CN102329622A - 一种抗生素降解促进剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗生素降解促进剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗生素降解促进剂及其制备方法及应用，促进剂由腐殖酸与水按1∶3-10的重量份混合后离心获得的上清液组成。其制备方法为：A、将1∶3-10重量份腐殖酸与水混合；B、将混合物在水平振荡机上振荡10-14个小时后；C、在高速离心机上4℃离心25-35分钟；D、离心获得的上清液用无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。该促进剂在土壤中促进抗生素降解。本发明的抗生素降解促进剂能显著提高抗生素在土壤中的降解速度，能有效解决抗生素的污染问题，且该抗生素降解促进剂使用腐殖酸和水作为原料，对土壤没有有害的影响，不会造成二次污染，其制备方法简单易行，易于推广。

Description

一种抗生素降解促进剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化学制剂领域，涉及抗生素降解促进剂及其制备方法和在作为土壤环境中抗生素降解促进剂的应用。
背景技术
抗生素在世界上的使用极其普遍，但多数抗生素在人和动物机体内不能够被完全代谢，以原形和活性代谢产物的形式通过粪便排到体外。排出体外后的抗生素代谢物仍然具有生物活性，而且能够在环境中进一步形成母体。抗生素进入环境后会影响环境中的微生物，富集于植物体内，进入水体中，最终对人类和动物带来危害。
现有研究表明抗生素进入环境后，一般经过吸附、水解、光降解和微生物降解等过程。不同的抗生素在水体或土壤中具有不同的降解率。以土壤为例，四环素类、大环内酯类和磺胺类可在土壤中可残留8个月以上。0.1mg/kg阿维菌素在土壤中的半衰期为14d～28天，350mg/kg阿维菌素的半衰期为28～56天；红霉素的半衰期为11.5天，30天后活性仍有97％的。Michael等研究了大环内酯抗生素在土壤中的有氧生物降解，实验结果表明在实验期间的120天内，温度控制在20℃时，红霉素在土壤中的降解半衰期是20d，而罗红霉素在整个实验过程中几乎不降解。
中国专利申请中公开了“利用可见光照射降解水中土霉素的方法(CNA101125692)”，采用光强为7000-12000Lx的可见光对含有土霉素的水体进行照射处理1.5-10h，土霉素降解。尽管光照有助于抗生素的降解，但采用光照的方法对降解抗生素难度较大，尤其是亚表层的土壤采用光照方法降解抗生素，不具有实用价值。
腐植酸作为一种有机物原料，农业上长期作为肥料和作物生长促进剂使用。以其为原料，低温提取可溶性有机碳溶液，作为土壤环境中抗生素降解促进剂尚未见报道。
发明内容
本发明的目的提供一种新型的抗生素降解促进剂，使用腐植酸作为原料，对抗生素有较好的降解效果。
本发明的技术方案为：一种抗生素降解促进剂，由腐植酸与水按1∶3-10的重量份混合后离心获得的上清液组成。
所述抗生素降解促进剂由腐植酸与水按1∶3-10的重量份混合后低温离心获得的上清液组成。
所述低温为4℃
更优的腐植酸与水的重量份比为1∶5
所述的抗生素降解促进剂，将腐植酸与水混合后，按下述方法制备：
A、在水平振荡机上振荡10-14个小时，
B、在高速离心机上4℃离心25-35分钟，
C、离心获得的上清液用无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
更进一步，获得滤液后，滤液在4℃低温下保存。
一种抗生素降解促进剂的制备方法，包括如下步骤：
A、将腐植酸与水混合；
B、在水平振荡机上振荡10-14个小时；
C、在高速离心机上4℃离心25-35分钟；
D、离心获得的上清液用无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
所述水平振荡机的振荡速度为200r/min。
所述高速离心机的离心速度为12500r/min。
所述无菌微孔滤膜为0.45μm无菌微孔滤膜。
所述抗生素降解促进剂在土壤中降解抗生素的应用。
所述抗生素为土霉素。
所述土壤为潮土、黑土或红壤。
所述促进剂在土壤中降解抗生素的浓度为400mg/kg-1600mg/kg。
所述土壤为经灭菌的土壤或没有经过灭菌的土壤。
更优的土壤为没有经过灭菌的土壤。
有益效果：
本发明的抗生素降解促进剂能显著提高抗生素在土壤中的降解速度，能有效解决土壤环境中抗生素的污染问题，且该抗生素降解促进剂使用腐植酸和水作为原料，对土壤没有有害的影响，不会造成二次污染，其制备方法简单易行，易于推广。
附图说明
图1是本发明的抗生素降解促进剂对经灭菌的潮土中的土霉素降解的影响图；
图2是本发明的抗生素降解促进剂对非灭菌的潮土中的土霉素降解的影响图；
图3是本发明的抗生素降解促进剂对经灭菌的黑土中的土霉素降解的影响图；
图4是本发明的抗生素降解促进剂对非灭菌的黑土中的土霉素降解的影响图；
图5是本发明的抗生素降解促进剂对经灭菌的红土中的土霉素降解的影响图；
图6是本发明的抗生素降解促进剂对非灭菌的红土中的土霉素降解的影响图。
具体实施方式
实施例1
一种抗生素降解促进剂，由腐植酸与水按1∶3重量份混合后离心获得的上清液组成。
其制备方法为：
A、将腐植酸与水混合；
B、在200r/min的水平振荡机上振荡10个小时；
C、在12500r/min的高速离心机上低温4℃离心25分钟；
D、离心获得的上清液用0.45μm无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
E、滤液4℃低温保存。
实施例2
一种抗生素降解促进剂，由腐植酸与水按1∶10重量份混合后离心获得的上清液组成。
其制备方法为：
A、将腐植酸与水混合；
B、在200r/min的水平振荡机上振荡14个小时；
C、在12500r/min的高速离心机上低温4℃离心35分钟；
D、离心获得的上清液用0.45μm无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
E、滤液4℃低温保存。
实施例3
一种抗生素降解促进剂，由腐植酸与水按1∶5重量份混合后离心获得的上清液组成。
其制备方法为：
A、将腐植酸与水混合；
B、在200r/min的水平振荡机上振荡12个小时；
C、在12500r/min的高速离心机上低温4℃离心30分钟；
D、离心获得的上清液用0.45μm无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
E、滤液4℃低温保存。
实施例4 本发明的抗生素降解促进剂对土壤中土霉素降解的影响
试验方法：
在50ml的棕色玻璃离心管中加入2.000g土壤，加入浓度为2000mg/L的土霉素溶液0.2ml，配制成土霉素含量为200mg/kg的试验用土，再向这些土中加入实施例3制备的抗生素降解促进剂0.3ml，加入的浓度分别为400mg/kg，800mg/kg和1600mg/kg，同时设置对照组(对照组为没有加入促进剂的空白土壤，标记为ck)，此时土壤的含水量调节为土壤最大持水量的40％，置于25℃生化培养箱中，每个处理设四个重复。培养期间，为了保持土壤湿度不变，用称重差减法，每周用去离子水补充水分并通气一次。分别于培养的第0、1、3、7、10、14、28、35和42天取样，采用高效液相色谱测定土霉素残留量。
试验结果：
(1)土壤类型为潮土，在灭菌处理下(参见图1和表1)，在培养的0～10天，添加浓度为400ppm的降解速率＞添加浓度为800ppm的降解速率，而在培养的10～28天，添加浓度为800ppm的降解速率＞添加浓度为400ppm的降解速率，但在整个培养过程中添加浓度为1600ppm的降解速率最快，其半衰期分别为7.3天，7天，5.9天；对照组的土霉素降解半衰期为14.9天。
在非灭菌处理下(见图2和表1)，土霉素在潮土中降解速率的顺序为添加浓度为1600ppm＞添加浓度为800ppm＞添加浓度为400ppm，半衰期分别为2天，3.2天，4.2天，对照组为11.2天。
(2)土壤类型为黑土，在灭菌处理下(见图3和表1)，在培养的0～7天，添加浓度为400ppm的降解速率＞添加浓度为1600ppm的降解速率，而在培养的7～35天，添加浓度为1600ppm的降解速率＞添加浓度为400ppm的降解速率，但在整个培养过程中，添加浓度为800ppm的降解速率最快，且其半衰期分别为8.2天，5.1天，6.9天；对照组的土霉素降解半衰期为17.2天。
在非灭菌处理下(见图4和表1)，添加浓度为800ppm的降解速率最快，半衰期为2.6天；添加浓度为1600ppm的降解速率次之，半衰期为3.7天；添加浓度为400ppm的降解速率最慢，半衰期为3.7天；而对照组的土霉素降解半衰期为10.8天。
(3)土壤类型为红壤，在灭菌处理下(见图5和表1)，在培养的0～7天，添加浓度为400ppm的降解速率＞添加浓度为800ppm的降解速率，而在培养的7～28天，添加浓度为800ppm的降解速率＞添加浓度为400ppm的降解速率，但在整个培养过程中，添加浓度为1600ppm的降解速率最快，半衰期分别为7.6天，6.4天，4.6天；而对照组的土霉素半衰期为16.9天。
在非灭菌处理下(见图6和表1)，土霉素在红壤中降解速率的顺序为：添加浓度为1600ppm＞添加浓度为400ppm＞添加浓度为800ppm，且其半衰期分别为2.4天，3.4天，3.4天；而对照组的土霉素降解半衰期为9.5天。
从以上分析可以看出：非灭菌土壤比灭菌土壤中土霉素降解的速率更快一些，这可能是灭菌处理下微生物数量减少，微生物活性降低，对土霉素降解作用减弱。无论是灭菌还是非灭菌处理，加入任何浓度的MB均能够在一定程度上促进土壤中土霉素的降解，这可能是由于MB能改善土壤的团粒结构，使土壤疏松、表面积增大，吸附水量增大，微生物活性增强，从而促进了土霉素降解。土霉素在三种土壤中的降解均能够用一级动力学方程来拟合，相关系数较高。
表1 抗生素降解促进剂对土壤中土霉素降解的影响表
Figure BDA0000073861650000051

Claims (10)

1.一种抗生素降解促进剂，其特征在于，由腐殖酸与水按1∶3-10的重量份混合后离心获得的上清液组成。
2.根据权利要求1所述的抗生素降解促进剂，其特征在于，腐殖酸与水的重量份比为1∶5。
3.根据权利要求1或2所述的抗生素降解促进剂，其特征在于，腐殖酸与水混合后离心的方法为：
A、将腐殖酸与水的混合物在水平振荡机上振荡10-14个小时；
B、在高速离心机上4℃离心25-35分钟；
C、离心获得的上清液用无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
4.一种抗生素降解促进剂的制备方法，包括如下步骤：
A、将1∶3-10重量份腐殖酸与水混合；
B、将混合物在水平振荡机上振荡10-14个小时后；
C、在高速离心机上4℃离心25-35分钟；
D、离心获得的上清液用无菌微孔滤膜过滤获得滤液，滤液为抗生素降解促进剂。
5.根据权利要求4所述的抗生素降解促进剂的制备方法，其特征在于，所述水平振荡机的振荡速度为200r/min。
6.根据权利要求4所述的抗生素降解促进剂的制备方法，其特征在于，所述高速离心机的离心速度为12500r/min。
7.根据权利要求4所述的抗生素降解促进剂的制备方法，其特征在于，所述无菌微孔滤膜为0.45μm无菌微孔滤膜。
8.一种权利要求1或2所述的抗生素降解促进剂在土壤中促进抗生素降解的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述促进剂在土壤中的浓度为400mg/kg-1600mg/kg。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述抗生素为土霉素。
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