1、β-內酰胺類(β-lactams)
內酰胺類抗生素族包括了種類繁多的天然和半合成化合物,所有的這些物質都含有基本的具抗生素活性的內酰胺環。內酰胺類抗生素(青霉素和頭孢菌素類)主要是用于抗革蘭氏陽性細菌感染。然而,該類藥物中部分也能有效抑制革蘭氏陰性菌。至今已有9類 β-內酰胺類抗生素被認可。盡管僅有少數的這類化合物被用來治療養殖動物,然而,這就有可能以殘留物形式出現在食品中。青霉素 G 因其價廉和廣譜,盡管它僅對革蘭氏陽性菌有效,仍被廣泛地用于治療養殖動物,并頻繁地超標示劑量使用。在牛養殖場青霉素G被頻繁地用于牛的肌肉或皮下注射,有時使用的劑量超出了推薦量幾倍。肌注治療導致的殘留物,可在注射部位殘存很長時間(達到50天),在其他組織中的殘留也要經過較長時間才不致被檢出。青霉素 G 也可使用乳房內輸注法治療奶牛的乳腺炎,可導致在治療后幾天內牛奶中都含有高濃度的殘留物。
鄰氯青霉素是一種耐內酰胺酶的半合成青霉素,在抗葡萄球菌方面比青霉素 G 更有效。氨芐青霉素和阿莫西林也是半合成青霉素,對很多細菌有廣譜效應。
用作獸藥的兩種頭孢菌素是頭孢吡硫和頭孢噻呋。頭孢噻呋是最新介紹的一種頭孢菌素,被用來治療牛的呼吸道感染,也用于肌注治療乳腺炎,據報道牛奶中基本檢不出其殘留物。然而不適當的乳房輸注將會導致在牛奶中的大量殘留。
β-內酰胺類藥物本身對機體沒有很強的毒性,但是青霉素類會使一些敏感個體產生十分劇烈的過敏反應。Boison(1992)列出了幾個對食物中的青霉素類引起過敏反應的確證病例。因此,對于內酰胺類藥物尤其是青霉素G 殘留的管理要求十分嚴格。對于牛奶,安全/容許水平在美國 FDA 定為:青霉素 G 為5×10-9;氨青霉素、阿莫西林、鄰青霉素為10×10-9;頭孢吡硫為20×10-9;頭孢噻呋為50×10-9。世界衛生組織推薦的青霉素 G 在牛奶中的限量為4×10-9。在組織中的安全/容許水平,美國為:青霉素 G 為50×10-9;阿莫西林、氨芐青霉素和鄰氯青霉素為1×10-9;頭孢吡硫為100×10-9。青霉素 G 在組織為50×10-9標準也適用于加拿大,而且被大多數國家接受。當食品中抗生素殘留的總體發生率持續較低時,內酰胺類抗生素是牛奶和組織中檢出殘留報道最多的典型。
2.氨基糖苷類(aminoglycosides)
氨基糖苷類是一類在其糖苷結構中含有一個或一個以上氨基的碳水化合物。“氨基糖苷類抗生素”一詞,通常是指半個氨基糖苷以一個糖苷鍵與一個氨基環多醇(一個氨基取代的羥基環己烷)相連接的一類化合物。鏈霉素是繼青霉素之后在臨床上推廣使用的第二種抗生素,它對革蘭氏陰性和陽性菌均有效,二氫鏈霉素是由鏈霉素催化加氫產生的。
氨基糖苷類抗生素有著相似的抗菌特性,它們抑制細菌30s核糖體亞基的蛋白質合成,它們是對革蘭氏陽性菌和陰性菌均有毒性的廣譜抗生素。氨基糖苷類抗生素不僅用于治療牲畜的各種感染,并且以亞劑量給藥方式預防疾病和提高飼料利用率。這些藥物經口服在腸道不太吸收,大約有95%～97%的口服藥可在糞便中檢出。口服給藥方式用于治療腸功能紊亂。經肌肉注射,它們很容易被吸收,排泄方式主要通過腎臟以母體化合物形式排出。藥物在腎臟濃縮,而不是在肝臟。
由于已發現氨基糖苷類抗生素損害顱神經,引起失聰和損害腎臟,因此它們在食品中的殘留量異常引起關注。藥品殘留物對動物組織有很強的親和力,給動物用藥許多天后,其產品中仍可檢出藥物。因此,給藥后的動物在宰殺前應隔相當長一段停藥時間和棄奶期。
氨基糖苷類是廣譜抗菌藥,對革蘭氏陰性菌革蘭氏陽性菌及耐酸菌都有效,歷史上被用在水產養殖中,用于治療魚類疾病。卡那霉素就是初期的一個典型。像新霉素、鏈霉素及慶大霉素等氨基糖苷類也已被用于治療魚類疾病。通常,該類化學藥物較難通過腸道吸收因此其使用受到限制。
3.氯霉素類(amphenicols)
氯霉素是一類1-苯基-2-氨基-1-丙醇的二乙酰胺衍生物。這類獨特的抗生素通常由以下三種化合物組成:氯霉素(CAP),甲砜(氯)霉素(THA),氟甲碩(氯)霉素(FLR)。上述三種抗生素都具有共同的主鏈架,它們均被稱為“苯醇類”。
由于氯霉素在用于治療人類疾病時,其眾所周知的對人體的副作用(如再生障礙性貧血、再生不良性貧血癥、粒性白血球減少、舌炎、口腔炎),因此在美國和加拿大立法規定不允許將氯霉素用于食用動物和魚類養殖中。關于動物性食品中 CAP,THA 和 FLR 的殘留問題,導致了加強對動物產品和水產養殖品的檢測。
4、四環素(tetracylines)
四環素抗生素類,包括金霉素、土霉素和四環素等,廣泛應用于食用動物和海洋生物的養殖中,土霉素和金霉素被添加在飼料中以促進生長、預防疾病及治療某些疾病。用于口服治療和注射的獸藥制劑是相對較純的物質。盡管飼料添加劑預混物有相當強的藥效,但由于混合物中存在四環素產生菌(如曲霉屬的菌種)生長,所以發酵過程可產生不只一種四環素,這些產品可含有少量的其他四環素類物質。
在家禽、豬、牛等主要品種的食用動物和綿羊、山羊等次要品種食用動物及水生動物的飼養中,四環素類用于提高產奶動物的奶量及預防蜜蜂的感染性疾病。在過去30多年時間里,四環素類一度是動物農業許多方面的主要支柱性藥物。
四環素類是常用于水產養殖的一類廣譜抗菌素。在20世紀50年代,人們就意識到土霉素(OTC)在治療魚類疾病中的益處。此后,該藥在水產養殖中廣泛應用于抗菌治療。1970年,土霉素是第一種被 FDA 批準在美國用于有鰭魚類(如鯰魚和鮭科類魚)水產養殖的抗菌素,并已證明該藥用于甲殼類水產養殖也是有益的。在美國,土霉素被批準用在龍蝦存貯場所中。某些其他四環素類藥物也被用于治療多種魚類疾病。
在養蜂業中使用土霉素是一種預防措施,借此控制由某種芽孢桿菌引起的美國箱腐病和由某種鏈球菌引起的歐洲箱腐病的傳播,與其他檢材不同,蜂蜜中含有自然生成的易被誤認為是土霉素殘留的抗生性物質,該物質造成本底相當于0.25μg/kg 的土霉素。這給四環素類在蜂蜜中的檢驗帶來一定困擾。
5、大環內酯類(macrolides)
大環內酯類抗菌素是由聯絡一個或多個糖的多內酯環組成。一般是弱堿性,幾乎不溶于水。大環內酯類物質是從鏈霉菌中分離出來的,對革蘭氏陽性菌及李斯特氏菌和支原體的某些菌株效果最好。紅霉素(Er)和泰樂霉素(Ty)是最常用于食用性動物的大環內酯類抗菌素。紅霉素用以控制幾種食用動物中因易感細菌引起的感染。紅霉素還可作為注射用藥治療牛呼吸道疾病(斑疹、傷寒和細菌性肺炎);該藥另一種治療應用是治療乳腺炎,并有針對非產奶期和產奶期牛的配方。紅霉素的硫氰酸鹽可添加在雞、火雞和豬的飼料中以增加質量和提高飼養效率。在飼料中添加較高劑量的藥物可防止禽類的慢性呼吸道疾病。飲水中加入紅霉素磷酸鹽可預防和治療雞慢性呼吸道疾病。
盡管林可酰胺類(lincosamides)化學結構與大環內酯類不同,但都具有相似的抗菌作用、臨床應用和細胞作用機理。
大環內酯類和林可酰胺類藥物對人體潛在的毒副作用同其他抗菌素相似。
6、磺胺類(sulfonamides)
磺胺類藥物是磺胺的衍生物,這類藥物在 N 位上存在取代基。1935年發現了一種含有發色團的磺胺類化合物即偶氮磺胺,它顯示出具有抗菌活性。從首次發現起,磺胺類藥物就被廣泛用于人類和食用動物。
磺胺類和二氨基嘧啶類藥物均作為預防與治療用藥而廣泛地用于食用動物中,它們的用藥方式可以是加藥飼料、水添加劑、丸劑或針劑。磺胺類藥物根據其應用情況可分為三類:即用于全身感染的磺胺藥(如磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶)、用于腸道感染內服難吸收的磺胺藥和用于局部的磺胺藥(如磺胺醋酰)。在治療慢性感染方面,歷史上還曾將較低劑量的磺胺類藥物預防性地使用以提高飼養效率。目前這方面的應用已受到限制。磺胺類藥物的副作用有過敏反應、尿和造血紊亂。磺胺二甲嘧啶還表現出可能使小鼠致癌。因此,各國普遍反對將此類藥物用于人和動物,且這是限制其在普通供給食物中殘留的一個令人信服的原因。
磺胺藥物廣泛地用作為飼料添加劑。磺胺類藥物殘留問題的出現已有近30年時間了并且在近15～20年內磺胺類藥物殘留超標現象比其他任何獸藥殘留都嚴重。很多研究表明豬肉及其制品中磺胺藥物超標現象時有發生,例如牛奶和肉類中,特別是致癌性的磺胺二甲基嘧啶給人類的健康帶來了威脅。英、美等國家對磺胺類藥物在肉品中的允許殘留量限制為100 μg/kg,乳品為0～100 μg/kg 歐盟第675/92號令中規定了,在肉類及牛奶中磺胺的最大殘留總量不得超過100 μg/kg,在腎臟、肝臟及雞蛋中分別不得超過600 μg/kg,300 μg/kg 和200 μg/kg 我國1994年農業部發布《動物性食品中獸藥的最高殘留量(試行)》中規定:磺胺類總計在牛、羊/山羊、豬、家禽肝、腎和脂肪中 MRL 為0.3mg/kg,牛、羊、豬肌肉中為0.3 mg/kg,牛、羊乳中為0.05 mg/kg;磺胺二甲嘧啶(SM2)在牛、羊/山羊、豬、家禽肌肉中MRL為0.1 mg/kg,肝、腎和脂肪中為0.1mg/kg 牛和羊乳中為0.025 mg/kg。