大环内酯类（macrolides , MALs）抗生素是一个庞大和重要的抗生素类群。早在1957年，由Woodward首次提出“大环内酯”这个名字来命名这类化合物。20世纪50年代初，Lilly公司成功地开发了红霉素A (erythromycinA)，后来，通过进一步的研究发现，红霉素及其衍生物不仅对常见的致病原有效，对一些新致病原也具有一定的活性，但是这些新药都存在着不同程度的缺点。后来，针对红霉素A在酸性条件下的化学修饰产生了第二代大环内酯类抗生素，主要包括罗红霉素（erythromycin, ERY)、阿奇霉素（azithromycin,AZI)、克拉霉素（clarithromycin, CLA)、地红霉素（dirithromycin, DIR）以及氟红霉素（(flarithromycin, FLU)，与第一代大环内酯二类抗生素相比，第二代大环内酯类抗生素的抗菌谱扩大，抗菌活性增强，同时还具有口服吸收好、不良反应少、见效快等诸多优点。近十年来，通过对红霉素及其衍生物的结构的进一步研究，得到了第三代大环内酯类抗生素，能够有效地治疗耐药菌，如酮内酯类的泰利霉素等。

大多数大环内酯类抗生素是由链霉菌产生的弱碱性抗生素，少数是由小单孢菌属产生的。目前，已经发现的大环内酯类化合物范围的有100多种，这些抗生素具有相似的结构、理化性质和生物学效应。在20世纪50年代后期MALs开始应用于畜禽细菌性和支原体感染的治疗。当MALs的剂量很低时，它能够起到促生长的作用，因此，也常常被用作药物添加剂使用，有些已经成为畜禽类专用抗生素。

MALs的结构特征是含有一个大内酯环，内酯环通过苷键与1或2个糖苷键连接。除内酯结构外，配糖体结构中含有羟基、烷基、酮基、环氧基等，多数还含有α,β-不饱和酮或共轭二烯。根据内酯环结构中含有碳母核的不同分为14,15和16元环。其中14元环的代表药物有红霉素、罗红霉素、克拉霉素、地红霉素等，15元环的代表药物有阿奇霉素等，16元环的代表物有螺旋霉素、替米考星、泰乐菌素、吉他霉素（kitasamycin, KIT)、麦迪霉素（medemycin，MED)、交沙霉素（josamycin, JOS)等。常见的MAL、及其结构如图5-10。

MAL、的理化性质主要包括以下几点。

(1) MALs为无色的弱碱性化合物，分子量约为500～900，呈负旋光性。从其结构图中能够清晰地看出，大环内酯易溶于有一定极性的有机溶剂，微溶于水和极性较弱的有机溶剂中，另外，由于氨基糖结构中叔氨基可以被离子化，因此
在酸性水环境中此类药物具有较好的溶解度。

② MALs在酸性条件下（pH＜4)苷键容易发生水解，氨基糖苷的结构比中性糖苷结构稳定；正常条件下，水解碱性糖苷会导致大环发生裂解，碱性条件下（pH>9)会导致内酯环开裂。MALs在中性条件下的水溶液中相对稳定，此时的水溶性下降，抗菌活性最高。

③ MALs的叔氨基团可与酸成盐，其盐溶液易溶于水。另外醇羟基可被酰化成酯，酮基、醛基能够和羰基试剂反应。MALs结构中的苷羟基、醛基、氨基属于还原性基团，可与指示剂发生显色反应，常见的指示剂包括斐林试剂、茴香醛-硫酸试剂。

④多数MALs在200～300nm之间具有较强的紫外吸收。其是一种多组分化合物，还有一个主要组分以及多个次要组分，在进行药物分析时，我们要以主要组分为主要检测对象，用于定性和定量分析。

(1)大环内酯类抗生素的作用机制及耐药机制

①作用机制。MALs能不可逆的结合到细菌核糖体50s亚基上，通过阻断转肽作用和mRNA位移，选择性抑制细菌蛋白的合成。同时也有人认为其作用机理可能是MALs能够与23s核糖体RNA的特殊区域直接结合，导致核糖体的

图5-10常见的大环内酯类抗生素结构式

结构被破坏，从而使肽酰tRNA从核糖体上尽早解离。最近，通过进一步地研究提出了新的说法，即所有的MALs均能够与核糖体50s亚单位的L27和L22蛋白结合，在肽链延长端能够促进肽酰键-rRNA从核糖体解离，抑制肽链的延长而抑制细菌的蛋白合成。

②耐药机制。

作用靶位改变：细菌产生耐药性的主要机制就是靶位的改变。甲基化酶结构基因在药物诱导下被活化合成甲基化酶，使细菌核糖体上的50s亚单位与药物的结合力下降，产生一定的耐药性。另外，由于大环内酯类抗生素、林可酰胺类及链阳性菌素类抗生素的作用部位相似，所以耐药菌株对上述三类抗生素常可以同时发生耐药，称为MLS (macrolide-lincosamides-strep togramins）耐药。

产生灭活酶：酶介导的药物失活是由于细菌产生了大环内酯类抗生素的钝化酶，比如酯酶、葡萄糖酶、甲基化酶、乙酰转移酶、磷酸转移酶和核苷转移酶，使大环内酯类抗生素水解、核苷化、磷酸化、乙酰化、甲基化而失去活性。

摄入减少，外排增多：细菌能使细胞膜的成分发生变化，进而使得大环内酯类抗生素进入菌体内的量减少。某些细菌可以通过基因编码改变细胞膜成分，形成一种膜蛋白，该种膜蛋白是一种依赖ATP质子泵的蛋白质，在耗能过程中能够将药物排出体外，因此该系统为药物的主动外排系统。主动外排系统在酿脓链球菌以及肺炎链球菌的耐药机制中起着重要的作用，可能是由于耐药基因重新编码了具有能量依赖性主动外排功能的蛋白质，能够将大环内酯排出来，进而使耐药菌细胞中药物的浓度明显低于敏感菌细胞内的浓度。

(2)大环内酯类抗生素残留的危害

大环内酯类抗生素可以从肠道吸收，长期摄入以后会产生交叉抗病性。动物若长期低剂量使用该类抗生素，MALs及其代谢产物会在动物体内蓄积，当其积累到一定的程度以后，会造成前庭或者耳神经损伤，出现眩晕、听力减退等症状，严重者则会造成肝肾的损伤。大环内酯类抗生素通过食物链进入人体后，在人体内残留量过高后，会造成毒性反应及致敏性，尤其是敏感个体，更为严重。人类若长期食用抗生素残留超标的动物及其组织，会导致人体内肠道菌群的微生态环境发生改变，造成人体肠道菌菌群失调，同时也会使新产生耐药性。对于某些易感个体，长期食用还会出现发热、皮疹等过敏性反应。严重者可能导致过敏性休克，甚至死亡。

(3)大环内酯类抗生素的残留现状

由于抗生素对畜牧业的生产具有重要价值，近30年来兽抗生素的使用一直呈上升势头，减少甚至取消抗生素类兽药的使用已经变得不太现实。大环内酯类抗生素的市场占有率较大，仅仅次于头孢类、青霉素类和哇诺酮类抗生素位居第四位。随着更多大环内酯类抗生素的出现和商品化，MALs已经广泛用于细菌性和支原体感染的化学治疗。万位宁等采用固相萃取一超高效液相色谱串联质谱法检测华北地区多个禽畜养殖基地的猪牛鸡粪便样品，在各个样品中均检出了抗生素残留，其中大环内酯类抗生素在天津地区的残留量为4.2～10.9ug/kg,在沈阳地区的残留量为0.7～37.lug/kg。如果不能严格控制大环内酯类抗生素在动物组织中的残留，不但会对人体健康造成威胁，同时还会威胁畜禽产品的出口贸易，我国制订了以下几种大环内酯类抗生素的最高残留限量（表5-6)。

表5-6中国、美国、欧盟和日本规定的MRLs

从表5-6中可以看出，我国的以上几种兽药的最高残留限量标准大多高于或等于发达国家的最高残留限量，可能是由于我国人民的消费食品的特点与欧美国家不同，制订标准时，结合我国人民的食品消费结构，有目的、有针对性地采用和引进了发达国家的标准。

(4)大环内酯类抗生素的检测

大环内酯类抗生素药物残留对人体健康造成了严重的威胁，并且我国对该类药物也制订了最大残留限量，严格规范我国抗生素的残留限量。因此，建立高效、方便的检测分析方法，严格控制动物源食品中大环内酯类抗生素药物残留量是极其必要的。

①样品的前处理方法。大环内酯类抗生素在各种动物源性食品中均会出现或多或少的残留，如在肉类、内脏、动物奶及其制品、禽蛋和蜂蜜等产品中均有发现。对样品前处理是为了能够最大限度地从各种复杂的食品基质中进行药物的
提取、分离、净化以及药物的富集，以便于后续的仪器检测。但由干食品中大环内酯类药物的残留水平较低，基质复杂，干扰物质多，加大了净化的难度，所以需要寻找一个选择性强、操作简单、回收率高而稳定的前处理方法，以解决食品中大环内酯类药物残留检测问题。

目前，大环内酯类抗生素前处理方法可分为传统前处理方法和新型前处理方法。传统前处理方法包括溶剂萃取或液液萃取等方式。新型技术前处理方法包括固相萃取、加压液体萃取、中空纤维液相微萃取、基质固相分散萃取等。每种前处理方法都存在优缺点，见表5-7，需要根据研究样品的性质和待测物的性质，来选择合适的前处理方法。

表5-7各种前处理方法的优缺点

②样品的检测分析方法。微生物法在抗生素残留检测领域是非常经典的方法。微生物法主要是依靠抗生素对该类药物的敏感程度来定量检测的，微生物的抑菌圈大小与抗生素浓度呈线性相关，最终通过抑菌圈的大小能够判断抗生素的
浓度。黄晨等采用微生物抑制法检测活动物中的红霉素、螺旋霉素的残留。但是微生物法选择不同的生产菌种，这些菌种均来自不同的生产厂家，易造成组分的比例不同，使得微生物效价的测定有很大的差别，难以满足准确定性定量的要求，难以满足准确定性定量测定的要求，目前该方法已经逐渐被取代。

薄层色谱法的原理是利用薄层板和各种有机溶剂在固液吸附色谱过程中将样品组分分离和显色，最终用薄层扫描法进行含量的测定。该法可以通过变换不同的溶剂、显色剂和检测方式测定批量样品，成本低，设备与操作简单。Petz等在pH=8.5的乙腈水溶液条件下提取动物组织、奶、蛋中的四种大环内酯类抗生素之后，用TLC法进行分离鉴定。经对测定结果的分析，发现该方法的分离能力差，另外该方法对较为复杂的样品鉴定能力存在缺陷，灵敏度低，不利于准确定量分析，应用也逐渐减少。

高效液相色谱法是利用被测组分在两相中具有微小差异的吸附或者分配系数进行分离，再通过与紫外-可见检测器或者荧光检测器进行结合，能够同时准确地检测出大量组分，该方法适合分析沸点高、热稳定性差以及分子量较大的化合物。大环内酯类抗生素大多数难以气化或者衍生化，且相当一部分具有紫外吸收，所以该方法广泛应用于食品中大环内酯类药物残留的检测。王宇驰,等采用高效液相色谱法测定阿奇霉素分散片的含量。邢丽红等采用高效液相色谱-荧光检测法测定鲈鱼组织中阿维霉素、伊维霉素。

液相色谱-质谱联用技术是在液相色谱的基础上联用一个质谱的检测器。质谱遵循带电粒子磁场或电场中的运动规律，通过化合物的质荷比进行分离，同时通过丰度比进行定量，集高分离能力、高灵敏度、高分辨率于一体，是目前认为用于动物性食品中大环内酯类药物的检测的最佳的分析方法。Dickson等采用液相色谱-串联质谱技术测定不同组织中的12种大环内酯类药物的残留，检测限为0.5ug/kg，回收率在60％以上。贾涛等采用液相色谱-串联质谱法检测牛奶中林可胺类与大环内酯类药物，检测限为1ug/kg，回收率为70％～120％。

在过去的几年里，在畜禽、水产品等动物源食品中大环内酯类抗生素的检测方法逐渐被开发优化，但主要的前处理方法还主要是集中在固相萃取法上，而检测方法也主要是集中在高效液相色谱-串联质谱法上，因此，有必要进一步研究处理装置小，处理速度快，操作简单化，样品和有机溶剂用量少，对待测成分的选择性和回收率高，易于自动化的前处理方法与高分离度、高准确度、高灵敏度、高分辨率的分析仪器的相结合的技术手段，以满足兽药残留检测的需要。