畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素檢測技術(shù)研究進(jìn)展

1、畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素檢測技術(shù)研究進(jìn)展摘要：對畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素的檢測技術(shù)進(jìn) 行了綜述,分別介紹了液相色譜(高效液相色譜)、液相 色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用和串聯(lián)技術(shù),以及酶免疫法等常用 技術(shù),同時對簡便、快速、準(zhǔn)確以及廉價的檢測方法的 發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖廢水;抗生素;檢測技術(shù)收稿日期：2011-11-03作者簡介：李剛(1986),男，云南紅河人，湖 南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院碩士研究生。通訊作者：顏智勇(1971-),男，湖南長沙人，博士， 副教授，主要從事環(huán)境污染治理與修復(fù)工程方面的研 究工作。中圖分類號：x701文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1674-9944(2011)11-0097

2、-031引言抗生素作為一種能抑制和殺滅細(xì)菌的藥物，現(xiàn)在 已被廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等行業(yè), 為社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。在畜禽養(yǎng)殖業(yè) 抗生素主要是作為飼料添加劑,用于預(yù)防和治療動物 的疾病以及促進(jìn)動物的生長。但是畜禽養(yǎng)殖業(yè)中抗生 素的不合理應(yīng)用的現(xiàn)象已經(jīng)很普遍，在美國抗生素的 年產(chǎn)量為23 ooot,其中有50%被用于畜禽養(yǎng) 殖,1999-2000年美國的研究人員對30個州的139條 河流進(jìn)行了水質(zhì)檢測，結(jié)果在多條河流中檢測到多種 畜禽養(yǎng)殖用的抗生素門。我國是抗生素的生產(chǎn)和使 用大國，據(jù)統(tǒng)計每年約有6 000t抗生素用于飼料添加 劑,75%的抗生素不被動物機(jī)體吸收而隨動物糞

3、便排出, 導(dǎo)致畜禽養(yǎng)殖廢水成為自然界水體環(huán)境中抗生素污染 的主要來源2。抗生素殘留對人體健康有著十分嚴(yán) 重的危害，包括“三致”（致癌、致畸、致突變）作用、 人體對此類藥物的長期暴露，通常不會造成急性中毒， 而主要是引起慢性中毒3o在畜禽養(yǎng)殖廢水中最常見的抗生素主要有以下幾 種4,包括四環(huán)素類為抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成,廣譜抗 生素,由鏈霉菌發(fā)酵產(chǎn)生。四環(huán)素類抗生素是四環(huán)素、 土霉素和金霉素等抗生素的總稱，因其屬人畜共用抗 生素，易產(chǎn)生抗藥性；唾諾酮類為抑制細(xì)菌dna螺旋 酶，抗菌作用是磺胺類藥的近千倍?；前奉愂侵妇哂袑?氨基苯磺瞰胺結(jié)構(gòu)的一類藥物的總稱,常用的品種有 磺胺嗜咤,磺胺甲基啼睫，磺胺二甲

4、基喀淀，磺胺對甲氧 喀淀,磺胺甲惡哇；大環(huán)內(nèi)酯類為抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成， 主要抗革蘭氏陽菌。此類抗生素主要從腸道中吸收， 能產(chǎn)生交叉耐藥性；氯霉素類最常見的就是氯霉素。鑒于抗生素的危害，歐盟已于2006年初全面禁止 在農(nóng)業(yè)中使用以促進(jìn)生長為目的的抗生素。2000年丹 麥政府下令，所有動物，無論大小，一律禁用抗生素飼料。 美國在這方面的監(jiān)督和管理也越來越嚴(yán)格。關(guān)于飼料 中添加抗生素，我國也有嚴(yán)格的法規(guī):只有30多種人畜 不共用的抗生素，可作為促生長劑添加于飼料中，且對 于不同動物不同的生理階段所使用抗生素的種類、劑 量以及停藥期都有嚴(yán)格的規(guī)定。盡管如此，養(yǎng)殖戶濫用 抗生素的現(xiàn)象依然難以監(jiān)控，一方面

5、是由于我國的法 律法規(guī)不健全，監(jiān)管力度不夠；另一方面是由于養(yǎng)殖戶 為了增加收益，提高產(chǎn)量，縮短養(yǎng)殖周期,還在大量的使 用抗生素。目前，抗生素污染已被視為一類新型的重要 的水體污染物而成為近年來國際研究的前沿課題。因 此,為了更好的了解畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素對自然界 水環(huán)境和人類健康的影響,建立一種靈敏、快速、高效、 可靠定性定量檢測方法是十分重要的。2畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素的檢測方法由于抗生素在廢水中的濃度相對較低，所以抗生 素的檢測一般都是微量或是痕量分析，常采用具有高 靈敏度的儀器進(jìn)行檢測。國內(nèi)外關(guān)于抗生素殘留的檢 測方法也在迅速發(fā)展，但是由于在水環(huán)境中抗生素的 種類多種多樣，根據(jù)國內(nèi)外相關(guān)文

6、獻(xiàn)報道，大多數(shù)的檢 測方法只能針對一種或一類抗生素，對能同時測定多 種類的抗生素的檢測技術(shù)報道并不多,目前各研究機(jī) 構(gòu)對畜禽廢水中抗生素的檢測技術(shù)主要有色譜法和其 聯(lián)用技術(shù)、酶免疫分析法、毛細(xì)管電泳法等。2.1色譜分析方法液相色譜法(lc)在廢水抗生素的檢測中是最常見 的,lc具有分離效能好，檢測速度快且重現(xiàn)性好的特點5。文獻(xiàn)報道較多的lc法所用的檢測器有紫外檢測 器(uv),熒光檢測器(fld),以及二級管陣列檢測器(dad), 近年來各種色譜與質(zhì)譜的聯(lián)用技術(shù)(包括質(zhì)譜串聯(lián)技 術(shù))在畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素的檢測應(yīng)用較多，發(fā)展迅 速。2.1.1液相色譜(lc)(高效液相色譜,hplc)-紫外檢測

7、 器(uv)lc-uv聯(lián)用檢測技術(shù)是最早用于環(huán)境中抗生素的 分離檢測，由于其操作簡便以及成本低,目前仍然被用 于畜禽廢水中抗生素的檢測,mohdma等6建立 了 lc-uv檢測養(yǎng)豬廢水中8種磺胺類的抗生素的檢測 方法，其中磺胺、磺胺卩密噪、磺胺卩塞噪、磺胺二甲氧卩密 噪和磺胺惡卩奎卩林的loq均為5.0ng/l,磺胺甲卩密噪、磺 胺二甲卩密噪和磺胺甲氧嗪的loq均為7.5ng/loesther t 7等建立了利用hplc-uv技術(shù)在被畜禽養(yǎng)殖廢水污染過的河流和湖泊中檢測到了 9種嗪喏酮類抗生素,對河水和湖泊的檢測限分別為815ng/l和820ng/lo胡獻(xiàn)剛等8建立了固相萃取-反高效液相色譜-

8、紫外檢測器的方法測定畜牧糞便廢水中的5種磺胺類、4種四環(huán)素類、2種睦諾酮類以及咲喃類和青霉素抗生素的檢測方法，使用0.01 mol / l草酸和乙月青作為流動 相分離4種四環(huán)素和氯霉素,0.025 mol / l醋酸和乙月青 作為流動相分離5種磺胺類和其他3種抗生素,結(jié)果表 明,檢測的13種抗生素出峰時間穩(wěn)定，峰型較好,檢出限 為 0.010.05mg /l 定量下限為 0.030.167mg/lo 近年 來,二極管檢測器(dad)與高效液相色譜(hplc)聯(lián)用也 成為一種有效的定性定量檢測廢水中抗生素的技術(shù)， 二極管可以在線獲得化合物的紫外光譜,babic等9 采用了 hplc-uv-dad

9、聯(lián)用技術(shù)對廢水中的不同種類的獸用抗生素進(jìn)行同時檢測，檢測限為0.140.0 u"l。胡 冠九等10采用高效液相色譜-二極管檢測器測定廢 水中四環(huán)素類抗生素，四環(huán)素(tc)、多西環(huán)素(dc)、土 霉素(otc)、金霉素(ctc)、美他霉素(mtc),該方法的檢 測限為0.050.14 u g/l,在加標(biāo)回收實驗中，加標(biāo)量為4.0 u g/l,結(jié)果表明，該水樣中四環(huán)素類抗生素組分的 濃度均低于檢出限，加標(biāo)回收率分別為,tc,69.2%;otc,76.0%;mtc,79%,dc,86.9%,ctc,83.3%。2.1.2液相色譜(lc)(高效液相色譜,hplc)-熒光檢測 器(fld)液相

10、色譜-熒光檢測器(lc-fld),因為其檢測限低所 以也被用于畜禽廢水中抗生素的檢測,通常對本身具 有熒光性的抗生素lc-fld可以直接檢測出，但是對于 本身不具有熒光性或熒光性差的抗生素，需要對其衍 生化來提高目標(biāo)物的熒光特性以便檢測。benito,prat 等11采用lc-fld檢測廢水中的3種卩奎諾酮類7種 氟卩奎諾酮抗生素，以乙月青和0.01mol/l的草酸水溶液為 二元流動相梯度淋洗，可以得到10種抗生素較好的分 離效果，但是由于低濃度的樣品基線出現(xiàn)大幅度漂移， 有3種卩奎諾酮抗生素不能定量，可能是由于梯度的原因, 所以只能單獨進(jìn)行檢測。folch等11使用lc-fld 檢測到廢水中

11、的被熒光胺衍生化后的磺胺類抗生素檢 測限達(dá)到l6ng/go2.1.3液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)(lc-ms/ms)色譜可以用于多組分混合物的分離和分析，可以 對有機(jī)化合物進(jìn)行定量分析，但是定性較困難,質(zhì)譜儀 能夠?qū)我唤M分提供高靈敏度和特征的質(zhì)譜圖，但對 復(fù)雜化合物無分析能力。所以將色譜與質(zhì)譜進(jìn)行聯(lián)用 (或是串聯(lián)質(zhì)譜)，對復(fù)雜化合物中微量和痕量組分的定 性和定量分析具有重要的意義12。由于畜禽廢水中 有多種類的抗生素同時存在，利用色譜和質(zhì)譜的聯(lián)用 技術(shù)可以提高抗生素的定性、定量分析的可靠性、準(zhǔn) 確性、靈敏度。張川等13采用超高液相色譜電噴 霧二級質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)同時測定廢水種的多種抗生素' 其中

12、磺胺甲惡哇、四環(huán)素在1.01 000ng/l范圍內(nèi)線性良好定量下限為lng/l,土霉素、金霉素在1002ooong/l范圍內(nèi)線性良好'定量下限為10.0ng/locampagnolo等14采用lc-ms/ms技術(shù)檢測豬和家禽養(yǎng)殖場的動物排泄物儲存池和附近水源中多種抗生 素，除四環(huán)素檢測限為0.5mg/l外'其他抗生素的檢測限為0.05mg/lo唐才明等15采用hplc-ms/ms對水環(huán)境中的微量磺胺、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、甲氧茉胺 喀唳及氯霉素的檢測'通過hlb小柱的富集后，以c18 方向柱為分析柱，使用lc-ms/ms進(jìn)行定量分析，測得水 中的抗生素定量下限為l.l34.

13、7ng/l,平均回收率為 78%98%相對標(biāo)準(zhǔn)偏差v 8.8%o2.2酶免疫分析方法(elisa)elisa具有操作簡單，前處理簡化，分析成本低、靈 敏、特異性強(qiáng)、檢測快速，不需要昂貴的儀器等,而且可 以同時測定幾個樣品，但是elisa對試劑的選擇性高，很 難同時分析多種成分，對結(jié)構(gòu)類似的化合物有一定程 度的交叉,分析分子量很小的化合物和不穩(wěn)定的化合 物有一定的困難。anita等16用elisa試劑盒檢測 地表水、地下水中的四環(huán)素和泰勒菌素，檢測分別為 0.05 ug/l,0.1據(jù)/l其結(jié)果表明,該方法成本低、檢測快, 可用于水中的四環(huán)素、氯四環(huán)素、泰勒菌素的初篩檢 測。2.3毛細(xì)管電泳法(c

14、e)ce法是離子或荷電粒子以電場為驅(qū)動力在毛細(xì) 管中按其速度或分配系數(shù)不同進(jìn)行高效分離分析大的 新技術(shù)。毛細(xì)管具有良好的散熱效能，可允許在毛細(xì)管 兩端加上高電壓的，因此毛細(xì)管電泳法反應(yīng)快，分離效 力高的優(yōu)點。perez等17建立了 ce與dad聯(lián)用技 術(shù)對廢水中的痕量b-內(nèi)酰胺類進(jìn)行檢測分析的方法， 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%7.2%,檢測限為0.080.80 u g/lo3結(jié)語通過以上對畜禽養(yǎng)殖廢水中抗生素的檢測方法的 綜述，可以看出，國內(nèi)外目前使用最廣泛的還是液相色 譜法及其聯(lián)用技術(shù)。高效液相色譜具有靈敏度高、精 確度高、分析效力高以及檢測限低、特異性強(qiáng)的優(yōu)點, 同時也存在儀器昂貴、操作繁瑣、

15、需要專業(yè)的分析操 作人員、樣品處理復(fù)雜、成本高的缺點。所以,該種方 法很難成為一種常規(guī)檢測技術(shù)。人們也在嘗試著將一 些新的方法引進(jìn)到畜禽廢水抗生素的檢測中，例如，酶 免疫分析方法(elisa)和毛細(xì)管電泳分析方法(ce)等。 elisa具有簡便、靈敏、快速以及成本低的優(yōu)點，但是 其檢測的結(jié)果還要通過ms的驗證才能確證，而且目前 國內(nèi)對試劑盒的使用主要還是從國外進(jìn)口，價格昂貴。 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，畜禽養(yǎng)殖業(yè)正在從分散式向集 約化模式轉(zhuǎn)變，畜禽養(yǎng)殖廢水量不斷的增長，抗生素對 周圍水體的污染將會更加的嚴(yán)重。目前的檢測技術(shù)還 不能完全檢測到水體中的各種類的抗生素，所以隨著 科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及社會對畜禽

16、廢水中抗生素污染的重 視，一種簡便、快速、準(zhǔn)確、高效以及廉價的檢測方法, 將是我國今后研究和開發(fā)的目標(biāo)。2011年11月綠色科技第11期參考文獻(xiàn)：1kolpin d w,furlong e t,meyer m "getal.pharmaceuticals,hormones,and other organic wastewater contaminants in u.s.streams,19992000:a nation al rec onn aissa nee j envir on mental scie nee & technology,2002(36):l 202l 21

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