.1 mol/L HCl 或0.1 mol/L NaOH分別調(diào)整pH為3.00、4.00、5.00,混勻后參照1.2.1方法進(jìn)行樣品提取,提取溶液待進(jìn)一步凈化。
表1 四環(huán)素類藥物的相關(guān)質(zhì)譜參數(shù)Tab.1 Mass spectrum parameters of tetracyclines
注:*定量離子。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH為4.00時(shí),目標(biāo)四環(huán)素類藥物在水中的溶解性最好,對應(yīng)回收率普遍較高,重現(xiàn)性較好,與文獻(xiàn)[10]報(bào)道的結(jié)果吻合。因此,本研究選擇提取溶液的pH為4.00。另外,對提取次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,對比了20 mL提取液一次提取、分別10 mL提取液兩次提取以及以8 mL、6 mL和6 mL提取液分3次提取的效果。提取效率差異表明為達(dá)到較好的回收率,需要少量多次提取。圖1對比表明在海參樣品提取液中加入醋酸鉛離心靜置后,上層有機(jī)相較澄清,在下一步固相萃取凈化過程中上樣更為順暢,大大節(jié)省了樣品處理時(shí)間。
圖1 海參樣品中醋酸鉛沉淀蛋白效果比較(A):未加醋酸鉛;(B):加醋酸鉛。Fig.1 Comparison of precipitation effect of proteins by lead acetate in sea cucumber samples(A) Sample without lead acetate;(B) Sample with lead acetate.
2.1.2 凈化方式優(yōu)化
由于鰻基質(zhì)油脂大分子較多,在上樣過程中極易阻塞固相萃取材料孔徑,導(dǎo)致上樣速度降低,本研究通過使用正己烷對提取液兩次除脂后再上柱(圖2),可提高上樣速度,同時(shí)沒有明顯降低四環(huán)素類藥物的回收率。另外,實(shí)驗(yàn)對比了Waters Oasis HLB小柱和島津技邇Pharma小柱的萃取效果,結(jié)果表明兩類小柱對4類四環(huán)素藥物的回收率沒有較大差異,均可達(dá)到70%以上,使用過程可相互替代。本研究分別考察了不同比例甲醇和乙酸乙酯對四環(huán)素類藥物的洗脫效果,結(jié)果表明中等極性的乙酸乙酯對四環(huán)素類藥物的洗脫能力最強(qiáng),然而同時(shí)會(huì)引入少量雜質(zhì)干擾,因此本研究選用甲醇:乙酸乙酯(1 ∶9,V/V)作為洗脫劑配比,調(diào)節(jié)洗脫劑極性。另外,分別優(yōu)化3.00、5.00和8.00 mL幾種不同洗脫量對回收率的影響,發(fā)現(xiàn)5.00 mL洗脫對目標(biāo)物的回收率已經(jīng)達(dá)到70%以上,當(dāng)洗脫量增大后,氮吹濃縮時(shí)間會(huì)增長,回收率沒有明顯增加,因此本實(shí)驗(yàn)選擇洗脫劑量為5.00 mL。
圖2 鰻鱺樣品中正己烷凈化效果比較(A):提取液未凈化;(B):正己烷一次凈化;(C):正己烷二次凈化。Fig.2 Comparison of purification effect by n-hexane in eel samples(A): Sample without purification; (B):Sample purified with n-hexane once;(C): Sample purified with n-hexane twice.
2.2 儀器條件優(yōu)化
2.2.1 流動(dòng)相優(yōu)化
對比文獻(xiàn)[10-12],通過調(diào)整流動(dòng)相組成和洗脫程序優(yōu)化色譜峰型。在流動(dòng)相的水相中加入醋酸銨、甲酸等,可以提高離子化效率,在保持較好分離度的前提下獲得理想色譜峰型。對于四環(huán)素類藥物,通過水相流動(dòng)相中添加和未添加醋酸銨的峰型比較,發(fā)現(xiàn)未加醋酸銨的效果更好;另外,添加甲酸調(diào)節(jié)峰型,分別比較了0%、0.1%和0.2%甲酸溶液的影響,結(jié)果表明添加0.1%的甲酸溶液可以較好地調(diào)整峰型,0.2% 甲酸溶液相對于0.1%甲酸流動(dòng)相,峰型類似,但靈敏度降低,因此,最終選擇0.1%甲酸水溶液作為水相流動(dòng)相。
2.2.2 質(zhì)譜條件優(yōu)化
在質(zhì)譜分析中,由于四環(huán)素類藥物是兩性物質(zhì),以正離子方式(ESI+) 進(jìn)行采集。發(fā)現(xiàn)四環(huán)素和強(qiáng)力霉素按照文獻(xiàn)[10-12]所選定量離子,有較大雜質(zhì)干擾,且靈敏度相應(yīng)較低,因此,重新進(jìn)行一級和二級質(zhì)譜圖掃描,選取豐度相對較強(qiáng)且無雜質(zhì)干擾的兩組離子分別作為各自的定量離子和定性離子(表1)。并采用選擇反應(yīng)監(jiān)測(SRM)模式優(yōu)化各質(zhì)譜參數(shù)。
2.3 檢出限、回收率和精密度
實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn),用流動(dòng)相配置標(biāo)準(zhǔn)曲線,水產(chǎn)品不同基質(zhì)的加標(biāo)回收率皆大于130%,其中海參樣品可能由于多糖等大分子影響,其基質(zhì)干擾最大??紤]樣品基質(zhì)對于四環(huán)素類質(zhì)譜掃描信號具有增大效應(yīng),嘗試選擇基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工作溶液配制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得到合適的回收率范圍。因此在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下,用空白樣品提取液稀釋成適當(dāng)濃度的基質(zhì)混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。以每種目標(biāo)物定量離子的峰面積與質(zhì)量濃度作標(biāo)準(zhǔn)曲線,在對應(yīng)范圍內(nèi)線性相關(guān)系數(shù)皆大于0.995,基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖3。從表2可以看出,分別向空白鯉、鰻、海參和河豚魚樣品中添加藥物混合標(biāo)準(zhǔn)溶液,得到方法對4種四環(huán)素類藥物的最低定量限(LOQ)為5.0 μg/kg (S/N>10),檢出限(LOD)為1.0 μg/kg (S/N>3),回收率在70.0%~100%之間,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差皆小于10%,說明方法的準(zhǔn)確性和靈敏度較高,重現(xiàn)性好。同時(shí)對于多種水產(chǎn)品中四環(huán)素類藥物的檢測性能差別較小,說明方法適合多種水產(chǎn)品中四環(huán)素類藥物殘留的同時(shí)檢測。
圖3 四環(huán)素類的基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線(A) 土霉素;(B)四環(huán)素;(C)金霉素; (D) 強(qiáng)力霉素。Fig.3 Standard curves of tetracyclinesA: OTC; B:TC; C: CTC; D: DOC.
表2 不同水產(chǎn)樣品中四環(huán)素類藥物添加回收率實(shí)驗(yàn)
Tab.2 Recoveries of tetracyclines added in different aquatic productsn=6
2.4 樣品測定
采用本研究方法分析了采自不同養(yǎng)殖區(qū)的28個(gè)鰻鱺樣品。結(jié)果表明,28個(gè)樣品中有3個(gè)樣品四環(huán)素類藥物超出檢出限,分別為土霉素含量2.6 μg/kg、3.2 μg/kg和四環(huán)素含量4.7 μg/kg,但都未超過國家限量值(100 μg/kg)[1],空白鰻和加標(biāo)樣品的多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)見圖4。
圖4 空白(A)和四環(huán)素類藥物加標(biāo)鰻樣品(B)的色譜圖Fig.4 MRM chromatogram of blank (A) and TCs drugs spiked eel samples (10 μg·kg-1) (B)
本方法采用含EDTA的弱酸性MCI緩沖鹽提取,結(jié)合醋酸鉛沉淀蛋白方法,并正己烷和固相萃取技術(shù)(SPE)同時(shí)凈化,建立了不同水產(chǎn)品組織中四環(huán)素類藥物殘留的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用檢測方法。結(jié)果表明方法具有較高的靈敏度,檢出限和定量限分別為1.0和5.0 μg/kg,同時(shí)選用3個(gè)不同濃度的加標(biāo)實(shí)驗(yàn),回收率皆為70%~100%,方法的重現(xiàn)性較好,已成功應(yīng)用于實(shí)際養(yǎng)殖鰻鱺樣品中四環(huán)素類藥物的檢測。分析方法操作簡便、高效、經(jīng)濟(jì)、靈敏度和準(zhǔn)確度高,并易于普及。
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[17] 連文浩, 超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定鰻魚中四環(huán)素類藥物殘留[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊,2010,46(2):161-163.
Determination of tetracyc1ines antibiotics in different aquatic products tissue by solid phase extraction-liquid chromatography coupled with tandem masss pectrometry
SUN Xiaojie1, LI Zhaoxin1*, DONG Xiao1,2, XING Lihong1,ZHU Fulan3, ZHAI Yuxiu1
(1.Key Laboratory of Testing and Evaluation for Aquatic Product Safety and Quality, Ministry of Agriculture, Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences, Qingdao 266071,China;2. College of Food Science and Technology, Ocean University of Shanghai 201306,China; 3. SHIMADZU-GL Sciences (Shanghai) Laboratory Supplies CO.,LTD. Shanghai 200052,China)
A method for determination of tetracyc1ines (TCs) antibiotics in aquatic products tissue was developed by solid-phase extraction (SPE) coupled with liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The target analytes were extracted from the aquatic products using the Mcllvaine buffer solution. The proteins in samples were precipitated by lead acetate. Then the samples were cleaned-up throughn-hexane combined with Oasis HLB solid phase extraction. LC-MS/MS in multiple reaction monitoring (MRM) mode was performed for the simultaneous qualitative and matrix external standard quantitative analysis of 4 kinds of tetracyc1ines antibiotics in eel tissues. The results showed that the good linearity was obtained in the corresponding range of all target analytes, with detection limits of 1.00 μg/kg and quantity limits of 5.00 μg /kg. The average recoveries for 4 kinds of tetracyc1ines antibiotics were between 70.0% ~ 100% at different spiking levels in blank eel, cyprinoid, sea cucumber and puffer fish matrices. The relative standard deviations (RSD) were all less than 10% (n=6). The presented method has high sensitivity, good reproducibility and is suitable for detection of residual TCs antibiotics residues in the aquatic products. [Chinese Fishery Quality and Standards, 2017, 7(3):44-51]
aquatic products; tetracyc1ines (TCs); solid phase extraction (SPE); liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)
LI Zhaoxin, lizx@ysfri.ac.cn
10.3969/j.issn.2095-1833.2017.03.007
2016-12-09;接收日期:2017-03-26
中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(No. 20603022016007),國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.21207162),山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目(No. SF1405303301),農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(No. 2015-403)
孫曉杰 (1984-),女,博士,助理研究員,研究方向?yàn)樗a(chǎn)品安全與質(zhì)量檢測,sunxj@ysfri.ac.cn 通信作者:李兆新,研究員,研究方向?yàn)樗a(chǎn)品安全與質(zhì)量控制,lizx@ysfri.ac.cn
S91;O658
A
2095-1833(2017)03-0044-07
中國漁業(yè)質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)2017年3期