超高效液相色谱三重四级杆质谱联用法测定水中四环素、土霉素及罗红霉素

百检网 2022-10-18

抗生素开始用作畜禽饲料添加剂。近年来随着养殖业的迅速发展,为了治疗、预防动物疾病和促进其机体生长,相当一部分饲养者违规超量使用抗生素。抗生素滥用导致环境中抗生素残留已成为一个严重的生态问题[1–2]。抗生素经使用后,相当一部分以原物或代谢物的方式随粪便排出。抗生素大多为*性化合物,具有亲水、挥发性弱等特征,因而水体是抗生素类污染*重要的“汇”。目前已从地下水、河水、城市污水等多种环境水体中检出抗生素[3–4]。

分属于四环素类的四环素(TC)、土霉素(OTC)及分属于大环内酯类的罗红霉素(ROX)是常用的抗生素类药物。目前,测定上述抗生素残留检测方法很多,大致分为3类,一是生物测定法,包括微生物测定法(microbiologicalassay)、放射受体测定法(redioreceptorassay)等;二是仪器分析法,包括波谱分析、紫外分析、荧光分析、高效液相色谱分析、气相色谱分析、液质联用分析等;三是免疫分析法,包括酶联免疫测定法(EIA,ELISA)、胶体金免疫层析法等[5–9]。其中测定四环素、土霉素及罗红霉素多用微生物法、酶联免疫法和液相色谱法,但这些方法存在特异性差、灵敏度低等缺点。液相色谱串联质谱法选择性高,特异性好,灵敏度高,且能*大程度地避免假阳性[10–12]。笔者利用固相萃取(SPE)浓缩净化,结合液相色谱串联质谱(LC–MS/MS)分析技术,采用外标法建立了同时检测地表水及城市污水中四环素、土霉素及罗红霉素残留的方法,测量精密度、准确度符合要求。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪:UPLC–XEVO–TQMS型,美国Waters公司;全自动固相萃取仪:6位CaliperAutotraceSPE,美国Caliper公司;氮吹仪:EYELAMG–2200型,日本EYELA公司;乙腈、甲醇:均为色谱纯,美国Merck公司;甲酸:色谱纯,美国Tedia公司;氢氧化钠、硫酸:均为优级纯,国药集团化学试剂有限公司;Na2EDTA:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;四环素、盐酸土霉素、罗红霉素色谱标准物质:德国Dr.EhrenstorferGmbH公司;其它试剂均为分析纯;实验用水为蒸馏水或去离子水。

1.2仪器工作参数

1.2.1色谱条件

色谱柱:UPLCBEHC18型(50mm×2.1mm,1.7μm),美国Waters公司;柱温:40℃;进样体积:1μL;流动相:甲酸溶液(体积分数为0.01%)–乙腈,梯度洗脱程序见表1,流速为0.3mL/min。

1.2.2质谱条件

采用正离子电喷雾离子源(ESI+),多反应监测(MRM)模式。其相关质谱条件见表2。

1.3实验方法

固相萃取小柱依次用6mL二氯甲烷、6mL甲醇、6mLNa2EDTA溶液进行活化。将500mL水样加入0.5gNa2EDTA,调pH后过小柱,富集完成后用10mL水淋洗,氮吹20min,用10mL洗脱液分2次进行洗脱,收集洗脱液,氮吹至近干后用初始流动相定容,过0.2μm膜进样分析。

2结果与讨论

2.1色谱条件优化

分别选择乙腈、甲醇与甲酸溶液配合作为流动相进行试验,结果发现使用甲醇作为流动相时,色谱图基线偏高,响应值偏低,而乙腈作为流动相时,色谱图基线稳定,响应值较高。

采用正离子电离模式进行质谱检测时,常使用具有一定酸度的流动相,以使目标物容易质子化而带正电荷,通过提高离子化效率增强检测的灵敏度。比较了0.01%,0.05%和0.1%的甲酸及纯水作为流动相对抗生素分离效果的影响,结果表明,0.01%甲酸分离效果*佳且目标化合物有较高的响应值,实验*终选择乙腈和0.01%甲酸混合溶液作为流动相。

2.2质谱条件优化

四环素类是两性物质,分子结构中同时含有酸性基团和碱性基团,电离时会同时产生正负离子。实验结果表明正离子采集的信号较强,因此以正离子方式(ESI+)进行采集。采用质量浓度为1mg/L的目标化合物标准溶液以Infusion的方式进行母离子全扫描,得到其准分子离子峰,然后分别以其准分子离子为母离子,通过氩气碰撞产生碎片离子进行二级质谱扫描,选择丰度较高的碎片离子作为定性与定量特征离子,选择MRM扫描模式对母离子与子离子进行碎裂电压及碰撞电压的优化,提高检测的灵敏度,优化后的参数见表2。

2.3固相萃取条件优化

SPE柱类型、洗脱剂和洗脱剂用量、上样体积和流速、pH等都会影响SPE萃取的效率,笔者以空白加标回收率为评价依据分别对这些实验条件进行了优化。

分别考察了HLB柱和普通C18小柱对目标化合物的萃取效果,HLB柱填充的是亲水、亲脂平衡的水可浸润型的反相吸附剂,研究发现,HLB对目标化合物的萃取效率远高于C18柱,因此选择HLB小柱对样品进行富集和净化。

比较了样品pH对提取效率的影响。发现提取效率在pH3时优于pH7时,因此水样和活化小柱所采用的Na2EDTA溶液均用1mol/L硫酸溶液调至pH3。

分别用甲醇、乙腈、酸化的甲醇(0.1%甲酸溶液)、乙酸乙酯、乙酸乙酯–甲醇(1∶4)作为洗脱液进行洗脱,发现使用酸化的甲醇洗脱效率*高且重现性好,因此洗脱液采用含0.1%甲酸的甲醇溶液。

上样流速分别为5,10,15mL/min时,发现空白加标的回收率在流速为5,10mL/min时没有显著差异,而在流速为15mL/min时回收率有明显下降,所以选择上样速率为10mL/min。

2.4标准样品色谱图

TC,OTC,ROX3种目标化合物标准样品的色谱图如图1所示。由图1可见,在1.2仪器工作条件下,3种目标化合物5min内即可实现良好分离。

2.5线性范围、检出限和精密度

将TC,OTC,ROX储备液(200mg/L)用初始流动相稀释至标准溶液系列(TC,OTC1.0~100μg/L,ROX0.1~10μg/L),按照1.2仪器工作条件进行分析。以定量离子对的响应面积与对应浓度进行线性回归得到标准曲线。目标化合物在此范围内具有良好的线性关系。以10μg/L的标准溶液(ROX1μg/L)重复进样7次验证仪器精密度,发现7次进样的相对标准偏差为1.4%~5.6%。以2~5倍基线噪音响应对应的浓度进行空白加标,以3倍信噪比(S/N)估算方法检出限,3种目标化合物的检出限介于0.08~0.35ng/L之间,其线性方程、相关系数、检出限见表3。

2.6水样分析及加标回收试验结果

在空白水样中分别添加目标化合物进行空白加标回收试验,采用外标法定量。为了考察不同的水体机制对实验结果产生的影响,同时进行了实际水样的加标回收试验,结果列于表4。由表4可知,TC,OTC,ROX3种目标化合物在空白水和实际水样中的加标回收率分别为82.5%~114%和71.5~126%,测量准确度能够满足实验的需要。

3结语

用超高效液相色谱三重四*杆质谱联用法测定水中的四环素、土霉素、罗红霉素,分析速度快,精密度、准确度良好,检出限低,适合快速检测各种水体中的抗生素类污染物。


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