青霉素菌渣中青霉素检测方法及其在土壤中吸附迁移降解特性研究

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青霉素类抗生素被广泛应用于治疗人类疾病及促进动物生长领域。在工业化青霉素发酵生产过程中会产生大量的青霉素菌渣,由于其含有残留青霉素而被国家环保部列为工业危险废弃物。有鉴于此,青霉素菌渣的处理处置方式主要是填埋或焚烧[1]。目前,对于青霉素类抗生素的检测主要集中于生物组织、动物源食品等成分相对简单的基质,对于成分复杂基质中的青霉素残留检测研究则相对较少。同时,国内对于青霉素类药物的环境行为研究还相对空白,对其在土壤环境中的吸附、迁移及降解过程关注较少。为此,本文构建了青霉素钠的HPLC检测方法,探讨并优化了青霉素菌渣及土壤中残留青霉素的前处理方法,并以此为基础测定了不同温度及光照条件下菌渣中残留青霉素随时间的变化趋势,通过批量平衡法和土柱淋溶法研究了青霉素钠在土壤中的吸附与迁移特性,主要研究结果如下:  1)建立了青霉素钠的HPLC检测方法:以水(含0.1%甲酸)∶乙腈(V∶V=50∶50)为流动相进行液相色谱检测时,青霉素钠出峰效果较佳,且在质量浓度范围为0.5~8 mg/L时,线性关系良好(R2>0.999),方法日内、日间精密度分别为1.8%~3.0%(n=6)、1.2%~2.9%(n=6);检测限与定量限分别为169±5.5μg/L、558±8.9μg/L。  2)不同环境基质中青霉素前处理方法的建立与优化:建立了ASE-SPE-HPLC测定菌渣及土壤中残留青霉素的方法。样品以超纯水为提取剂,50℃提取,HLB型固相萃取柱富集净化:6.0 mL5%甲醇淋洗、2.0 mL乙腈-2.0 mL甲醇洗脱后,采用HPLC检测。结果表明,青霉素在菌渣及土壤中不同添加水平的添加回收率范围分别为83.95%~84.28%和73.05%~89.76%;回收率RSD范围分别为3.85%~10.10%(n=5)、1.08%~2.90%(n=5),回收效果较佳;检测限分别为229μg/L和275μg/L。检测河北某制药厂菌渣及土壤,得到其中青霉素残留量分别为2.356 mg/g湿菌渣和0.275 mg/kg土壤。  3)青霉素钠吸附迁移特性研究:分别采用批量平衡法及土柱淋溶法研究了青霉素钠在3种供试土壤中的吸附迁移特性,并探讨了不同因素对吸附迁移特性的影响。结果表明:①吸附特性:24h后,青霉素钠在土壤中基本达到吸附平衡;水土比、有机质含量越低,粒径越大,吸附量越小;25℃,pH7.0时,有利于青霉素钠在土壤中的吸附;等温吸附特性能较好地采用Freundlic模型拟合;吸附特性与土壤有机质、粘粒含量相关性较好;属于物理吸附。土壤对青霉素钠的吸附能力强弱为:东北黑土>太湖水稻土>江西红壤。②迁移特性:土壤迁移能力强弱为:江西红壤>太湖水稻土>东北黑土;25℃,pH7.0时,有机质含量越低、土壤粒径及淋溶液体积越大,青霉素钠在土壤中越易迁移。  4)青霉素钠降解特性研究:本文通过室内模拟法研究了青霉素钠在不同环境条件下的降解特性。结果表明,光照及避光时,不同温度条件下青霉素均符合1.5级降解动力学;温度升高,青霉素降解速率加快,光照条件下,降解速率约为避光条件时10倍。
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