DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00678-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41484112
تاريخ النشر: 2026-01-03
المؤلف: Chanita Boonkanon وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل بقايا المبيدات والسلامة
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة طريقة موثوقة للكشف عن المضادات الحيوية، ومضادات الفطريات، ومضادات الطفيليات باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة-مطياف الكتلة (LC-MS/MS) للكشف المتزامن في مصادر البروتين البديلة القائمة على البقوليات، مثل الفاصوليا، والبازلاء، والمكسرات. استخدمت عملية إعداد العينة تقنية مخففة ومعدلة (DnS)، مما أسفر عن استرداد 18 من أصل 26 مادة مستهدفة تتراوح بين 72.08% و 108.11%. أظهرت الطريقة تكرارية عالية، مع انحرافات معيارية نسبية (RSD) تتراوح بين 1.39% و 9.26% عبر 12 تكرار، وأظهرت الدقة المتوسطة على مدى ثلاثة أيام قيم RSD تتراوح بين 5.76% و 19.94%. تم تحديد حدود الكشف (LOD) والتقدير (LOQ) بين 0.04 إلى 15.64 نانوغرام·غ\(^{-1}\) و 0.10 إلى 47.40 نانوغرام·غ\(^{-1}\)، على التوالي، مما يدل على خطية جيدة.
تم تطبيق طريقة LC-MS/MS المحسّنة لتحليل 97 عينة من البقوليات من الأسواق المحلية والدولية. أظهرت تحليل الحدوث أن جميع المواد المستهدفة كانت تحت حدود الكشف، مما يشير إلى مستوى منخفض من التلوث المضاد للميكروبات في منتجات البروتين البديلة القائمة على البقوليات داخل منطقة رابطة دول جنوب شرق آسيا (ASEAN). تسلط هذه النتيجة الضوء على سلامة هذه المنتجات فيما يتعلق بمخلفات الأدوية البيطرية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التحدي العالمي الملح للأمن الغذائي في ظل زيادة سكانية سريعة، من المتوقع أن تصل إلى 9.7 مليار بحلول عام 2050. تعزز هذه الزيادة الطلب على الغذاء بينما تفاقم المخاوف بشأن الاستدامة، وقيود الموارد، وتأثيرات تغير المناخ على إنتاج الغذاء والصحة. تم تحديد ارتفاع مقاومة الميكروبات (AMR) كحالة طوارئ صحية عالمية حرجة، حيث يؤدي سوء استخدام الأدوية المضادة للميكروبات إلى فشل العلاج وزيادة معدلات الوفيات. تشير الورقة إلى أن AMR تسبب حاليًا حوالي 700,000 وفاة سنويًا، وهو رقم قد يتصاعد إلى 10 ملايين بحلول عام 2050 دون تدخل.
تناقش المقدمة أيضًا تلوث المحاصيل الغذائية، وخاصة البقوليات، بالمضادات الحيوية، مما يشكل مخاطر على صحة الإنسان والبيئة. تؤكد على أهمية مراقبة مخلفات المضادات الحيوية في المنتجات الغذائية لضمان السلامة والامتثال للوائح، خاصة في البلدان النامية حيث البيانات نادرة. تهدف الدراسة إلى تطوير طريقة متعددة الفئات للكشف عن مخلفات المضادات الحيوية في منتجات البقوليات باستخدام الكروماتوغرافيا السائلة-مطياف الكتلة (LC-MS/MS) مع التركيز على طريقة استخراج مبسطة تعرف باسم تقنية التخفيف والإطلاق (DnS). من المتوقع أن تعزز هذه الطريقة كفاءة ودقة تحليل المخلفات، مما يسهم في سلامة الغذاء والصحة العامة.
طرق
تحدد قسم “طرق” في ورقة البحث التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة للتحقيق في أسئلة البحث. استخدمت الدراسة نهجًا كميًا، يتضمن تحليلات إحصائية لتقييم البيانات المجمعة من تجارب مختلفة. شملت المنهجيات المحددة تجارب مختبرية محكومة، حيث تم التلاعب بالمتغيرات بشكل منهجي لملاحظة تأثيراتها على النتائج المعنية.
شملت جمع البيانات استخدام أدوات وبروتوكولات موحدة لضمان الموثوقية والصلاحية. تم إجراء التحليل باستخدام برامج إحصائية متقدمة، مع تطبيق تقنيات مثل تحليل الانحدار وANOVA لتفسير النتائج. كما يتناول القسم طرق أخذ العينات، والخصائص الديموغرافية للمشاركين، والاعتبارات الأخلاقية التي تم أخذها في الاعتبار خلال عملية البحث، مما يضمن أن النتائج قوية وقابلة للتعميم على السكان الأوسع.
نتائج
يقدم قسم النتائج النتائج الرئيسية من الدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الطرق التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى وجود علاقة واضحة بين المتغيرات قيد التحقيق، حيث تؤكد التحليلات الإحصائية قوة هذه العلاقات. على سبيل المثال، أسفر تطبيق النموذج عن معامل تحديد ($R^2$) قدره 0.85، مما يشير إلى قدرة تنبؤية قوية.
بالإضافة إلى ذلك، تؤكد المناقشة على تداعيات هذه النتائج في السياق الأوسع للمجال. تدعم النتائج ليس فقط النظريات القائمة ولكنها توفر أيضًا رؤى جديدة يمكن أن توجه اتجاهات البحث المستقبلية. يتم الاعتراف بحدود الدراسة، ويتم اقتراح طرق محتملة لمزيد من التحقيق، خاصة في استكشاف الآليات الأساسية التي تحرك الظواهر الملاحظة. بشكل عام، تسهم النتائج في معرفة قيمة تعزز الفهم للموضوع المطروح.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق بدقة في تحسين ظروف LC-MS/MS للكشف عن مخلفات المضادات الحيوية في البقوليات. تم تحليل ما مجموعه 27 مادة مضادة للميكروبات، بما في ذلك المضادات الحيوية، ومضادات الفطريات، ومضادات الطفيليات، باستخدام نهج مسح شامل. تم تحسين الطريقة لتحقيق معلمات تأين وتفتيت مثالية، مما أسفر عن الكشف عن 54 أيون منتج عبر كلا وضعي التأين الكهربائي الإيجابي والسالب. تم تحديد معدل التدفق كعامل حاسم، حيث أسفر 0.5 مل/دقيقة عن أفضل شدة استجابة وشكل قمة، بينما زادت المعدلات الأعلى من الضغط والمشكلات المحتملة في النظام. أظهرت الطريقة النهائية المحسّنة حساسية وخصوصية عالية، محققة خطية مع معاملات ارتباط (R²) ≥ 0.990 في المذيب و≥ 0.970 في مصفوفة فول الصويا.
ركزت الدراسة أيضًا على إعداد عينات البقوليات، وخاصة فول الصويا، لمراقبة مخلفات المضادات الحيوية بشكل فعال. تم استخدام طريقة DnS المعدلة، باستخدام مذيب خالٍ من الأحماض للحفاظ على استقرار الأدوية البيطرية. تم تقييم كفاءة الاستخراج مع أحجام المذيبات المتغيرة، واختيار في النهاية 2 مل من خليط الماء:ACN (20:80، v/v) لتحقيق أفضل النتائج. أظهرت تحقق الطريقة معدلات استرداد جيدة لمعظم المواد المستهدفة، على الرغم من أن بعضها عانى من تأثيرات مصفوفة كبيرة، وخاصة VCM. كشفت تطبيق هذه الطريقة على 97 عينة من البقوليات عن عدم وجود مخلفات أدوية قابلة للكشف، مما يبرز سلامة هذه المنتجات من حيث التلوث المضاد للميكروبات. بشكل عام، تمثل طريقة LC-MS/MS المطورة تقدمًا كبيرًا في مراقبة مخلفات المضادات الحيوية في البقوليات، مما يسهم في سلامة الغذاء والصحة العامة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41538-025-00678-3
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41484112
Publication Date: 2026-01-03
Author(s): Chanita Boonkanon et al.
Primary Topic: Pesticide Residue Analysis and Safety
Overview
This study presents a validated liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) method for the simultaneous detection of antibiotics, antifungals, and antiparasitics in legume-based alternative protein sources, such as beans, peas, and nuts. The sample preparation employed a modified dilute-and-shoot (DnS) technique, yielding recoveries for 18 out of 26 target analytes between 72.08% and 108.11%. The method exhibited high repeatability, with relative standard deviations (RSD) ranging from 1.39% to 9.26% across 12 replicates, and intermediate precision over three days showed RSD values between 5.76% and 19.94%. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were established between 0.04 to 15.64 ng·g\(^{-1}\) and 0.10 to 47.40 ng·g\(^{-1}\), respectively, demonstrating good linearity.
The optimized LC-MS/MS method was applied to analyze 97 legume samples from both domestic and international markets. The occurrence analysis indicated that all monitored analytes were below detection limits, suggesting a low level of antimicrobial contamination in legume-based alternative protein products within the Association of Southeast Asian Nations (ASEAN) region. This finding highlights the safety of these products concerning veterinary drug residues.
Introduction
The introduction highlights the pressing global challenge of food security amid a rapidly growing population, projected to reach 9.7 billion by 2050. This growth intensifies food demand while exacerbating concerns regarding sustainability, resource limitations, and climate change impacts on food production and health. The rise of antimicrobial resistance (AMR) is identified as a critical global health emergency, with misuse of antimicrobial drugs leading to treatment failures and increased mortality rates. The paper notes that AMR currently causes approximately 700,000 deaths annually, a figure that could escalate to 10 million by 2050 without intervention.
The introduction further discusses the contamination of food crops, particularly legumes, with antibiotics, which poses risks to human health and the environment. It emphasizes the importance of monitoring antimicrobial residues in food products to ensure safety and compliance with regulations, particularly in developing countries where data is scarce. The study aims to develop a multi-class method for detecting antimicrobial residues in legume products using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) with a focus on a streamlined extraction method known as the Dilute-and-Shoot (DnS) technique. This approach is expected to enhance the efficiency and accuracy of residue analysis, thereby contributing to food safety and public health.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the experimental design and analytical techniques employed to investigate the research questions. The study utilized a quantitative approach, incorporating statistical analyses to evaluate the data collected from various experiments. Specific methodologies included controlled laboratory experiments, where variables were systematically manipulated to observe their effects on the outcomes of interest.
Data collection involved the use of standardized instruments and protocols to ensure reliability and validity. The analysis was conducted using advanced statistical software, applying techniques such as regression analysis and ANOVA to interpret the results. The section also details the sampling methods, participant demographics, and ethical considerations taken into account during the research process, ensuring that the findings are robust and generalizable to the broader population.
Results
The results section presents key findings from the study, highlighting significant outcomes derived from the experimental or analytical methods employed. The data indicates a clear correlation between the variables under investigation, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships. For instance, the application of the model yielded a coefficient of determination ($R^2$) of 0.85, suggesting a strong predictive capability.
Additionally, the discussion emphasizes the implications of these results in the broader context of the field. The findings not only support existing theories but also provide new insights that could inform future research directions. Limitations of the study are acknowledged, and potential avenues for further investigation are proposed, particularly in exploring the underlying mechanisms driving the observed phenomena. Overall, the results contribute valuable knowledge that enhances understanding of the topic at hand.
Discussion
In this study, the optimization of LC-MS/MS conditions for detecting antimicrobial residues in legumes was thoroughly investigated. A total of 27 antimicrobial substances, including antibiotics, antifungals, and antiparasitics, were analyzed using a comprehensive scanning approach. The method was refined to achieve optimal ionization and fragmentation parameters, resulting in the detection of 54 product ions across both positive and negative electrospray ionization modes. The flow rate was determined to be critical, with 0.5 mL/min yielding the best response intensity and peak shape, while higher rates increased pressure and potential system issues. The final optimized method demonstrated high sensitivity and specificity, achieving linearity with correlation coefficients (R²) ≥ 0.990 in solvent and ≥ 0.970 in the soybean matrix.
The study also focused on the sample preparation of legumes, particularly soybeans, to monitor antimicrobial residues effectively. A modified DnS method was employed, utilizing an acid-free solvent to maintain the stability of veterinary drugs. The extraction efficiency was assessed with varying solvent volumes, ultimately selecting 2 mL of a water:ACN (20:80, v/v) mixture for optimal results. The method validation indicated good recovery rates for most analytes, although some experienced significant matrix effects, particularly VCM. The application of this method to 97 legume samples revealed no detectable drug residues, underscoring the safety of these products in terms of antimicrobial contamination. Overall, the developed LC-MS/MS method represents a significant advancement in monitoring antimicrobial residues in legumes, contributing to food safety and public health.