CN110376314A

CN110376314A - 一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法

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Publication number: CN110376314A
Application number: CN201910787049.9A
Authority: CN
Inventors: 曾鸿鹄; 梁延鹏; 庞昕瑞; 覃礼堂; 莫凌云
Original assignee: Guilin University of Technology
Current assignee: Guilin University of Technology
Priority date: 2019-08-25
Filing date: 2019-08-25
Publication date: 2019-10-25

Abstract

本发明公开了一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法。用酸将水样的pH调至3~4，过滤，得到预处理后水样；依次用甲醇和超纯水活化MCX固相萃取柱后，取水样过柱进行富集；富集完成后，将MCX固相萃取柱在氮气的保护下干燥，用pH=3的超纯水进行淋洗，以去除水样被富集在MCX固相萃取柱上的水溶性干扰杂质，再用含8~15%氨水的甲醇溶液进行洗脱，将洗脱液在氮气流下缓慢地吹至近干，加入含甲醇的水溶液复溶残留物，即完成饮用水中磺胺类抗生素的分离富集。本发明方法操作简便，环境友好，富集倍数高，能够同时富集同一类抗生素的多种药物及其它物理化学性质与磺胺类相似的药物，特别适用于饮用水体中的痕量磺胺类抗生素分离检测，准确度较高。

Description

一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法

技术领域

本发明属于饮用水和地下水中痕量有机污染物的检测前处理技术领域，特别涉及一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法。

背景技术

磺胺类药物（Sulfonamides，SAs）是最早人工合成并成功应用于人类细菌感染性疾病的抗菌药。由于其具有较广的抗菌谱、价格低廉等优点，被广泛用于水产养殖、畜牧业和临床医学治疗。

随着养殖业的快速发展，磺胺类药物被大范围的使用在动物养殖方面，已成为使用量第二大的兽药抗生素，据FDA（美国食品和药物管理局）的数据显示，美国约有43%的家畜类用抗生素被用于养牛业，其中磺胺类药物很难被动物吸收代谢，大量的原药和代谢产物随粪便和尿液被排放到环境中，此外，磺胺类药物还可通过污水处理厂的排放物、化粪系统、农业废物储存设施的泄漏物、医疗废水等途径直接或间接地进入自然水体中。近年来，我国也开展了相应的调查研究，2006年，谭建华等在珠江及其支流溪河河段内被检测出磺胺甲恶唑（SMZ）。2016年，刘晓晖等在湖南省大通湖表层水中检测出磺胺嘧啶（SD）、磺胺二甲嘧啶（SM2）、磺胺甲恶唑。而且磺胺类药物在土壤中附着能力差、迁移性强，受污染的地表水将影响当地及周边地下水的水质安全，目前自来水厂的净化工艺也无法完全去除水中的磺胺类药物，因此建立分离富集地下水及饮用水中磺胺类药物的方法是准确定量检测其残留水平的前提，对水环境污染状况分析及人体健康风险评价具有重要的现实意义。

饮用水水体中的抗生素含量极低且基质较复杂，因此在前处理过程中，一方面将待测组分从样品基质中分离出来，另一方面满足一定的富集倍数，使其达到可定量检测的最佳状态。目前，对环境水体中SAs的前处理方法有很多种，如液液萃取、固相萃取、固相微萃取、微波固相萃取等。其中固相萃取技术由于其操作简便，处理样品量大，外来污染少，可重复性强，且可通过自动装置成为分离富集抗生素等微污染物的首选方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法。

具体步骤为：

（1）用酸将含磺胺类抗生素水样pH值调至3~4，过滤，得到预处理后水样。

（2）依次用甲醇、超纯水活化MCX固相萃取柱，使得MCX固相萃取柱中的树脂处于活化状态，取步骤（1）制得的预处理后水样以3~5mL/min虑速过MCX固相萃取柱进行富集，富集完成后，将MCX固相萃取柱用氮气吹干，然后用pH值为3的超纯水进行淋洗，以去除被富集在MCX固相萃取柱上的水溶性干扰杂质，再用体积百分比浓度为8~15%的氨水甲醇溶液进行洗脱，洗脱液流速小于等于1.0 mL/min，将所得洗脱液在氮气流下吹至近干，所得残留物加入到体积百分比浓度为30%的甲醇水溶液中复溶，即完成饮用水中磺胺类抗生素的分离富集。

所述磺胺类抗生素为磺胺嘧啶（SD）、磺胺吡啶（SPY）、磺胺甲基嘧啶（SMR）、磺胺二甲嘧啶（SMZ）、磺胺甲氧哒嗪（SMP）、磺胺-6-甲氧嘧啶（SMM）、磺胺甲恶唑（SMX）、磺胺氯吡嗪呐（2-SPZ）和磺胺喹噁啉（SQ）中的一种或多种。

所述步骤（1）中过滤优选使用0.45 μm的玻璃纤维滤膜。

所述步骤（1）中使用的酸优选盐酸。

所述步骤（2）中淋洗用的超纯水的pH值优选盐酸调节。

本发明的有益效果是：

1）该方法处理水样过程中所用试剂低毒、使用量少、环境友好。

2）该方法对水样富集效率较高，回收率在68.28%~106.51%之间。

3）该方法操作简单，可重复性强，同一批样品的相对标准偏差（RSD）低于13%，满足预处理的要求。

4）该方法能够同时富集同一类抗生素的多种药物及其它物理化学性质与磺胺类相似的药物，适用范围广，富集用时较短，检出限低，准确度较高，样品检测效率高。

附图说明

图1为本发明实施例1中100μg/L的9种磺胺类抗生素混合标准品溶液的离子流图。其中，1为磺胺嘧啶（SD）：8.71min；2为磺胺吡啶（SPY）：10.54 min；3为磺胺甲基嘧啶（SMR）：11.28 min；4为磺胺二甲嘧啶（SM2）:13.77 min；5为磺胺甲氧哒嗪（SMP）：16.13 min；6为磺胺-6-甲氧嘧啶（SMM）：17.24 min；7为磺胺甲恶唑（SMZ）：18.76 min；8为磺胺氯吡嗪呐（2-SPZ）：23.69 min；9为磺胺喹噁啉（SQ）：25.12 min。

图2 为本发明实施例1中固相萃取小柱种类对9种磺胺类抗生素回收率的影响。

图3 为本发明实施例1中样品pH值对9种磺胺类抗生素回收率的影响。

图4 为本发明实施例1中洗脱剂中氨水的比例对9种磺胺类抗生素回收率的影响。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的饮用水中九种磺胺类抗生素浓度的检测方法予以说明。

九种磺胺类抗生素为磺胺嘧啶（SD）、磺胺吡啶（SPY）、磺胺甲基嘧啶（SMR）、磺胺二甲嘧啶（SMZ）、磺胺甲氧哒嗪（SMP）、磺胺-6-甲氧嘧啶（SMM）、磺胺甲恶唑（SMX）、磺胺氯吡嗪呐（2-SPZ）和磺胺喹噁啉（SQ）。

实施例1：

（1）取1000 mL超纯水于棕色玻璃瓶中，每瓶水样加入0.1 mL浓度为 500 μg/L 的9种磺胺类抗生素混合标准工作液，用酸将水样pH调至3，利用GF/F（Whatman，0.45 μm）玻璃纤维滤膜过滤。得到预处理后水样。

（2）依次用10mL甲醇、10 mL 超纯水，活化MCX（上海安谱公司，500 mg，6 cc）固相萃取柱，使得固相萃取柱中的树脂处于活化状态，取1000 mL步骤（1）制得的预处理后水样过柱，控制过滤流速在4 mL/min；富集完成后，将萃取柱用氮气干燥30 min，用10 mL pH值为3的超纯水淋洗固相萃取柱，以去除被富集在MCX固相萃取柱中的水溶性干扰杂质，再用10 mL含10%氨水的甲醇溶液洗脱固相萃取柱，洗脱液流速控制在1 mL/min，将洗脱液收集于10 mL尖底玻璃离心管中，将所得洗脱液置于氮吹仪中用高纯氮气吹至近干，所得残留物加入到1 mL体积百分比浓度为30%的甲醇水溶液中复溶，超声20-30 秒，漩涡混合约1 min，即完成饮用水中磺胺类抗生素的分离富集。

为了满足饮用水中抗生素残留的浓度范围，本实施例利用高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）对上述9种磺胺类抗生素进行定量，标线范围为5~200 μg/L。

外标法标准曲线的绘制：用分析天平精确称量适量的九种磺胺类抗生素标准品（Dr.Ehrenstor GmbH）用甲醇溶解标准品，配制成浓度为1 g/L的单标储备液，然后用甲醇将储备液稀释成系列浓度的标准混合液，转移至进样瓶中，按上述条件用高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）进行测定。以浓度为横坐标，出峰面积为纵坐标进行回归，得到标准曲线，用于测定样品中分析物的量。

本实施例饮用水中磺胺类抗生素完成分离富集后，用高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）进行检测，带入标准曲线方程中，通过计算最终测得待测水样中9种磺胺类抗生素的浓度。利用下式计算回收率：

R—回收率，%。

C ₂—添加标准溶液水样的磺胺类抗生素的浓度，μg/L。

C ₁—未添加标准溶液水样磺胺类抗生素的浓度，μg/L。

C _S—加入标准溶液的浓度，μg/L。

V ₂—添加标准溶液水样的体积，L。

V ₁—未添加标准溶液水样，L。

Vs—添加标准溶液体积，L。

本实施例实验过程中一律采用棕色玻璃器皿盛放水样，无色玻璃器皿可用铝箔附于器皿表面，实验过程中样品应该避免光直射。玻璃器皿使用前需用有机溶剂、自来水、超纯水多次洗涤。

用高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）测定九种磺胺类抗生素的浓度。计算回收率，结果如表一。

图1为本实施例100 μg/L的9种磺胺类抗生素混合标准品溶液的离子流图，出峰顺序和保留时间依次为磺胺嘧啶（SD）：8.71min、磺胺吡啶（SPY）：10.54 min、磺胺甲基嘧啶（SMR）：11.28 min、磺胺二甲嘧啶（SM2）:13.77 min、磺胺甲氧哒嗪（SMP）：16.13 min、磺胺-6-甲氧嘧啶（SMM）：17.24 min、磺胺甲恶唑（SMZ）：18.76 min、磺胺氯吡嗪呐（2-SPZ）：23.69min、磺胺喹噁啉（SQ）：25.12 min。

外标法标准曲线绘制：用30%甲醇水溶液将储备液稀释成5 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100μg/L、200 μg/L系列浓度的9种磺胺类抗生素标准混合液，转移至进样瓶中用用高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）进行测定。以浓度为横坐标，出峰面积为纵坐标进行回归，各物质的标准曲线方程及相关系数见表二。

实施例2：

取1000 mL自来水水样于棕色瓶中，按照实例1中的方法进行水样加标，同时取1000 mL水样不加标，作为空白对照。

将加标后的水样结果带入标准曲线方程中，通过计算最终得到待测水样中9种磺胺类抗生素的浓度。计算其回收率，结果如表三。

实施例3：

用棕色玻璃瓶采集1000 mL桂林会仙湿地附近村庄的地下水水样，加入0.1 mol/L盐酸调节水样pH到3，保存在4℃以下运回实验室。按照实施例1中的方法对水样进行预处理，然后通过高效液相色谱-紫外检测器（HPLC-UVD）进行检测，并带入标准曲线方程中通过计算最终得到实际水样中9磺胺类抗生素的浓度。计算回收率，结果如表四。

表一超纯水加标回收率实验结果

表二各种抗生素标准曲线方程及相关系数

样品	线性方程	线性范围/（μg/L）	相关系数R<sup>2</sup>
				磺胺嘧啶（SD）	y=1.7725x-1.0511	5~200	0.9998
磺胺吡啶（SPY）	y=2.0262x-0.8866	5~200	0.9998
				磺胺甲基嘧啶（SMR）	y=1.9205x-0.9378	5~200	0.9998
磺胺二甲嘧啶（SM2）	y=2.0653x-1.1590	5~200	0.9998
				磺胺甲氧哒嗪（SMP）	y=2.1639x-1.1008	5~200	0.9998
磺胺-6-甲氧嘧啶（SMM）	y=1.9575x-0.7171	5~200	0.9997
				磺胺甲恶唑（SMZ）	y=1.8972x-0.5752	5~200	0.9998
磺胺氯吡嗪呐（2-SPZ）	y=2.3924x-1.0096	5~200	0.9995
				磺胺喹噁啉（SQ）	y=2.0849x-0.7889	5~200	0.9997

表三自来水水样加标回收结果

表四桂林会仙湿地附近村庄地下水水样测定结果

注：nd表示未检出。

Claims

1.一种分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法，其特征在于具体步骤为：

（1）用酸将含磺胺类抗生素水样pH值调至3~4，过滤，得到预处理后水样；

（2）依次用甲醇、超纯水活化MCX固相萃取柱，使得MCX固相萃取柱中的树脂处于活化状态，取步骤（1）制得的预处理后水样以3~5mL/min虑速过MCX固相萃取柱进行富集，富集完成后，将MCX固相萃取柱用氮气吹干，然后用pH值为3的超纯水进行淋洗，以去除被富集在MCX固相萃取柱上的水溶性干扰杂质，再用体积百分比浓度为8~15%的氨水甲醇溶液进行洗脱，洗脱液流速小于等于1.0 mL/min，将所得洗脱液在氮气流下吹至近干，所得残留物加入到体积百分比浓度为30%的甲醇水溶液中复溶，即完成饮用水中磺胺类抗生素的分离富集；

所述磺胺类抗生素为磺胺嘧啶、磺胺吡啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧哒嗪、磺胺-6-甲氧嘧啶、磺胺甲恶唑、磺胺氯吡嗪呐和磺胺喹噁啉中的一种或多种。

2.一种如权利要求1所述的分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法，其特征在于所述步骤（1）中过滤使用0.45 μm的玻璃纤维滤膜。

3.一种如权利要求1或2所述的分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法，其特征在于所述步骤（1）中使用的酸为盐酸。

4.一种如权利要求1或2或3所述的分离富集饮用水中磺胺类抗生素的方法，其特征在于所述步骤（2）中淋洗用的超纯水的pH值用盐酸调节。