长篇食品安全科普连载之八：
本文关键词：食品安全，牛奶，违禁添加物，抗生素，β-内酰胺酶。
（前7期文章的链接，见本文末）
《舌尖上的安全》连载之八
最近一段时间，本人在头条号《奇云空间》连载长篇食品安全科普文章《舌尖上的安全》。在上一期，作者介绍了牛奶中的违禁添加物“硫氰酸钠”。相信看过文章的朋友都知道，不法之徒在牛奶中添加“硫氰酸钠”的目的，就是为了给牛奶保鲜、延长牛奶的保质期。
在这一期，作者继续介绍牛奶中的违禁添加物，它就是可以为牛奶中的抗生素打掩护的“解抗剂”——β-内酰胺酶（英文名称为β-Lactamase）。
大家都知道，滥用抗生素的危害是很大的，比如扰乱体内正常菌群，导致人体所需的某些维生素等微量物质摄取不足，影响身体健康，更严重的是助长耐药菌产生，一旦感染就难以医治，这就是规定抗生素必须凭医生处方购买、销售的牛奶中不得检出抗生素的原因。
因为β-内酰胺酶可使β-内酰胺类抗生素降解，从而可避免牛奶中残留抗生素的检出。因此，不法商家违禁向牛奶中添加β-内酰胺酶。
β-内酰胺酶的添加，不仅掩盖了抗生素残留的事实，同时引入了抗生素降解产物及β-内酰胺酶残留所带来的风险。我国已将β-内酰胺酶列入非食用添加剂名单。
一般人对“β-内酰胺酶”很陌生，甚至连它的名字都读不准。要想搞清楚β-内酰胺酶是什么？我们需要先认识一下“内酰胺”和“β-内酰胺类抗生素”。
内酰胺为环状化合物，希腊字母用来表示环的大小。希腊字母β排第二位，内酰胺本身包括了酰胺的两个原子，所以β-内酰胺就是四元环。以此类推，α-内酰胺是三元环，γ-内酰胺为五元环，δ-内酰胺为六元环......
β-内酰胺类抗生素系指化学结构中具有β-内酰胺环的一大类抗生素。根据β-内酰胺环是否连接有其他杂环以及所连接杂环的化学结构差异，β-内酰胺类抗生素又可以分为青霉素类、头孢菌素类和非经典的β-内酰胺类抗生素等。这类药物抗菌活性强，毒性低，品种多，抗菌范围广，临床疗效好。自20世纪40年代投入使用以来，一直是应用广泛和重要的一类抗生素。
青霉素之父亚历山大·弗莱明
β-内酰胺酶，英文名称为β-Lactamase，是对β-内酰胺类抗生素耐药的细菌代谢过程产生的一种蛋白质，可选择性分解牛奶中残留的β-内酰胺类抗生素，通过水解使β-内酰胺环打开，而失去抗菌活性。
目前发现并报道的β-内酰胺酶有200多种，根据β-内酰胺酶的等电点、结构、水解产物、是否受克拉维酸抑制等，可以将β-内酰胺酶分为五大类：
（1）青霉素酶，主要水解青霉素类，能被克拉维酸抑制；
（2）头孢菌素酶，能水解头孢菌素，但对青霉素水解作用很弱，不能被克拉维酸抑制；
（3）广谱酶，主要水解青霉素类及头孢菌素类，能被克拉维酸抑制；
（4）超广谱酶，可水解广谱头孢菌素类，能被克拉维酸及舒巴坦等抑制；
（5）金属酶，又称碳青霉烯酶，能灭活青霉素类、头孢菌素类和碳青霉烯类抗生素。
应用最广泛的为前两类。
常见的产β—内酰胺酶的菌株
常见的产β—内酰胺酶的菌株
常见的产β—内酰胺酶的菌株
常见的产β—内酰胺酶的菌株
A类β—内酰胺酶
B类β-内酰胺酶
按照国家规定，奶牛使用抗生素药物后一定时间内的乳汁，不得作为供人食用的原料。同时，国家在《生鲜牛奶收购标准》中，对生鲜牛奶中不同种类抗生素含量做了明确规定。然而，就目前我国奶牛的饲养环境而言，牛奶较难达到绝对无抗生素，因此市场上出现了抗生素分解剂。它能分解牛奶中残留的β-内酰胺类抗生素，这就是β-内酰胺酶。
应用β-内酰胺酶分解牛奶中抗生素的风险在于：一是β-内酰胺酶的安全性以及是否可以在食品中添加，尚未无研究数据；二是在分解β-内酰胺类抗生素后，可能残留其他有害物质；三是这种做法纵容了奶牛饲养过程中，抗生素的滥用。
牛奶中抗生素残留的来源主要是原料生产和流通过程。
一是使用抗生素防治动物疫病。在当前这种集约化的规模养殖过程中，动物极易发病，如奶牛奶房炎、子宫内膜炎、肢蹄病等，这些都需要用抗生素来进行治疗，而且也允许利用药物进行治疗，但是国家有严格的用药和用药后休药期规定。
一些养殖户为了提高自身利益，大剂量使用药物、不合理用药、不遵守休药期规定直接进行产奶，这是导致牛奶中抗生素残留超标重要因素之一。
二是抗生素类饲料添加剂的使用。抗生素不仅能治疗动物疾病，而且一些抗生素还具有促进生长的作用，因此一些养殖户为缩短养殖周期，违规、滥用相关抗生素。
三是流通环节中使用抗生素。饲养户和经营商为了保鲜，将抗生素人为添加到牛奶中，以抑制微生物的生长、繁殖，防止牛奶酸败变质，这也是造成抗生素残留超标的重要因素之一。
β-内酰胺酶到底会给人体带来什么伤害，业内人士称，目前尚无β-内酰胺酶直接危害人体健康的相关资料和报道，但这并不代表它就一定没有危害。而正是这种未知，才更让人感到恐慌。它的主要危害是为牛奶中的抗生素打掩护，让人们无法知道牛奶中抗生素残留的存在。可以说，抗生素残留的危害，就是β-内酰胺酶的危害。
牛奶中的抗生素残留危害是明确的，主要有以下几点：
（1）引发人体超敏反应
目前，在乳与乳制品中，主要的抗生素残留包括青霉素类、四环素类、氨基糖苷类、福诺酮类药物等。经常食用低剂量青霉素、四环素及某些氨基苷类抗生素等残留的食品，能使易感的人群出现超敏反应。严重者可引起休克，短时间内出现血压下降、皮疹、喉头水肿、呼吸困难等严重症状。青霉素类是最容易引起超敏反应的一类抗生素；此外，四环素、链霉素等抗生素有时也能引起超敏反应。青霉素具有半抗原特性，进入机体后，轻者表现为接触性皮炎和皮肤反应，严重者可表现为致死性过敏休克；四环素的变应原性反应比青霉素低，但四环素可引起过敏和荨麻疹。
（2）导致耐药性菌株的形成
经常食用低剂量抗生素残留的食品可使细菌形成耐药性。动物在经常反复摄入某一种抗生素后，体内将有一部分敏感菌株逐渐形成耐药菌株，这些耐药菌株可通过动物性食品进入人体。耐药细菌数量增加，人们受到这些细菌感染的几率也在加大，疾病的治疗难度增大，治疗费用也相应提高。如耐青霉素的肺炎链球菌，过去对青霉素、红霉素、磺胺等药品都很敏感，现在几乎“刀枪不入”。绿脓杆菌对阿莫西林，西力欣等8种抗生素的耐药性达100%。而耐高甲氧西林的金黄色葡萄球菌除万古霉素外已经无药可治。多重耐药菌引起的感染对人类健康造成了严重的威胁，滥用抗菌素已经使人类付出了沉痛的代价。20世纪50年代在欧美首先发生了耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的感染，这种感染很快席卷全球，有5000万人被感染，死亡达50多万人。目前，临床上很多严重感染者死亡，多是因为耐药菌感染，抗生素无效。
（3）破坏微生态平衡，导致二重感染。
当长期摄入抗生素类残留严重超标的牛奶后，敏感菌受到抑制，而不敏感菌在体内可大量繁殖生长，导致二重感染，破坏肠道菌群平衡。同时，某些能够合成人体所需的维生素的有益菌群被破坏，可引起长期腹泻或维生素缺乏症。
（4）影响乳制品加工
原料乳中抗生素残留物超标将严重干扰发酵乳制品的生产，还可严重影响干酪、黄油、发酵乳的起酵和后期风味的形成，从而对乳品企业造成巨大经济损失。
一句话：通过向原料乳中添加β-内酰胺酶，可以分解牛奶中残留的β-内酰胺抗生素，这样就检测不到原料乳的抗生素残留。
国际上明确规定，严禁使用含有抗生素的原奶。欧美国家都严格禁止含有抗生素的的奶制品销售。在一些欧洲国家，如果一家奶牛场的牛奶检出抗生素，会被立刻停收一周的牛奶，并且受到重罚。
我国《无公害食品生鲜牛奶》行业标准中也明确规定，生鲜乳中不得检出抗生素，但由于养殖水平所限，奶牛奶腺炎发病率尤其之高。有公开资料显示，前几年中国一般奶牛场中奶牛奶腺炎的患病率在30%左右，而奶牛子宫和肢蹄病的患病率则在40%和25%左右。而对奶牛使用的抗生素剂量也要远远大于人体使用剂量。
使用抗生素后，部分残留会通过奶牛的血液进入牛奶中，一般而言在使用抗生素四天之内都会受到影响。这是抗生素流入的一般渠道，但并非唯一渠道。
有些原奶细菌数量超标，按照标准，企业又会拒收，此时有不法分子也会在其中加入一些抗生素。
β-内酰胺酶非法掺入生鲜乳，可选择性分解牛奶中残留的β-内酰胺类抗生素，使常规检测方法无法检测实际残留的抗生素，造成无抗生素残留的假象。
一支几十元的“抗生素分解剂”（实际上就是β-内酰胺酶）可分解4到5吨牛奶中的抗生素，而1吨“有抗奶”和“无抗奶”的收购价格相差近千元，有的“有抗奶甚至分文不值。β-内酰胺酶的使用，极大的节约了企业生产成本。
另外，用含抗生素的原奶做酸奶或乳酪时，残留的抗生素会抑制细菌的发酵，从而影响制品的产量和质量，这也是市场上酸奶价格普遍较贵的主要原因，如果使用了β-内酰胺酶，“有抗奶”可以加工成酸奶，将为企业带来更可观的利润。
正是因为牛奶中抗生素残留的危害性，世界各国对其都有严格的法规限制。联合国粮农组织（FAO）及世界卫生健康组织（WHO）早在1969年就提出，应对各种动物性食品中的抗生素残留提出允许标准，并建议在奶牛接受抗生素治疗停药后至少3天（最好5至7天）内的奶汁不能作为食用奶的原料。
美国食品和药品管理局（FDA）规定，每毫升牛奶中的抗生素含量，不得超过0.006国际单位，使用抗生素的牛奶在96小时内应废弃。欧美国家多年前即明文禁止抗生素残留超量的牛奶上市（对青霉素类药物的限量为4～10克/千克）。
有关β-内酰胺酶用于分解抗生素的公开报道，是在1984年的美国乳品科学协会第79届年会上，威斯康星大学的研究人员提交一篇研究论文，阐述了用β-内酰胺酶分解牛奶中抗生素残留的研究。
2001年一项提交世界知识产权组织审批的专利中，也涉及了采用β-内酰胺酶分解牛奶中抗生素残留的内容。
中国的“解抗剂”β-内酰胺酶被使用也有近二十年的时间了，只是到2006年才被大范围地应用，2009年达到高潮。
2009年，卫生部在《食品中可能违法添加的非食用物质名单（第二批）》中，明确将β-内酰胺酶列入非食用物质，进行全国性监控。
我国1985年发布的GB5488-85《消毒牛奶》标准附录A中，对“生鲜牛奶的一般技术要求”的规定是，用抗生素或其他对牛奶有影响的药物治疗期间的母牛所产的牛奶和停药后3日内的牛奶不得收购供人食用。
1986年国家正式发布的《生鲜牛奶收购标准》中，对抗生素没有做出规定，因为条文中根本就找不到“抗生素”这3个字。
2001年10月，农业部发布实施了《无公害食品生鲜牛奶行业标准》，明确了“抗生素不得检出”。但对这一行业标准，我国长期未严格执行。直到2007年9月，农业部发布了《无公害食品生鲜牛奶》行业标准，并要求于当年10月实施。这个标准对生鲜乳的卫生指标明确了“抗生素不得检出”。
2006年8月，浙江杭州的《青年时报》甚至就违禁添加做过调查，并发表了《网上开卖“牛奶抗生素分解剂”》的报道。这是国内较早报道“解抗剂”的媒体，只是并没有引起很大的关注。在这篇报道中，《青年时报》的记者发现诸多“解抗剂”的销售信息，大多来自河北石家庄的一家企业。在与记者的对话中，这家公司号称国内几家知名企业都在使用他们的产品。
2006年5至8月间，中国药品生物制品检定所的崔生辉等人曾在北京零售超市中采集了五个厂家生产的、不同种类的牛奶样品38个，检测发现，63.2%的样品检出β-内酰胺酶。这项检测结果以《“生鲜牛奶抗生素分解剂”的鉴定与检测》论文形式，发表在《中国食品卫生杂志》2007年第2期上。这篇文章称，“生鲜牛奶抗生素分解剂”的主要成分是β-内酰胺酶，在北京市场上收集的38份零售牛奶样品中，63.2%添加了这种酶，而“生鲜牛奶抗生素分解剂”的主要成分β-内酰胺酶是我国不允许使用的食品添加剂，文章结尾呼吁，要“加强对牛奶中β-内酰胺酶的监管”。
2009年3月6日，卫生部颁发了《全国打击违法添加非食用物质和滥用食品添加剂专项整治工作重点及要求》，明确规定“乳及乳制品”添加“β－内酰胺酶（解抗剂）”属于“违法行为”，违法就得处罚，处罚的力度要能起到震慑作用。
2009年4月22日，卫生部、农业部等政府部门出台强硬政策：严禁在乳品标签、标识和广告中宣传“无抗奶”等不科学、不符合实际的内容；要求乳品业和餐饮业停止经β－内酰胺酶处理的“无抗奶”生产经营活动；禁止销售、收购和加工尚在用药期和休药期内奶牛产的生鲜牛奶。2009年4月26日，卫生部再次发布公告，明令禁止在乳制品中添加“解抗剂”即β-内酰胺酶。
目前国内尚无乳制品中β-内酰胺酶检测的国家标准和行业标准。目前可行方法有高效液相色谱法、直接法、微生物培养法和碘量法。
高效液相色谱(HPLC)是目前广泛应用的一种理化检测方法，目前已成为大多数抗生素残留的常规分析方法。高效液相色谱法利用β-内酰胺酶能够酶解青霉素的原理，向牛奶中添加一定量的青霉素，如果牛奶中存在一定浓度的β-内酰胺酶，那么青霉素经β-内酰胺酶酶解后浓度会减少，从而判断牛奶中是否存在β-内酰胺酶。
直接法的原理是，牛奶中的青霉素钾在β-内酰胺酶的作用下，主要生成青霉噻唑酸钾，并伴随生成少量的青霉胺、青霉醛等物质。经去脂肪、蛋白等前处理后，可以将青霉噻唑酸钾提取出来，经高效液相色谱仪检测确认其是否存在，从而判定该牛奶是否为人造“无抗奶”。
β-内酰胺酶测量仪
碘量法的原理是如果牛奶中含有β-内酰胺酶，β-内酰胺酶分解青霉素后产生的青霉噻唑酸与淀粉竞争游离碘，破坏了碘与淀粉的蓝色复合物，使蓝色变为无色，通过观察颜色来判断牛奶中是否掺有抗生素分解酶。该方法可检出牛奶中已反应及未反应的β-内酰胺酶，可用于检测鲜奶及奶制品中的β-内酰胺酶。
微生物培养法是传统的检测方法，其检测原理是以一种对青霉素高度敏感的细菌作为指示菌，如果被测牛奶中含有β-内酰胺酶，则可破坏青霉素，否则指示菌被抑制，通过与标准品比较抑菌圈的大小即可以确定样品中是否含有β-内酰胺酶。尽管微生物培养法耗时长、操作复杂、检出限低、容易造成污染从而导致结果误差，不适用于快速检测，但是，微生物培养法仍然是实验室检测牛奶中β-内酰胺酶的主要方法。
传统微生物方法需要的检测时间比较长，这就无形中增加了牛奶厂和一些收购企业的仓储费用，而且时间过长容易导致乳品的腐败；而新型的物理检测方法需要添置大型仪器设备，前期投入较大，在一些规模小的饲养场不可能实现；另外这2种方法都需要专业的检测人员进行操作，因此不太适合快速、规模化的检测需要。
ELISA试剂盒是目前奶牛场和生鲜牛奶公司使用最广泛、快速、灵敏的检测抗生素残留的方法。不论国外，还是国内都有生产企业，如德国拜发公司、北京望尔生物科技有限公司、北京维德维康生物技术有限公司等生产的抗生素检测试剂盒，一个96孔检测试剂盒可检测40个样品，成本也不高，很是经济实用，是作为快速检测抗生素残留的优先方法，而且如果检测出阳性，紧接着用其他检测方法可以进行确认。
《舌尖上的安全》系头条号《奇云空间》最近推出的的长篇食品安全科普文章。
该系列文章，从专家的角度，用大众的语言，深度揭开了违禁食品添加物的神秘面纱，通俗解读了违禁食品添加物的前世今生。前7期的主题分别是：
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普通消费者很难从乳品的外表、味道来判断其中是否有抗生素。不过可以利用发酵法自己检测，方法是：
消毒将两把茶匙、两双筷子、一个不锈钢杯、一个有盖玻璃瓶放入水中煮沸杀菌，冷却后备用。
加热牛奶用一把茶匙取20匙鲜牛奶，放于不锈钢杯中，烧开，并保温3分钟。在加热时，用一双筷子不断搅拌，防止牛奶结块；火力不要太猛，以免烧焦牛奶。
接种将牛奶倒入玻璃瓶中盖好盖，自然冷却至38℃(用手触摸玻璃瓶外壁感觉接近体温即可)；然后，用另一把干净的茶匙取一匙酸奶(要用大企业近期生产的酸奶，以保证质量)放入牛奶中，用另一双干净的筷子搅匀。
培养将盛有牛奶的玻璃瓶的盖子拧紧，放于温室中发酵培养，可以用干净的毛巾包在玻璃瓶外面，温度保持在20℃～38℃之间，而温度过高过低都会影响培养效果。大约发酵培养6小时～12小时就可以看结果了，温度越高发酵培养所用的时间越短。牛奶经发酵培养，如果成为凝固、有乳酪香的酸奶，就证明所检测的牛奶中没有抗生素；如果牛奶没有发酵成酸奶则很可能含有抗生素，当然，也可能是温度没控制好所致。
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