湯軼偉,勵建榮*,孟良玉,鐘克利,徐永霞
(渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院,渤海大學(xué)食品研究院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 錦州 121013)
氯霉素(chloramphenicol,CAP)又叫左旋霉素,是一種用于治療傷寒、腦膜炎和尿路感染等疾病的酰胺醇類抗生素類藥物,其結(jié)構(gòu)式見圖1,該藥物能有效抑制炭疽桿菌、肺炎球菌、鏈球菌、李斯特菌、葡萄球菌以及衣原體、立克次氏體等病原微生物。由于CAP殺菌廣譜,我國自20世紀(jì)80年代開始用于水產(chǎn)品養(yǎng)殖病害防治過程中。毒理學(xué)研究表明,CAP對人體具有較大的毒副作用,主要表現(xiàn)為:抑制骨髓造血功能,引起再生障礙性貧血、細(xì)胞減少性貧血、血小板減少和粒狀白細(xì)胞減少[1]。另外,該藥物理化性質(zhì)極為穩(wěn)定,可通過食物鏈在人體內(nèi)蓄積,從而對人體健康造成嚴(yán)重?fù)p害。CAP對人類健康的危害已引起國際組織和多個國家或地區(qū)的高度重視,中國、美國、歐盟、韓國、日本等都已對該藥物在水產(chǎn)品中的殘留做出了禁用和不得檢出的規(guī)定。
為了保證人體健康和有效監(jiān)管水產(chǎn)品質(zhì)量安全,綜述和分析當(dāng)前水產(chǎn)品中CAP藥物殘留檢測方法具有重要意義。本文將從樣品前處理方法和水產(chǎn)品中CAP殘留檢測方法兩方面進(jìn)行詳細(xì)闡述,以期對保證水產(chǎn)品安全提供一定的技術(shù)保證。
圖 1 氯霉素結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structure of chloramphenicol
樣品前處理是指樣品的制備和對樣品中的待測目標(biāo)物進(jìn)行提取、凈化以及濃縮富集的過程,目的是消除基質(zhì)影響,提高檢測方法的靈敏度、準(zhǔn)確度和選擇性[2]。常用的樣品前處理方法有:液液萃取(liquid-liquid extraction,LLE)、索氏提取、柱層析技術(shù)、凝膠色譜、固相萃取(solid-phase extraction,SPE)和超臨界流體萃取(supercritical fluid extraction,SFE)等方法。液液萃取通常對極性較低的物質(zhì)具有較好的選擇性、凈化效果好、操作過程簡單,但對極性較高的化合物分配系數(shù)不能滿足要求。索氏提取是用溶劑長時間浸潤樣品將目標(biāo)物提取出來的方法,此法耗時、溶劑用量大、效率低。柱層析技術(shù)、凝膠色譜和SPE 3種方法類似,需要手工將填料裝入萃取管中,過程繁瑣,主要使用的填料有C18、硅膠、氧化鋁、硅酸鎂和弗羅里硅土等,對于CAP常利用C18凈化。超臨界流體萃取是一種新型高效提取方法,該方法在一定壓力和溫度條件下進(jìn)行,具有有機(jī)溶劑用量少,萃取劑(CO2)穩(wěn)定、無毒、不污染環(huán)境,分離和富集自動化能減少人為誤差等優(yōu)點(diǎn)。
水產(chǎn)品中CAP檢測主要以魚類和蝦類為主,樣品采集后在0~5℃條件下送樣,―18℃以下冷凍保存,取魚、蝦的肌肉部分作為檢測部位[3]。根據(jù)CAP的理化性質(zhì),水產(chǎn)品中CAP提取方法多采用乙酸乙酯[4-5]溶劑或乙酸乙酯-氨水混合溶劑[6]萃取。
樣品提取過程中,與待測目標(biāo)物結(jié)構(gòu)或化學(xué)性質(zhì)相近的干擾物質(zhì)常常被一起提取出來,這些物質(zhì)可能對檢測儀器的穩(wěn)定性和檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。所以,需要根據(jù)檢測方法的要求對提取液進(jìn)行凈化處理。
水產(chǎn)品肌肉組織中的脂類會隨CAP提取過程一起提取出來,故要對提取液進(jìn)行脫脂凈化。目前,主要凈化和濃縮富集的方法步驟為:將原始提取液蒸干,然后用甲醇[7]或水-乙腈[8]溶解提取物,再用正己烷脫脂,最后經(jīng)C18柱凈化富集后經(jīng)檢測方法進(jìn)行定性或定量檢測。Liu Wenlin等[9]優(yōu)化了SFE方法對蝦中CAP的提取,該方法以乙酸乙酯為夾帶劑,CO2為萃取劑,15min完成提取過程,為其他水產(chǎn)品中CAP殘留的快速提取奠定了基礎(chǔ)。液-液萃取和傳統(tǒng)的固相萃取是利用待測物的物理化學(xué)性質(zhì)達(dá)到分離、凈化、富集的目的,方法操作簡單但沒有特異性。所以對一些較為復(fù)雜的樣品,傳統(tǒng)的分離方法很難將干擾物質(zhì)有效分離。以分子印跡聚合物為填料的固相萃取柱能特異吸附目標(biāo)物,可最大程度凈化待測物,提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。梁冰[10]、唐仕榮[11]等分別采用沉淀聚合和本體聚合方法制備了CAP分子印跡聚合物,為發(fā)展新型水產(chǎn)品CAP殘留檢測方法的樣品前處理奠定了基礎(chǔ)。
食品中CAP檢測方法主要包括:微生物法、免疫分析法、色譜分析法、電化學(xué)分析法、生物芯片檢測技術(shù)[12]等。近年來,隨著水產(chǎn)品在食品中所占比例的日趨增加和人們對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的高度重視,水產(chǎn)品中CAP殘留檢測分析方法的研究取得了較快發(fā)展。
發(fā)光細(xì)菌與外來毒物接觸后會對發(fā)光細(xì)菌細(xì)胞代謝產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度。發(fā)光細(xì)菌法就是利用發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度或抑菌圈的大小與毒物濃度之間的關(guān)系來定量或定性分析樣品中毒物濃度的新型檢測方法,該方法操作方便、靈敏度高、檢測快速。
Shakila等[4]利用Photobacterium leiognathi L-2發(fā)光細(xì)菌建立了平板法檢測蝦肌肉組織中CAP殘留的新方法。結(jié)果顯示在最優(yōu)條件下,CAP含量為100μg/kg時,抑菌圈直徑為23.0mm,含量為1μg/kg時,抑菌圈直徑為9.3mm;蝦肌肉組織中的CAP添加含量為1~100μg/kg時,回收率可達(dá)95.63%。該方法通過觀察抑菌圈的大小來判斷蝦肌肉組織中的CAP殘留狀況,測定結(jié)果直觀,適合基層檢測和初步篩選。但是該方法不能對CAP殘留進(jìn)行精確定量,檢測結(jié)果也易受其他抗生素類藥物的影響。為了實(shí)現(xiàn)利用發(fā)光細(xì)菌精確定量水產(chǎn)品中CAP殘留的目的,文獻(xiàn)[13-14]從青島近海分離出對CAP敏感的鰒發(fā)光桿菌Photobacterium leiognathi YL,通過控制菌體起始發(fā)光強(qiáng)度、菌液與氯霉素作用時間,建立了發(fā)光細(xì)菌檢測水產(chǎn)品中CAP體系。結(jié)果顯示,檢測的最佳條件為菌體起始發(fā)光強(qiáng)度在(2.0~4.0)×105cd、菌液與氯霉素的最佳作用時間為30min,該條件下所建立方法的線性范圍為0.1~1.0ng/mL,在魚肉的CAP加標(biāo)回收(0.1~1.0ng/g)實(shí)驗(yàn)中,回收率在40.34%~114.26%。該方法能定量分析魚肉中CAP殘留,且檢出限將至0.1ng/mL,大大促進(jìn)了微生物檢測CAP殘留方法的發(fā)展。
隨著接口技術(shù)的成熟,色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)逐漸應(yīng)用于水產(chǎn)品CAP藥物殘留分析中。該技術(shù)既保留了色譜的高分離能力、高分析速度、高靈敏度,又結(jié)合了質(zhì)譜對化合物的強(qiáng)結(jié)構(gòu)鑒定能力,提高了檢測的選擇性和靈敏度。然而因色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀價格昂貴而限制了該方法在一般實(shí)驗(yàn)室的普及應(yīng)用。
我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22338—2008《動物源性食品中氯霉素類藥物殘留量測定》[15]規(guī)定了水產(chǎn)品中氯霉素類(CAP、氟甲砜霉素和甲砜霉素)殘留的氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)和液相色譜-質(zhì)譜/質(zhì)譜(HPLC-MS/MS)的測定方法。GC-MS法的樣品用乙酸乙酯提取,4%氯化鈉溶液和正己烷液-液分配凈化,經(jīng)Florisil柱凈化后,以甲苯為反應(yīng)介質(zhì),用N,O雙(三甲基硅基)三氟乙酰胺-三甲基氯硅烷于70℃烷基化,用氣相色譜/負(fù)化學(xué)電離源質(zhì)譜測定,內(nèi)標(biāo)工作曲線法定量,對CAP的檢出限為0.1μg/kg;HPLCMS/MS法的樣品用飽和乙腈正己烷提取,提取液用LC-Si固相萃取柱進(jìn)行凈化,CAP采用內(nèi)標(biāo)法定量分析,對CAP的檢出限為0.1μg/kg。另外,我國國家標(biāo)準(zhǔn)BG/T 20756—2006《可食動物肌肉、肝臟和水產(chǎn)品中氯霉素、甲砜霉素和氟苯尼考?xì)埩袅康臏y定》、GB/T 22959—2008《河豚魚、鰻魚和烤鰻中氯霉素、甲砜霉素和氟苯尼考?xì)埩袅康臏y定》、農(nóng)業(yè)部781號公告-2—2006《動物源食品中氯霉素殘留量的測定》,出入境檢驗(yàn)檢疫行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SN/T 1864—2007《進(jìn)出口動物源食品中氯霉素殘留量的檢測方法》也對水產(chǎn)品中CAP殘留的HPLC-MS檢測方法做了相關(guān)規(guī)定。
為了節(jié)省檢測時間,將樣品凈化處理同檢測儀器聯(lián)用是目前研究的熱點(diǎn)。Lu Yanbin等[16]建立了海龜中氯霉素藥物殘留的基質(zhì)固相分散-高效液相色譜-質(zhì)譜(MSPDHPLC-MS/MS)聯(lián)用快速檢測方法。該方法中的樣品凈化裝置(核殼型C18硅膠柱)與檢測儀器聯(lián)用,在多反應(yīng)檢測(MRM)定量模式條件下對CAP進(jìn)行檢測。最優(yōu)條件下該方法的線性范圍0.01~100ng/mL,日內(nèi)和日間的變異系數(shù)(RSD)分別為2.05%~8.33%和3.05%~10.17%,4個水平(1、5、7.5、10ng/g)樣品的添加回收率在92.05%~98.07%之間(RSD≤4.20%)。該檢測方法在線富集和凈化CAP,回收率高、重現(xiàn)性好,并提高了檢測效率,為縮短儀器檢測方法中樣品處理時間奠定了基礎(chǔ)。
與GC-MS聯(lián)用方法相比,HPLC-MS方法無需對CAP進(jìn)行衍生化,可以縮短總檢測時間。李資玲等[8]建立了快速測定魚肉中CAP殘留的HPLC-MS測定方法。樣品中的CAP殘留用乙酸乙酯提取濃縮,正己烷脫脂凈化后,用反相液相色譜分離,采用外標(biāo)法使用HPLC-MS方法定量分析。最優(yōu)條件下方法的線性范圍為0.04~1.0μg/kg (R2=0.9999),3個添加水平范圍(0.10、0.20、0.40μg/kg)內(nèi)的回收率為91.0%~100.1%(RSD:2.6%~4.1%),檢測限為0.01μg/kg,定量限為0.02μg/kg。
超高效液相色譜具有更快的分析速度、更高的分辨率和靈敏度。張小軍等[5]建立了水產(chǎn)品中CAP殘留的超高效液相色譜-串聯(lián)四極桿質(zhì)譜(UHPLC-MS)法測定方法。樣品中CAP用乙酸乙酯提取,正己烷脫脂或固相萃取柱凈化后,采用同位素內(nèi)標(biāo)法UHPLC-MS定量分析。方法在0.05~1.0μg/kg的添加范圍內(nèi)平均回收率為84.9%~103.3%(RSD為3.2%~5.2%),定量檢測限為0.02μg/kg。該方法適用于各種水產(chǎn)品基質(zhì)的氯霉素殘留檢測。為了滿足超痕量CAP殘留檢測的需要,藯慧等[17]研究了蝦中CAP殘留的UHPLC-MS/MS檢測方法。提取樣品中CAP藥物的乙酸乙酯蒸干后用蒸餾水溶解殘渣,Oasis HLB柱凈化,洗脫液氮?dú)獯蹈珊笥昧鲃酉喽ㄈ莺?,采用UHPLC-MS/MS測定。結(jié)果顯示該方法對蝦肉中CAP殘留的最低檢測限為0.1ng/L,是目前水產(chǎn)品中CAP殘留檢測限最低的檢測方法。
我國水產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SC/T 3018—2004《水產(chǎn)品中氯霉素殘留量的測定》[18]規(guī)定了水產(chǎn)品中CAP殘留的GC測定方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定樣品經(jīng)乙酸乙酯提取并濃縮,提取物溶于水,用正己烷脫脂,C18固相萃取柱凈化,硅烷化試劑衍生化后,用配有電子捕獲檢測器的氣相色譜儀測定,外標(biāo)法定量,方法的檢測限為0.3μg/kg。我國農(nóng)業(yè)部958號公告-13—2007《水產(chǎn)品中氯霉素、甲砜霉素、氟甲砜霉素殘留量的測定 氣相色譜法》也規(guī)定了水產(chǎn)品中CAP殘留的GC檢測方法。氣相色譜法-電子捕獲檢測器(GCECD)檢測方法是CAP測定的經(jīng)典方法。王鋒等[7]在建立蝦中CAP殘留的GC-ECD檢測方法中,通過改進(jìn)蝦樣品的前處理方法(增加提取時間和超聲波輔助手段)來提高方法的檢測結(jié)果,表明方法的檢測限可達(dá)0.1μg/kg,定量限達(dá)到0.5μg/kg,在一定程度上改善了檢測結(jié)果。我國農(nóng)業(yè)部958號公告-14—2007《水產(chǎn)品中氯霉素、甲砜霉素、氟甲砜霉素殘留量》[19]規(guī)定了水產(chǎn)品中CAP等3種氯霉素類藥物殘留的GC-MS檢測方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣中殘留的CAP以乙酸乙酯超聲波提取,正己烷液-液萃取去脂,固相萃取柱凈化,硅烷化衍生后用GC-MS測定,方法的檢出限為0.3μg/kg。為了改善GC-MS檢測方法、縮短檢測時間,Liu Wenlin等[9]建立了蝦中CAP、氟苯尼考和甲砜霉素3種氯霉素類藥物殘留的SFE原位衍生(NCI)GC-MS檢測方法。該方法以SFE為樣品提取方法,結(jié)果顯示SFE提取方法的線性范圍為20~5000pg/g,檢測限為8.7~17.4pg/g(RSD≤15.3%)。SFE提取方法縮短了蝦中CAP提取和衍生時間,是一種快速、自動化程度高的檢測方法。
酶聯(lián)免疫吸附分析方法具有簡單、快速、靈敏和花費(fèi)低等特點(diǎn),包括板式檢測、試紙條檢測和儀器免疫法等,常被用于水產(chǎn)品中CAP藥物的快速檢測方法的建立。
我國農(nóng)業(yè)部1025號公告-26—2008《動物源食品中氯霉素殘留檢測酶聯(lián)免疫吸附法》[20]規(guī)定了使用酶聯(lián)免疫吸附測定魚和蝦中CAP殘留的篩選檢驗(yàn)方法。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定魚、蝦中的CAP使用乙酸乙酯提取,再用正己烷除雜,然后進(jìn)行測定,方法的檢出限為50.0ng/kg。該標(biāo)準(zhǔn)從樣品提取到檢測結(jié)束最多需要3h,是一種靈敏度高并且快速的篩選方法。
譚慧等[21]建立了水產(chǎn)品中CAP殘留的間接酶聯(lián)免疫檢測(ELISA)方法。結(jié)果顯示該方法的檢測限為0.01μg/kg,樣品在2個添加水平(0.5、2.0μg/kg)的回收率分別為72%~116%和86%~108%,該方法適用于水產(chǎn)品中CAP殘留的快速檢測。馬玲等[22]為了縮短檢測時間,在常規(guī)兩步式化學(xué)發(fā)光酶免疫法(CLEIA)基礎(chǔ)上,同時加入一抗和二抗,優(yōu)化了包被條件、競爭反應(yīng)時間的實(shí)驗(yàn)參數(shù),建立了一步式CAP檢測方法;最優(yōu)條件下,該方法的最低檢測限為0.01μg/L,與常規(guī)兩步法相比,可縮短檢測時間1.5h,更符合快速檢測的要求。王瑋[23]利用膠體金標(biāo)記快速檢測技術(shù)對氯霉素藥物殘留快速檢測方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究,建立了滲透式和層析式兩種金標(biāo)記免疫競爭快速篩選方法。該方法以CAP與固相膜上的包被原(CAP-OVA)競爭結(jié)合金標(biāo)記抗CAP多克隆抗體,通過膠體金顯色達(dá)到快速檢測樣品中CAP殘留的目的。結(jié)果顯示,滲透式試紙條檢出限為0.8μg/L、層析式試紙條的檢出限為1μg/L。在對魚和蝦樣品的實(shí)際測定中亦表現(xiàn)出良好特性,該方法能在10min內(nèi)顯示測定結(jié)構(gòu),并可通過顏色的變化進(jìn)行半定量測定,是目前食品安全快速檢測常用的方法之一。張燦等[24]建立了CAP殘留的毛細(xì)管電泳免疫分析法。該方法對CAP檢測的線性范圍為0.008~5μg/L,最低檢測限為0.0016μg/L,實(shí)際樣品魚肉的檢測限為0.035μg/L。毛細(xì)管電泳免疫分析方法結(jié)合了免疫分析的特異性和毛細(xì)管電泳快速高效分離分析的優(yōu)勢,具有檢測結(jié)果直觀的優(yōu)點(diǎn)。
磁減量檢測法(immunomagnetic reducation,IMR)是利用帶有生物探針的納米磁珠與待測物分子結(jié)合后,使磁珠聚集變大變重,再通過測定納米磁珠磁性大小的改變情況,進(jìn)而得出待測物分子濃度的新型檢測方法。與傳統(tǒng)的免疫分析法相比,該方法免洗、操作簡單、特異性好且只需要一種抗體[25-26]。
Yang等[6]首次建立了蝦中CAP殘留的免疫磁珠磁減量檢測方法。該方法以表面帶有CAP抗體的磁性納米粒子為探針(圖2),樣品中的CAP與探針上的CAP抗體結(jié)合后改變納米磁珠的大小、質(zhì)量,從而影響納米磁珠的磁交流信號。結(jié)果表明該方法操作簡單,不易受基質(zhì)影響,檢測限可達(dá)0.1μg/L,其中的納米磁珠既能在樣品提取液中特異吸附目標(biāo)物,又是檢測信號的目標(biāo)物,是一種簡單、準(zhǔn)確、有效的新型檢測方法。
圖 2 CAP磁性納米粒子探針示意圖Fig.2 Schematic of magnetic nanoparticle with antibody against CAP
傳感器檢測方法是檢測方法研究的熱點(diǎn)。按照檢測原理的不同,可以分為:熒光傳感器[27]、光化學(xué)傳感器[28]、化學(xué)傳感器[29]、電化學(xué)傳感器[30]、表面等離子共振傳感器[31]等。但是,傳感器檢測方法的低重現(xiàn)性問題依然有待解決。
張麗君等[32]結(jié)合分子印跡技術(shù)和傳感器技術(shù)建立了檢測CAP的分子印跡電化學(xué)傳感器方法。該方法以鄰苯基酚為功能單體,CAP為模板分子,通過電化學(xué)聚合方法在Pt電極上制備CAP分子印跡聚合物(MIP)膜,并以此為修飾電極優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件。結(jié)果表明在最優(yōu)條件下,該方法對CAP檢測的線性范圍為4.33×10-8~3.09×10-6mol/L,檢出限為2.5×10-8mol/L。該研究為水產(chǎn)品中CAP殘留的電化學(xué)檢測方法的建立奠定了基礎(chǔ)。分子印跡電化學(xué)傳感器具有操作簡便、靈敏度高和特異性好等優(yōu)點(diǎn),然而制備性能一致的分子印跡Pt電極難道較大,這是限制該方法推廣應(yīng)用的瓶頸所在。武會娟等[33]利用pH敏感型熒光指示劑F1300可以量化ATP合成酶的特點(diǎn),建立了快速檢測CAP殘留的納米生物傳感器。結(jié)果顯示,該方法的檢測限為1×10-11mg/mL,檢測時間僅需35min,具有較好的應(yīng)用前景。Chullasat等[34]建立了蝦中CAP殘留電阻型免疫傳感器檢測方法。與其他修飾方法的傳感器相比,免疫傳感器具有更寬的線性范圍為(0.50~10)×10-16mol/L和更低的測定限。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明該傳感器能重復(fù)使用45次(RSD<4%);實(shí)際樣品(蝦)中CAP殘留檢測結(jié)果與HPLC方法相符。Sun等[35]建立了實(shí)時檢測樣品中CAP的石英晶體微量天平(QCM)傳感器檢測方法。該研究以電紡技術(shù)(electrospinning)將纖維狀的聚苯乙烯膜嫁接到QCM電極表面,然后用金覆蓋電極,再用抗CAP抗體修飾電極表面。結(jié)果顯示,該檢測方法的線性范圍為5~100μg/L,能在2~3s內(nèi)得出檢測結(jié)果。
我國已成為世界淡水養(yǎng)殖規(guī)模最大、水產(chǎn)消費(fèi)市場容量最大的國家。水產(chǎn)品中CAP殘留可能對我國的水產(chǎn)品貿(mào)易及消費(fèi)者的身體健康帶來嚴(yán)重的影響。所以,研究CAP殘留檢測方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。儀器法和免疫檢測法是水產(chǎn)品中CAP殘留檢測和篩查的常用方法。儀器檢測法具有高效、靈敏、準(zhǔn)確的特點(diǎn),但是需要昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器和復(fù)雜的樣品前處理,不適合現(xiàn)場快速檢測的需要;免疫分析法操作方便、檢測時間短,能滿足現(xiàn)場快速檢測的需要,但是免疫分析法易受環(huán)境條件影響產(chǎn)生假陽性結(jié)果。所以,針對上述問題,今后水產(chǎn)品中CAP殘留檢測方法的研究可以從以下幾方面深入探索:1)建立簡單、有效、自動化程度高的提取方法,減少樣品提取和凈化步驟,降低由于樣品處理步驟繁瑣和人為因素造成的檢測誤差,提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性、一致性,降低檢測方法的檢出限;2)研制小型、便攜式檢測儀器,促進(jìn)儀器檢測方法的應(yīng)用簡便性和降低儀器檢測方法的成本;3)分子印跡聚合物具有類似生物抗體的識別特性,被稱為“塑料抗體”,研究代替CAP生物抗體的分子印跡聚合物仿生抗體建立仿生免疫分析方法,可能是降低免疫分析中出現(xiàn)假陽性結(jié)果機(jī)率的方法之一。
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