Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchung zur fluoreszenzspektroskopischen Erfassung von Tetracyclin

Klein, Andrea

This study presents a method by using fluorescence spectroscopy, which is able to detect breaks of the maximum residue limit of the broad spectrum antibiotic tetracycline in biological matrices. On the one hand tetracycline is one of the famoust antibiotics in veterinary medicine, especially in large animal surgery and on the other hand it has fluorescence activity. Using fluorescence spectroscopy to evaluate tetracycline spectra in biological matrices, bone or skeletal muscle, the algorithm developed in this study has to regard optical properties of those matrices. These are mainly endogenous fluorescence, scattering, absorption and inhomogenity. The matrices bone and skeletal muscle show endogenous fluorescence and scattering. Skeletal muscle shows also absorption caused of hemo- and myoglobine, which are inhomogeneously distributed in the tissue.  For the development of the algorithm reproducible samples are needed to test those effects separately and in combination. Therefore, phantoms are used.   The individual spectras of each possible needed substance are measured in fluorescence and absorption, because they are essential for the algorithm as spectra of reference. The effects of endogenous fluorescence, scattering, absorption and inhomogenity on the tetracycline spectra are measured separately and in combination. The investigations are performed in solution and in gelatine phantoms and the results are the basics for the structure of the algorithm. In the following, this algorithm is used to evaluate gelatine phantoms, bone powder and minced meat spiked with different concentrations of tetracycline. Moreover, the specifity of the algorithm for different derivates of tetracyclines is tested on bone powder spiked with oxytetracycline, chlortetracycline and doxycycline.   The algorithm detects tetracycline in gelatine phantoms over a concentration of 1000 µg/kg, in bone spikes over a concentration of 400 µg/kg without differentiation between the different tetracycline derivates. Preliminary results show that in muscle tissue tetracycline can be identified in a concentration of 100 µg/kg, which is the maximum residue limit of tetracycline in muscle listed in Annex I of Council Regulation (EEC) No 2377/90.   The developed algorithm formes now a basis for qualitative detection of tetracycline in biological matrices and so for a fluorescence spectroscopical screening method on each carcass in the slaughterhouse.  

In der vorliegenden Arbeit ist eine fluoreszenzspektroskopische Methode entwickelt worden, die Höchstmengenüberschreitungen des  Breitbandantibiotikum Tetracyclin in biologischen Geweben nachweisen kann. Dafür wird im Rahmen dieser Arbeit ein Algorithmus entwickelt, der die Messspektren über ihre Komponenten errechnen kann. Wenn Tetracyclin in einer biologischen Matrix, Knochen oder Muskulatur nachgewiesen werden soll, so muß der Algorithmus optische Phänomene der Matrix berücksichtigen, die auf irgend eine Weise die Tetracyclinfluoreszenz verändern. In der Hauptsache sind dies intrinsische Fluoreszenz, Streuung, Absorption und Inhomogenität. Sowohl Knochen als auch Mukulatur zeigen intrinsische Fluoreszenz und Streuung, jedoch kommt bei Muskulatur außerdem noch die Absorption von Hämo- und Myoglobin hinzu, die im Gewebe inhomogen verteilt sind.   Für die Entwicklung des Algorithmus werden die Reinspektren aller eventuell benötigten Substanzen in Fluoreszenz und Extinktion gemessen, da diese als Referenzspektren benötigt werden. Effekte intrinsischer Fluoreszenz, Streuung, Absorption und Inhomogenität werden einzeln und in Kombination an Lösungen und Gelatine-Phantomen gemessen und bei der Entwicklung des Algorithmus berücksichtigt. Anschließend werden Gelatine-Phantome, Knochenproben aus Knochenmehl und Muskelproben aus Hackfleisch mit verschiedenen Konzentrationen von Tetracyclin versetzt, gemessen und mit dem entwickelten Algorithmus ausgewertet. Ebenso werden Knochenproben mit Oxytetracyclin, Chlortetracyclin und Doxycyclin versetzt, untersucht und mit dem Algorithmus ausgewertet.     Der Algorithmus, der nicht zwischen den einzelnen Tetracyclinderivaten unterscheiden kann, weist in Gelatine-Phantomen Tetracycline ab einer Konzentration von 1000 µg/kg, in Knochenproben ab einer Konzentration von 400 µg/kg nach. In einem Versuch an dotierten Muskelproben wird Tetracyclin in einer Konzentration von 100 µg/kg nachgewiesen, welche den MRL-Wert für Tetracycline in Muskulatur darstellt, festgelegt in Anhang I der Verordnung 2377/90 EWG.   Die Ausarbeitung dieses Algorithmus stellt eine Grundlage zum qualitativen Nachweis von Tetracyclin in biologischen Matrizes dar. Dieser Algorithmus bildet die Basis für ein fluoreszenzspektroskopisches ‚Screening’ von Probenmaterial auf Tetracyclin-Höchstmengenüberschreitungen, wobei aufgrund des schnellen Vorliegens der Ergebnisse die Stichprobenzahl der Untersuchungen erhöht werden kann.    

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Klein, Andrea: Untersuchung zur fluoreszenzspektroskopischen Erfassung von Tetracyclin. Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

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