一种快速溶剂萃取土壤中残留多种抗生素的前处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种快速溶剂萃取土壤中残留多种抗生素的前处理方法，属于化学领 域。
【背景技术】
[0002] 我国目前是抗生素使用大国，每年在医用和农用上使用的抗生素总量达到上 千万吨，这些抗生素并不能完全被生物体完全吸收或分解，进入生物体内的抗生素约 30% -90%均以原药或代谢产物的形势经动物排泄物排放到环境中。随着集约化畜牧业快 速发展，大量抗生素或化工合成的抗生素类药物作为兽药或饲料添加剂用于养殖，而未经 处理的畜禽粪便作为有机肥用于农业生产是抗生素进入土壤环境的主要途径之一，且每年 重复使用有机肥料的过程会增加抗生素在土壤中的累积。除此之外，含有大量抗生素的生 活污水和养殖废水在经过基础的污水处理程序后无法完全去除废水中的抗生素，这些含有 抗生素的处理水最终汇入环境水体中，在地表水与地下水交互的过程中，必然经过土壤层 的过滤，部分抗生素会停留在土壤中发生一系列物理化学作用，甚至被土壤中的微生物利 用而残留在土壤中。残留在土壤中的抗生素极易向植物体内富集，且容易促进土壤中的微 生物基因进化产生抗性基因造成生态污染。
[0003] 由于土壤成分复杂且含有大量有机质，因此要从中提取出目标抗生素的前处理过 程比较复杂，需要经过萃取、净化、浓缩等步骤，且经过前处理后的样品要求尽量降低基质 影响以加强检测的准确性。目前已有很多前处理方法提取土壤中的抗生素，传统的方法是 使用微波辅助萃取法，该方法是在一定微波条件和温度条件下使用萃取液对土样进行萃 取，同时辅助涡旋、离心等方法收集萃取液，再使用固相萃取方法净化、浓缩萃取液。该方法 在处理一批样品的耗时较长，需要重复性操作较多耗费人力，使用的有机试剂较多且存在 少量溶剂挥发。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种快速溶剂萃取土壤中残留多种抗生 素的前处理方法，自动化程度高，步骤精简，同时具有高回收率、短耗时、少耗材的优点，有 利于进行大批量检测土壤样品中抗生素残留的研宄。
[0005] 本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种快速溶剂萃取土壤中 残留多种抗生素的前处理方法，包括以下步骤：
[0006] (1)采集土壤样本，对土壤样本进行冷冻和干燥，将冷冻和干燥后的土壤样本磨 碎，过100~200目筛后待用；
[0007] (2)取经步骤（1)处理后的土壤样本与硅藻土均匀混合，土壤样本与硅藻土的质 量比为1~5 :1~5,将混合后的土壤样本与硅藻土放入底部放置有纤维素滤膜的萃取池 中，再用硅藻土填满萃取池，旋紧萃取池上方的盖子，放入ASE150加速溶剂萃取仪中；
[0008] (3)制备萃取溶剂，所述萃取溶剂为甲醇和pH为5~6的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲 液的混合液，甲醇与柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液的体积比为1:0. 5~1，在萃取温度为40~ 100°C、萃取压力为1000~1500psi的环境下，用萃取液对土壤样本与硅藻土进行静态循环 萃取2~3次，每次萃取时间为2~15min ;
[0009] (4)用相当于萃取池容积的50%~150%的萃取溶剂冲洗萃取池，然后用氮气吹 扫，收集静态循环萃取后的萃取液；
[0010] (5)依次用1~2倍固相萃取柱容积的甲醇和等体积的超纯水在重力作用下活化 固相萃取柱，在真空泵制造的负压条件下将萃取液导入固相萃取柱，萃取液全部导入后用 1~2倍固相萃取柱容积的超纯水清洗固相萃取柱，用2~3倍固相萃取柱容积的甲醇将固 相萃取柱中的目标抗生素在重力作用下洗脱出，得到含有目标抗生素的浓缩洗脱液，利用 氮气吹扫浓缩洗脱液，对氮气吹扫后的浓缩洗脱液用甲醇进行定容，得到待测的抗生素样 本；
[0011] (6)利用高效液相色谱串联质谱对待测的抗生素样本进行测定。
[0012] 步骤（1)中对土壤样本进行冷冻干燥采用以下方法：将土壤样本放入冰箱内进行 预冻，再将预冻后的土壤样本置于冷冻干燥仪中，冷冻干燥温度为_40°C。
[0013] 步骤（2)中，土壤样本与硅藻土的质量比为1 :4。
[0014] 步骤（3)中，萃取温度为100°C，萃取压力为1500psi，静态循环萃取次数为3次， 每次萃取时间为15min。
[0015] 步骤（4)中，用相当于萃取池体积的50%的萃取溶剂冲洗萃取池，然后用氮气吹 扫 60s。
[0016] 步骤（6)中，所述高效液相色谱串联质谱流动相分别为乙腈和含有0. 1%甲酸和 5mmol/L乙酸铵的超纯水，测定时采用梯度洗脱检测，质谱模式为阳离子模式。
[0017] 本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
[0018] (1)本发明首先对土壤样本冷冻、干燥、磨碎，再与硅藻土混合，硅藻土能够作为分 散剂使用，也可作为干燥剂，有利于提高萃取的效率和回收率；
[0019] (2)本发明将混合后的土壤样本与硅藻土混合，利用ASE150加速溶剂萃取仪萃 取，在萃取温度为40~100 °C、萃取压力为1000~1500psi的环境下，用萃取液对土壤样 本与硅藻土进行静态循环萃取2~3次，每次萃取时间为2~15min，相比于使用微波超 声等方法，提取操作简便，自动化程度高，一次性得到全部萃取液；并且提取时间短，整个 萃取过程消耗的时间约为45-50分钟，相比常规超声的提取方法，节省人力，节省近一半 的时间；同时在该萃取条件下，可以高效提取土壤样品中残留的10种抗生素，回收率达到 83% -110% ;本发明将加速溶剂萃取方法应用于提取土壤中的抗生素，与传统的微波萃取 方法相比，省略了漩涡、离心等辅助步骤，高自动化节省人力，萃取溶剂使用量降低环境友 好，萃取过程全封闭提升安全性，适用于大批量处理土壤样品；
[0020] (3)本发明在加速萃取方法之后对收集的萃取液进行固相萃取，进一步净化浓缩 萃取液，得到小体积高浓度的样品，经过固相萃取之后的溶液在检测时能够降低样品基质 影响，降低抗生素的检测限，提高检测率；
[0021] (4)本发明的萃取溶剂采用甲醇和pH为5~6的缓冲液的混合液，加入缓冲液能 够稳定萃取液的酸碱度，能够提高抗生素的回收率；同时，缓冲对中作为共轭酸的柠檬酸的 pKa为4. 76,接近于配置缓冲液的目标pH值5~6,且柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液的缓冲范围 为3. 0-6. 6,缓冲液的pH值5~6在缓冲对的缓冲范围3. 0-6. 6之内，将配置后的缓冲液与 甲醇混合制成混合液，萃取时无沉淀，回收率高；
[0022] (5)本发明的步骤中有机溶剂使用量少，采用的加速溶剂萃取重复三次，对于 每lg 土壤样本而言，每次使用的溶剂量为15mL，最终提取出含有目标抗生素的萃取液共 45mL，对环境友好，适用于大批量处理土壤样品；
[0023] (6)本发明选用高效液相色谱串联质谱检测样品，灵敏度高，选择性好，基质干扰 程度低。
【附图说明】
[0024] 图1是土壤样本中10种磺胺类、大环内酯类和四环素类抗生素的回收率。
[0025] 图2是高效液相色谱串联质谱分析仪检测10种抗生素的离子谱图。
[0026] 图3是不同加速溶剂萃取参数条件下土样中10种抗生素回收率对比。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0028] 本发明提供了一种快速溶剂萃取土壤中残留多种抗生素的前处理方法，可以用于 富集提取土样中磺胺类、大环内酯类和四环素类共10种抗生素，采用以下仪器与试剂：
[0029] 仪器：ASE150加速溶剂萃取仪（Dionex，德国）；HPLC-MSMS高效液相色谱串联质 谱（Agilent，美国）；Extend_C1