水中大环内酯类、磺胺类和喹诺酮类抗生素前处理分析方法优化.pdf

总第2 13期2023年第8 期环境治理水中大环内酯类、磺胺类和喹诺酮类抗生素前处理分析方法优化杨棚，陈弘丽（广东省中山生态环境监测站，广东中山52 8 40 0）摘要：本文研究在不同pH和EDTA加入量下对水中大环内酯类、磺胺类和喹诺酮类抗生素目标物进行固相萃取回收率的影响，探索这三类抗生素分析的最优前处理条件。结果表明，8 种大环内酯类抗生素、16 种磺胺类抗生素在pH=4.0条件下和9 种喹诺酮类抗生素在pH=12.0条件下分别可以获得较好的回收率,EDTA的加入对加标回收率有显著作用。抗生素的准确分析,有效的前处理技术是基础，对不同种类的抗生素进行前处理技术的探索和优化,对未来抗生素检测技术的提升有着重要意义。关键词：抗生素；前处理;pH值；回收率中图分类号：X787抗生素是一类由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的即次级代谢产物,能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质 1。作为一种消炎药物被广泛应用于各种病痛的治疗当中，但是抗生素被滥用的危害也是显而易见的。近20年来，中国的湖泊被报道检测出有39 种抗生素，其主要类型为磺胺类、喹诺酮类、四环素类、大环类脂类以及-内酰胺类等 2 。其中,单一磺胺类抗生素的质量浓度最高达9 40 ng/L,是检出浓度最高的种类之一,而单一喹诺酮类抗生素浓度最高可达 7 13 ng/L2。正是因为对环境持续输入,抗生素对生态环境带来危害，同时通过物质与能量循环,对人体健康产生影响。因此,提升抗生素的检测分析技术有助于在“环境生物一人类”系统中了解抗生素在各要素间的相互联系和作用,对环境中抗生素的痕量分析、溯源追踪和循环流动,为后续抗生素的处理和有效使用有着积极的指导意义。1抗生素前处理分析研究发展现状我国目前还没有建立适用于水中多组分抗生素的检测标准，根据已有的检测技术大部分暂时不能实现多种类型抗生素的同时检测，导致检测耗时较长、操作过程繁琐 3。经过多年的技术发展,UPLC-MS/MS技术可对复杂的样品进行快速分析，准确定性、定量目标化合物，显著提高信噪比和灵敏度 4，目前已经成为抗生素检测与研究最常用的分析仪器技术。根据大量研究抗生素分析的文献显示，固相萃取法作为抗生素分析的预处理方法最为普遍 5。然而较少文献对预处理方法优化进行深入研究，部分已有研究成果在适用种类或目标物数量方面具有局限性，主要集中在收稿日期:2 0 2 2-11-18基金项目：中山市社会公益与基础研究项目（2 0 2 0 SY09）作者简介：杨棚，男，19 8 9 年出生，毕业于英国南安普顿大学，硕士学位，中级工程师，主要研究方向为环境监测。山西化工Shanxi Chemical Industry文献标识码：A过滤条件、淋洗液种类及比例用量和干燥时长 6 这几个因素,鲜有文献在不同pH值的水样条件下探讨不同种类抗生素的预处理效果,而纵观多数文献对各自地方河流或其他载体进行抗生素污染空间分布特征和环境风险评估等研究时,采用的都是酸性条件下的水样，但并没有在其他条件下和种类数量上进行更深入的探讨,而且同类抗生素中回收率高的目标物数量并不多 7。本文主要考虑在5种不同pH值和添加不同浓度EDTA的水样条件下,对大环内酯类抗生素、磺胺类抗生素和喹诺酮类抗生素部分目标物回收率的影响。2实验部分2.1主要仪器和试剂耗材主要仪器：液相色谱-三重四级杆质谱仪，LC-30AD Triple Quad 4500;色谱柱,岛津 XRD-0DS,100mm2.0mm；全自动固相萃取仪,GLSciences799;氮吹浓缩仪，TurboVap；棕色采样瓶（2 50 0 mL，棕色磨口硬质玻璃瓶);其他一些实验室常用仪器和设备。主要试剂、耗材：甲醇,色谱纯；乙腈，色谱纯；甲酸,色谱纯；盐酸,分析纯；氨水,分析纯;EDTA,分析纯；无水硫酸钠，分析纯；标准溶液、固相萃取柱(HLB,200 mg,6 mL)和滤膜(0.2 2 m)。2.2高效液相色谱仪器条件(表1)流动相A：水相（0.1%甲酸）；流动相B：乙(0.1%甲酸);洗针液：甲醇喝水(1：1)混合。梯度洗脱程序见表1：流速0.4mL/min；柱温，40；进样体积，10 L。Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.079文章编号：10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 2 0 1-0 3山西化工第43卷表1液液相色谱条件和质谱条件时间/min(流动相A)/%1.00971.10859.50259.60511.5511.69713.597注：质谱条件（离子源/氮气：正离子）：IS：550 0 V；C U R：30 p s i；TEM:500;G S t:50 p s i;G S 2:6 0 p s i;l h e:0 n。2.3水样预处理条件（固相萃取条件）分别取5组共10 个10 0 0 mL水样，分别加人10g标准物质，通过氨水或盐酸分别按照pH值为2、4、7、9 和12 的范围调节水样的酸碱性,及同一pH值条件加入不同量的EDTA进行研究。HLB固相萃取柱安装在全自动固相萃取仪上，设置参数10 mL甲醇5mL/min流速活化。将上述水样以15mL/min的流速上样,抽干固相萃取柱,加人10 mL纯水淋洗两次,最后吹干柱子。用2 mL甲醇3mL/min的流速洗脱。收集洗脱溶液后，再通过无水硫酸钠脱水，在氮吹浓缩仪上浓缩至1mL,水浴温度为40,氮吹流量调至类别化合物甲红霉素红霉素林可霉素罗红霉素大环内酯类维吉尼霉素S1奥美普林克林霉素竹桃霉素磺胺嘧啶磺胺间二甲氧嘧啶磺胺甲基嘧啶磺胺二甲（基）嘧啶磺胺甲噻二唑磺胺甲基异恶唑（新诺明）磺胺噻唑磺胺氯哒嗪磺胺类三甲氧芋氨嘧啶磺胺甲氧哒嗪磺胺吡啶磺胺邻二甲氧嘧啶（磺胺多辛）磺胺二甲异恶唑（磺胺异恶唑）苯酰磺胺磺胺喹恶啉磺胺苯吡唑环丙沙量克林沙星恩诺沙星洛美沙星，罗米沙星喹诺酮类诺氟沙星沙拉沙星双氟沙星奥比沙星司帕沙星注：1.表格中带“+表示添加EDTA，带“-表示没有添加；2.表格中只显示在8 0%12 0%范围内的平均回收率，此范围外均以“表示。4结论在5种不同pH值和是否添加EDTA试剂的水样条件下,对8 种大环内酯类抗生素、16 种磺胺类抗液面轻微晃动,用0.2 2 m滤膜过滤,待测。每一个p(流动相B)/%同等条件的水样全程序重复测定6 次，计算每种条件3下的平均回收率。1575959533表2 各化合物在不同条件下的平均回收率pH-2+80.080.182.32.4曲线的建立移取适量的抗生素混合标准溶液，配制至少7 个浓度点的标准系列，各组分质量浓度分别为2.50、6.25、12.5、2 5.0、6 2.5、10 0、12 5g/L。按照仪器条件，由低浓度到高浓度依次对标准系列溶液进行测定，以标准系列溶液中的目标组分的质量浓度（g/L)为横坐标,以其对应的峰面积为纵坐标,建立标准曲线。3结果与讨论化合物在不同条件下的平均回收率见表2。由表2可知,pH值对这三类抗生素的形态和作用有显著性影响,而EDTA的添加对各化合物的影响有特别显著的规律性。大环内酯类抗生素有8 种化合物在pH=4条件下加标回收率在8 0.0%112%；磺胺类抗生素在pH=4条件下均有良好的回收率(8 0.9%10 7%);喹诺酮类抗生素在pH=12条件下有着良好的回收率（8 4.4%112%）,三类抗生素添加EDTA的回收率更佳。%pH=4pH-7+80.080.911285.910389.695.399.797.198.880.910392.793.810710611994.798.310693.985.710593.589.9生素和9 种喹诺酮类抗生素采用固相萃取-HPLC法进行加标回收率的数据统计和分析,大环内酯类抗生素和磺胺类抗生素在酸性(pH=4)条件下可以获得较pH-9+80.186.7pH=12+87.582.112087.7一81.785.183.910811682.196.910683.494.688.197.998.484.490.311286.486.42023年第8 期好的回收率,喹诺酮类抗生素在碱性(pH=12)条件下可以获得较好的回收率，而对于三类抗生素物质，EDTA的添加对目标物回收率更佳。对不同种类的抗生素目标物进行前处理技术的探索和优化有助于促进抗生素检测分析技术的发展，有效提高水中抗生素分析的准确性,同时抗生素检测分析方法可以应用于区域水域的抗生素生态毒性和健康风险评估,对于未来更好建立和完善水系抗生素检测分析技术方法和标准具有积极的意义。参考文献1 王润玲.药物化学 M.北京：中国医药科技出版社，2 0 14：2 9 5-32 6.2Liu X,Zhi W,Lu Z,et al.Inconsistent seasonal variation of antibioticsOptimization on Pretreatment Methods of Macrolides,Sulfonamides and Quinolones(Zhongshan Ecological Environmental Monitoring Station of Guangdong Province,Zhongshan GuangdongAbstract:To explore optimum pretreatment condition of macrolides,sulfonamides and quinolones antibiotics analysis by the recovery effectof the SPE methods for these three types of antibiotics in water,and through diferent pH value and the addition of EDTA.The resultimplies that 8 types of macrolides and 16 types of sulfoamides,or 9 types of quinolones antibiotics can gain better recovery rate under thecondition of pH=4 and pH-12,respectively.It is significant that the addition of EDTA has positive on recovery rate.The accurate analysisof the antibiotics is based on the effective pretreatment techniques.It is positive to promote the detection technology in the future by theexploration and optimization of various antibiotics on pretreatment methods.Key words:antibiotics;pretreatment;pH value;recovery rate(上接第2 0 0 页）1】李玉静，高建村，王薇，等.化工工艺安全风险辨识研究进展 J。北京石油化工学院学报，2 0 2 2,30（2）：52-58.2 周洪文，冯鑫淼.基于事故树的施工伤亡事故分析 J.江西建材，2022(2):235-236,239.3赵美超，李宁，管锡艳.基于事故树法的危险化学品爆炸分析与控制措施 J.环境保护科学，2 0 2 2,48(1)：15-2 0.4李双石油化工企业火灾风险分析与预防措施 J.消防界，2 0 2 2(2):91,95.5董智琼.石油化工工程项目施工风险分析及优化措施分析 J.化工管理,2 0 2 1(2 4):2 9-30.Risk Analysis and Safety Control Research on the Demolition Process of Petrochemical Plants(Shandong Binhua Binyang Burning Chemical Co.,Ltd.,Binzhou Shandong 251800,China)Abstract:From the perspective of safety risk identification and safety control measures for the dismantling construction of petrochemicalplants with production capacity withdrawal,risk identification analysis is conducted on the dismantling construction of petrochemical plants,and the safety risks existing in the production and dismantling construction of chemical plants in the chemical park are analyzed.Conductan in-depth analysis of the main safety risks associated with special operations in petrochemical plants,such as personnel poisoning andsuffocation,fire and explosion,and falling from heights caused by incomplete blowing and replacement of petrochemical plants,andultimately propose safety prevention and control measures.Key words:chemical industry park;petrochemical industry;removal of the device;risk identification;hierarchical control;safetymanagement杨棚，等：水中大环内酯类、磺胺类和喹诺酮类抗生素前处理分析方法优化参考文献D.北京：北京石油化工学院，2 0 2 1.7杨芳.浅析HAZOP和LOPA半定量风险评估方法及其在石油化工生产装置上的应用分析研究 J.山东化工,2 0 2 1,50（6)：150-151,157.8 甘平燕.石油化工行业安全风险分析与讨论 J.内江科技，2 0 2 0，41(7):7,23.9郭旭.基于模糊综合评价法和层次分析法的地铁车站施工安全风险评估研究 D.北京：中国铁道科学研究院，2 0 2 0.10焦凯，刘勇，伍嘉亨，等.基于事故树-层次分析法的集输管道失效风险研究 J.石油工程建设,2 0 2 0,46(1):1-6.in Chemical Industry ParksHou Wentao,Zhang Jinyan203between surface water and groundwater in the Jianghan Plain:risksand linkage to land uses J.Science Direct,2021,109:102-113.3姚倩钰，贺德春，龚道新，等.高效液相色谱一串联质谱法测定废水中5种喹诺酮类抗生素J.中国环境监测，2 0 17,33（3)：139-146.4余胜兵，郑惠东，鲁琳，等.超高效液相色谱一串联质谱同时测定饮用水中6 0 种抗生素 J.环境卫生学杂志，2 0 18,8 3):2 6 3-2 6 9.5陈书鑫，王静，何士冲，等.超高效液相色谱串联质谱法测定水体中17 种抗生素 J.中国环境监测,2 0 2 0,36(6)：119-12 6.6杨硕，付晓燕，刘莲莲，等.超高效液相色谱串联质谱法测定抗生素预处理方法的优化 J.绿色科技，2 0 2 1,2 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