面向人體暴露評(píng)價(jià)的植物中抗生素分析進(jìn)展

楊曉靜，薛偉鋒，陳溪，田潤，喬顯亮,*

1. 大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院，工業(yè)生態(tài)與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 100624 2. 大連出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心，莊河116400

抗生素是一類對(duì)細(xì)菌、真菌、支原體、衣原體等致病微生物具有抑制或殺滅作用的天然、半合成或完全人工合成的藥物，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為磺胺類、喹諾酮類、四環(huán)素類、大環(huán)內(nèi)酯類和β-內(nèi)酰胺類等?？股匾蚓哂蓄A(yù)防和治療疾病、促進(jìn)生長的作用，被廣泛應(yīng)用于人類和動(dòng)物醫(yī)療和牲畜飼養(yǎng)業(yè)[1]?？股剡M(jìn)入人體或動(dòng)物體后僅有一小部分被吸收，約有10%～90%以原藥形式隨著動(dòng)物糞便排放到環(huán)境中[2]。另外，抗生素在城市污水處理系統(tǒng)中，一般去除效果并不理想，導(dǎo)致部分抗生素隨出水或者污泥排放進(jìn)入到環(huán)境中[3]。目前，已在土壤[4-6]、沉積物[6]和地表水[7-8]等多種環(huán)境介質(zhì)中檢出抗生素?？股刈钍荜P(guān)注的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)是能夠?qū)е驴剐曰蚝涂剐约?xì)菌的產(chǎn)生[9]。近些年，已經(jīng)在土壤、沉積物和地表水中檢測到磺胺類、β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、氯霉素和大環(huán)內(nèi)酯類等多種抗生素的抗性基因[9-10]。目前，國內(nèi)外一系列研究表明，很多農(nóng)作物可以從土壤中吸收抗生素，會(huì)導(dǎo)致人體的低劑量被動(dòng)暴露，引起較廣泛的關(guān)注和研究。

1　植物對(duì)土壤中抗生素的吸收(Uptake of antibiotics by plants from soils)

土壤是環(huán)境中抗生素重要的匯。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，動(dòng)物糞便和市政污泥被作為有機(jī)肥施用以及再生水灌溉，是抗生素進(jìn)入土壤中的主要途徑[11-13]。我國是世界上抗生素生產(chǎn)和使用第一大國，據(jù)估計(jì)，僅2013年抗生素使用總量就達(dá)16.2萬噸，對(duì)于最常使用的36種抗生素，其隨動(dòng)物和人體排泄的總量達(dá)5.4萬噸[14]。其中，畜禽糞便中不少抗生素濃度在mg·kg-1水平，一些區(qū)域的畜禽糞便中抗生素濃度高達(dá)幾十到幾百mg·kg-1[15-16]。我國不少區(qū)域的土壤中存在抗生素包括磺胺類、四環(huán)素類和喹諾酮類等檢出，其濃度在μg·kg-1至mg·kg-1(干重)水平[4-5, 17]。如Hu等[18]在施加畜禽糞便的土壤中，檢測出抗生素濃度為0.1～2.683 mg·kg-1。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的介質(zhì)和載體。植物在土壤中除了吸收需要的養(yǎng)分，也會(huì)吸收共存的污染物。目前，國內(nèi)外一系列研究表明，不少農(nóng)作物可以從土壤中吸收抗生素。前人已考察了多種植物(如生菜、菠菜、芹菜、蘿卜、番茄和黃瓜等)對(duì)最常用的幾類抗生素(磺胺類、喹諾酮類、四環(huán)素類和大環(huán)內(nèi)酯類)的吸收[18-22]。研究結(jié)果表明，植物吸收抗生素受植物種類、抗生素理化性質(zhì)(如正辛醇水分配系數(shù)Kow和解離常數(shù)pKa等)、培養(yǎng)介質(zhì)以及暴露濃度等多個(gè)因素的影響。

與疏水性化合物不同，大多數(shù)抗生素屬于可電離化合物，有2個(gè)或多個(gè)pKa值，使其在不同的pH條件下能夠以陰離子、陽離子或者兩性離子存在[21, 23]。不同形態(tài)的抗生素，其化學(xué)屬性差異很大，與生物膜的作用機(jī)制也存在差異，因此也會(huì)影響其植物吸收的過程[24-25]。表1中列舉了一些植物吸收抗生素的研究。一般實(shí)驗(yàn)室模擬條件下抗生素的暴露水平較高，造成植物中抗生素濃度也較高。例如，Ahmed等[19]研究發(fā)現(xiàn)，磺胺類抗生素暴露濃度為20 mg·kg-1時(shí)，番茄根部中磺胺甲惡唑的積累濃度可達(dá)34 mg·kg-1。但是，在接近實(shí)際環(huán)境水平下對(duì)植物進(jìn)行暴露，植物吸收抗生素的濃度水平一般較低，檢出水平為μg·kg-1[12, 18, 27]。Hu等[18]研究了畜禽養(yǎng)殖場糞便施加于土壤中，油菜、芹菜、香菜和胡蘿卜對(duì)11種抗生素的吸收，結(jié)果表明，植物中土霉素和四環(huán)素的濃度分別為76.8和79.3 μg·kg-1，其他抗生素濃度都小于10 μg·kg-1。我國既是農(nóng)業(yè)大國，又是抗生素使用大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍將畜禽糞便作為有機(jī)肥使用到農(nóng)田，使我國土壤中的抗生素污染問題非常嚴(yán)峻，植物吸收可能引起的抗生素人體暴露問題非常值得關(guān)注和研究。

2　植物中抗生素的分析方法 (Analytical procedure of antibiotics in plants)

為了評(píng)估抗生素在植物中的積累所引發(fā)的人類健康風(fēng)險(xiǎn)問題，建立植物樣品中抗生素的分析方法十分必要。植物樣品中抗生素的分析，與其他環(huán)境樣品如土壤[6, 28]、污泥[29]、沉積物[6]、糞便[28]和地表水[30]等的抗生素分析既相似，又存在一些區(qū)別。目前，關(guān)于植物樣品中抗生素的分析(見表2)，一些是專門針對(duì)抗生素構(gòu)建的方法，還有一些方法旨在分析多種藥物和個(gè)人護(hù)理用品(Pharmaceutical and Personal Care Products, PPCPs)，其中涵蓋一些抗生素，這類方法的分析條件和參數(shù)并非針對(duì)抗生素確定和優(yōu)化[35-36]。本文對(duì)目前植物樣品中抗生素的分析研究進(jìn)行了綜述，結(jié)合植物樣品中抗生素的主要分析流程(見圖1)，重點(diǎn)介紹了樣品的提取、凈化和儀器分析等方面的研究進(jìn)展。

2.1　樣品準(zhǔn)備

植物樣品采集方式取決于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，可以整棵植株采集處理[18]，也可以將植株分成不同部位(如根、莖、葉和果實(shí)等)分別保存處理[11, 37]。用于分析的樣品可以選擇鮮樣或凍干。一些研究中選擇鮮樣，直接破碎或加入提取劑后破碎混勻，進(jìn)行樣品前處理[26, 38]。對(duì)于短期內(nèi)不能處理的樣品，多數(shù)采用真空冷凍干燥處理，然后研磨成粉[12, 37]，-4 ℃～-20 ℃條件下保存[11-12, 37]。

表1　植物吸收抗生素的研究Table 1　Studies of antibiotics accumulation in plants

注： a, ND，未檢出；b, 富集系數(shù)為植物組織中抗生素濃度與土壤中抗生素濃度比值；c, 該富集系數(shù)為植物組織中抗生素濃度與灌溉水中濃度比值。

Note: a, ND, not detected; b, Bioconcentration factor is the ratio of antibiotic concentration in plant tissue to the concentration in soils; c, Bioconcentration factor is the ratio of antibiotic concentration in plant tissue to the concentration in irrigation water.

圖1　植物中抗生素分析的一般流程Fig. 1　General procedure of antibiotics analysis in plants

2.2　樣品前處理

樣品前處理的目的是將待測組分從樣品基質(zhì)中分離出來，以進(jìn)行儀器分析。前處理的主要作用包括將目標(biāo)化合物從樣品中提取出來、除去樣品中的干擾雜質(zhì)、將待測組分轉(zhuǎn)換為可檢測的狀態(tài)、達(dá)到可檢測的濃度范圍和溶于可進(jìn)行分析的溶劑。由于植物組織中葉綠素、油脂及蠟質(zhì)等物質(zhì)的存在可能導(dǎo)致嚴(yán)重的基質(zhì)干擾，相對(duì)于從其他環(huán)境介質(zhì)，從植物組織中提取分析抗生素具有更大的挑戰(zhàn)性。一般來說，植物樣品前處理過程主要包括以下內(nèi)容：提取、凈化和濃縮。樣品前處理方法必須考慮待測組分的理化性質(zhì)，樣品基質(zhì)中主要的干擾物、處理方法對(duì)抗生素穩(wěn)定性的影響與后續(xù)測定方法的銜接等因素。

2.2.1樣品提取

提取的目的是最大可能地將目標(biāo)化合物從基質(zhì)中分離出來，進(jìn)入到提取劑溶液中，同時(shí)盡量避免或減少基質(zhì)中干擾物質(zhì)的提取。目前，國內(nèi)外對(duì)植物樣品中抗生素的提取方法主要有超聲提取法、加速溶劑萃取法、QuEChERS法、振蕩萃取法和凍融裂解法等[18, 20, 32, 34-36, 39]。

多數(shù)抗生素的結(jié)構(gòu)中包含極性較強(qiáng)的官能團(tuán)，因此，常采用極性溶劑，如甲醇、乙腈、丙酮、水或幾種試劑的混合物等作為提取劑。Chuang等[32]比較了不同比例的乙腈、甲醇和水的混合物對(duì)植物中11種化合物(包括7種抗生素)的提取，結(jié)果表明，當(dāng)三者比例為46:25:29時(shí)，所有目標(biāo)化合物的回收率均在70%以上，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差都小于20%。除了甲醇和乙腈被作為常用的提取劑，也有研究利用極性較大的丙酮作為提取劑，來提升提取效率[12, 18, 39]。不少抗生素含有堿性或酸性基團(tuán)，有2個(gè)或2個(gè)以上pKa值，受環(huán)境pH影響可以呈現(xiàn)出不同的離子形態(tài)，當(dāng)化合物處于不帶電狀態(tài)時(shí)，可以增加其進(jìn)入到溶劑的幾率，因此在提取劑中常加入適量的酸(鹽酸或甲酸等)或鹽(麥?zhǔn)暇彌_鹽Mcllvaine等)以提高目標(biāo)化合物的提取效率。Lillenberg等[40]分析污泥中7種抗生素(包含喹諾酮類、四環(huán)素類和磺胺類)，以甲醇、乙腈的水溶液作為提取劑時(shí)，多數(shù)抗生素的回收率較低，當(dāng)在提取液中加入磷酸和檸檬酸后，提取效率有所提高。由于一些抗生素(如四環(huán)素類抗生素)可以與金屬離子螯合形成絡(luò)合物，在提取劑中需要添加絡(luò)合劑(如EDTA)等[41]。Chitescu等[35]采用超聲提取植物中抗生素時(shí)，發(fā)現(xiàn)提取劑中添加Na2EDTA后，之前未被檢出的土霉素、雙氯青霉素、紅霉素都被檢出。值得注意的是，在酸性條件下利用加速溶劑萃取提取目標(biāo)化合物時(shí)，EDTA可能會(huì)析出并堵塞管路，可以采用檸檬酸或草酸等絡(luò)合劑代替[6, 35]。

目前，超聲提取法(Ultrasonic Liquid Extraction, ULE)和加速溶劑萃取法(Accelerated Solvent Extraction, ASE)是抗生素分析中應(yīng)用較為廣泛的提取方法(見表2)。超聲提取法是利用超聲波振動(dòng)來使樣品和溶劑充分接觸，具有萃取效率高、費(fèi)時(shí)少和易操作的特點(diǎn)。如Hu等[18]利用超聲提取植物中抗生素，回收率均大于71%。提取液用量過少或提取時(shí)間較短，可能導(dǎo)致提取不完全，回收率偏低，而使用過多的提取液或提取時(shí)間過長，則可能導(dǎo)致提取的雜質(zhì)較多，干擾大，影響抗生素回收率[42]。

加速溶劑萃取法，又稱加壓溶劑萃取法(Pressurized Liquid Extraction, PLE)，是通過高溫高壓條件提高化合物從固相樣品進(jìn)入到有機(jī)溶劑中的提取方法，因其有機(jī)溶劑用量少，操作方便，快速且結(jié)果可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境樣品的提取分析。表2列舉了采用加速溶劑萃取法提取植物中抗生素的部分研究。采用加速溶劑萃取法提取植物中抗生素，可以通過調(diào)整提取參數(shù)，包括樣品量、提取劑組成、pH、溫度、壓力、時(shí)間、靜態(tài)萃取時(shí)間和循環(huán)次數(shù)等，提高目標(biāo)物的回收率[6, 29, 35, 40]。一般情況下，升高溫度可以增加化合物在溶劑中的溶解，增加萃取時(shí)間也可以提高目標(biāo)化合物的提取效率。然而，Chitescu等[35]發(fā)現(xiàn)過度的高溫和過長的提取時(shí)間會(huì)使樣品基質(zhì)中的雜質(zhì)更多地進(jìn)入到提取液中，影響后續(xù)凈化或分離檢測。此外，高溫容易造成一些目標(biāo)化合物的熱降解，從而影響提取效率[24, 29]。有研究在萃取池中加入一定的凈化材料如佛羅里硅土(Fluorosil)和氧化鋁等，在萃取同時(shí)進(jìn)行樣品的凈化[20]。

振蕩提取法是早期提取植物中抗生素采用的方法，其原理是通過振蕩方式使樣品和溶劑充分接觸，增加目標(biāo)化合物從樣品進(jìn)入到提取劑的效率。Migliore等[39]先后以甲醇/鹽酸和丙酮為提取劑，手動(dòng)振蕩提取了大麥中磺胺間二甲氧嘧啶，回收率大于80%。雖然振蕩提取操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)，但是當(dāng)提取多種目標(biāo)化合物時(shí)，其效果不如超聲提取法或加速溶劑萃取法[43]。QuEChERS方法是一種新型的可用于有機(jī)物分析的前處理方法，因具有快速(Quick)、簡單(Easy)、廉價(jià)(Cheap)、有效(Effective)、耐用(Rugged)和安全(Safe)的特點(diǎn)而得名，其原理是在一些鹽分存在條件下，利用極性溶劑提取樣品中化合物，同時(shí)通過分散固相萃取(d-SPE)對(duì)樣品進(jìn)行凈化，是一種集提取凈化于一體的分析方法。QuEChERS方法主要被應(yīng)用在提取農(nóng)作物產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留分析，近年來經(jīng)改進(jìn)后被應(yīng)用于環(huán)境樣品(如動(dòng)物[44]、土壤[45]以及植物[32])中的抗生素檢測。Chuang等[32]應(yīng)用QuEChERS方法對(duì)芹菜中的11種化合物(包含7種抗生素)進(jìn)行提取，加標(biāo)濃度為200 μg·kg-1時(shí)，回收率為70.1%～118.6%。凍融細(xì)胞裂解法(Freeze-and-thaw Cell Lysing)是對(duì)新鮮樣品進(jìn)行冷凍和溶解，使植物細(xì)胞破裂，釋放出內(nèi)含物的提取方法。Sallach等[34]利用凍融細(xì)胞裂解法，以異丙醇/緩沖溶液作為提取液，提取生菜中的林可霉素、環(huán)丙沙星、土霉素和磺胺甲惡唑4種抗生素，其回收率為43%～139%。

2.2.2凈化與濃縮

植物組織中含有大量的葉綠素、油脂和蠟質(zhì)材料等，可以隨著目標(biāo)化合物被提取劑所提取，繼而影響后續(xù)檢測分析，甚至?xí)绊憙x器的運(yùn)行[20, 24]。對(duì)提取液進(jìn)行凈化，不僅能夠減少基質(zhì)效應(yīng)，提高檢測靈敏度，保證較高回收率，也能延長色譜柱壽命。目前，常用的凈化方法有固相萃取技術(shù)(Solid Phase Extraction, SPE)和液液萃取技術(shù)(Liquid Liquid Extraction, LLE)等。

SPE是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標(biāo)化合物吸附，使樣品的基質(zhì)和干擾化合物分離，然后再用洗脫液洗脫，達(dá)到分離和富集目標(biāo)化合物的目的。該方法大大增強(qiáng)了對(duì)分析物的檢出能力，提高了被測樣品的回收率。SPE最初被應(yīng)用于水中污染物的濃縮[30]，后來逐漸應(yīng)用于固體樣品如污泥[40]、糞便[28]、土壤[28]和植物[12, 18, 26]中抗生素的凈化，是目前抗生素分析中最廣泛的凈化技術(shù)[46]。親水親脂平衡柱(Hydrophilic Lipophilic Balanced, HLB)的填料為N-乙烯基吡咯烷酮和二乙烯苯的共聚物，是目前應(yīng)用較廣的固相萃取柱，對(duì)親水和疏水化合物都有較強(qiáng)的保留能力，可以在較寬的pH范圍內(nèi)萃取酸性、中性和堿性目標(biāo)物[46]。由于pH可以影響抗生素的電離形態(tài)，從而影響抗生素在SPE柱上的保留，因此，通過調(diào)節(jié)樣品溶液的pH，可以提高富集凈化能力[6, 40]。目標(biāo)化合物與吸附劑接觸的時(shí)間對(duì)富集凈化有重要影響。流速過快容易使目標(biāo)化合物與吸附劑接觸不充分而造成損失，多數(shù)研究中進(jìn)樣速度控制在1～3 mL·min-1[19, 31, 33]。抗生素分析中多采用甲醇作為SPE的洗脫劑，用量一般為2.5～10 mL[12, 19, 26]。

表2　植物中抗生素的分析檢測方法Table 2　Analytical methods of antibiotics in plant tissues

注：表格中所列研究都是利用LC-MS/MS檢測。LOD為檢出限，LOQ為定量限。

Note: All the studies listed in this table are the results using LC-MS/MS. LOD stands for limit of detection; LOQ stands for limit of quantitation.

LLE是利用化合物在不相溶的溶劑中溶解度的不同，使目標(biāo)化合物從溶解度低的溶劑中進(jìn)入到高溶解度溶劑中的凈化方法。前人研究中以己烷作溶劑，利用LLE方法去除疏水性雜質(zhì)[20, 39]。但是，當(dāng)分析中包含疏水性的目標(biāo)物時(shí)，該方法需謹(jǐn)慎使用。QuEChERS方法中可以利用分散固相萃取(d-SPE)對(duì)提取物進(jìn)行凈化，N-丙基二乙胺(Primary Secondary Amine, PSA)是較常用的吸附劑，同時(shí)也可以利用C18和石墨化炭黑(GCB)等作為進(jìn)一步的凈化材料[32, 47]。Chuang等[32]利用QuEChERS方法，提取生菜和芹菜中的11種PPCPs時(shí)以d-SPE(其中，C18: 12.5 mg；PSA: 12.5 mg和Na2SO4: 225 mg)對(duì)提取液進(jìn)行了凈化。另外，加速溶劑萃取過程中，在萃取池中加入適當(dāng)?shù)奈絼?如佛羅里硅土和氧化鋁等)，也可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)樣品的凈化[20]。

抗生素分析中常用的濃縮方法為氮?dú)獯祾吆托D(zhuǎn)蒸發(fā)(見表2)[12, 18, 20, 26]。氮?dú)獯祾呃玫獨(dú)饬鲗⑷軇С?，一般在低溫加熱條件下進(jìn)行，該方法多用于少量液體的濃縮。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的濃縮速度相對(duì)較快，且溶劑可回收。

2.3　儀器分析

目前，對(duì)植物中抗生素的分析檢測方法有液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MSn)、酶聯(lián)免疫法(Enzyme Linked Immunosorbent Assay, ELISA)、液相色譜-紫外/二極管陣列檢測器(HPLC-UV/DAD)和液相色譜-熒光檢測器(HPLC-FLD)。HPLC-UV/DAD或HPLC-FLD是較早用來分離檢測抗生素的方法[39, 48-49]。由于基質(zhì)效應(yīng)的存在，紫外或熒光檢測有時(shí)會(huì)受到嚴(yán)重的干擾，而且靈敏度也不高，目前已經(jīng)逐漸被HPLC-MSn所替代[50]。ELISA是把抗原抗體的免疫反應(yīng)和酶的高效催化作用原理有機(jī)地結(jié)合起來的一種經(jīng)濟(jì)、快速檢測技術(shù)，在植物中抗生素的檢測也有應(yīng)用[27, 51-52]。盡管ELISA對(duì)特定抗生素的檢測可以實(shí)現(xiàn)快速篩查，但是由于其提取劑較溫和，會(huì)影響抗生素的提取效率和分析的準(zhǔn)確性[13, 46]。近年來，高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MSn)技術(shù)發(fā)展迅速，因其靈敏度高、選擇性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為檢測環(huán)境基質(zhì)中目標(biāo)化合物的主流方法?；谌厮募?jí)桿的分析質(zhì)譜(QqQ)是目前分析環(huán)境中抗生素應(yīng)用最廣泛的檢測儀器，其具有較高的靈敏度、選擇性和特異性，多反應(yīng)檢測(MRM)模式有效降低了分析中的干擾，為痕量分析提供了較好的選擇性。

在抗生素分析中，C18柱是較常用的色譜柱[18, 26, 33]，選擇的流動(dòng)相一般為甲醇或乙腈的有機(jī)相以及緩沖體系的水相兩類，在流動(dòng)相中加酸(如甲酸、乙酸等)，可以改善色譜柱的分析和離子化效應(yīng)[28]。進(jìn)樣溶劑也會(huì)影響色譜峰形。Ho等[28]分析9種抗生素時(shí)，比較了幾種溶劑對(duì)色譜峰的影響，發(fā)現(xiàn)初始流動(dòng)相作為溶劑時(shí)，分析物目標(biāo)峰形較好。

抗生素分析中電噴霧離子化(ESI)是最常用的離子化方式，ESI易受到樣品基質(zhì)的干擾，導(dǎo)致目標(biāo)化合物信號(hào)抑制或增強(qiáng)，從而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，其中正離子模式一般比負(fù)離子模式表現(xiàn)出更強(qiáng)的基質(zhì)效應(yīng)[20, 43]。Wu等[36]在分析生菜中的19種PPCPs時(shí)發(fā)現(xiàn)，植物基質(zhì)顯著抑制對(duì)乙酰氨基酚(acetaminophen)的分析信號(hào)，使其無法準(zhǔn)確分析；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，甲氧芐氨嘧啶在芹菜中回收率為50.6%，而在番茄中回收率僅有17.9%，說明對(duì)于同一目標(biāo)物不同植物的基質(zhì)效應(yīng)差別很大。對(duì)于不同的目標(biāo)化合物，植物的基質(zhì)效應(yīng)也不同。Jones-lepp等[20]采用加速溶劑萃取法從生菜等蔬菜中提取克拉霉素、阿奇霉素、羅紅霉素和克林霉素時(shí)，由于樣品的基質(zhì)效應(yīng)，目標(biāo)物的回收率差異顯著(2%～76%)。

對(duì)于環(huán)境樣品的基質(zhì)效應(yīng)，一般無法徹底去除，但可以采取一些方法或措施來減小或校正。有效的樣品凈化措施，如固相萃取、液液萃取等，可以從樣品中去除一部分的雜質(zhì)，一定程度上減少基質(zhì)效應(yīng)[18, 20, 36]。其次，基質(zhì)匹配法也可以校正基質(zhì)干擾，即利用與樣品基質(zhì)成分盡可能一致的溶液配制標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而校準(zhǔn)基質(zhì)效應(yīng)帶來的誤差[53]。內(nèi)標(biāo)法也是校準(zhǔn)基質(zhì)效應(yīng)較為有效的措施。Wu等[36]在分析7種蔬菜中PPCPs時(shí)，采用與目標(biāo)物對(duì)應(yīng)的氘代化合物作為回收率替代物，校正前回收率為2.5%～107.9%，校正后的回收率提升為56.3%～129.6%。同位素標(biāo)記試劑價(jià)格昂貴，且并不是所有化合物都有相對(duì)應(yīng)的標(biāo)記試劑，因此在多數(shù)實(shí)驗(yàn)中都是采用一種或幾種標(biāo)記試劑作為回收率指示劑[11, 38]。Herklotz等[38]在分析卷心菜等蔬菜中的PPCPs時(shí)，通過在樣品中同時(shí)添加13C和15N標(biāo)記的卡馬西平和目標(biāo)物標(biāo)樣對(duì)基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行校正，回收率可提升到>70%。

高分辨質(zhì)譜主要包括飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF)、四級(jí)桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜串聯(lián)儀(Q-TOF)和軌道離子阱質(zhì)譜(Orbitrap)等，因其可提供母離子和大量的多級(jí)碎片離子的精確質(zhì)量以供結(jié)構(gòu)鑒定，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中目標(biāo)物的定性和定量。目前，高分辨質(zhì)譜已經(jīng)成功應(yīng)用于環(huán)境樣品中抗生素及其代謝產(chǎn)物的測定，如Hoff等[54]利用Orbitrap分離和鑒定了動(dòng)物組織中磺胺喹喔啉的代謝產(chǎn)物。Perez-Parada等[55]利用Q-TOF鑒定了廢水和地表水中阿莫西林及其代謝產(chǎn)物。前人研究表明，植物可以吸收抗生素的代謝產(chǎn)物或者被吸收的抗生素在植物體內(nèi)可以代謝[56-57]。采用高分辨質(zhì)譜對(duì)植物樣品中抗生素代謝產(chǎn)物的定性和定量，可以更全面地評(píng)價(jià)抗生素對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

3　展望 (Prospect)

關(guān)于植物吸收抗生素的研究中，多數(shù)是在土壤中添加一定量抗生素標(biāo)準(zhǔn)品，或灌溉含有抗生素的再生水，或向土壤中施加含有抗生素的生物固體等，而關(guān)于實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下植物吸收抗生素的研究較少。今后的研究應(yīng)該更關(guān)注田間實(shí)際生產(chǎn)條件下植物對(duì)抗生素的吸收研究，以更準(zhǔn)確地評(píng)估抗生素通過食物鏈對(duì)人體的暴露風(fēng)險(xiǎn)。

從已有的研究可以看出，植物可以從培養(yǎng)基質(zhì)中吸收包括磺胺類、喹諾酮類、四環(huán)素類、氯霉素類、β-內(nèi)酰胺類和大環(huán)內(nèi)酯類等多類抗生素。但目前關(guān)于植物中抗生素的分析方法中，包含抗生素的種類偏少，如一些方法中，僅選擇性地包含了幾種或者幾類抗生素，方法的適用面較窄[32, 35-36]。另外，已有研究表明，田間條件下植物對(duì)抗生素的吸收濃度較低，一般為μg·kg-1水平。在開發(fā)植物中抗生素的分析方法時(shí)，需要在實(shí)際環(huán)境樣品濃度水平下，開發(fā)包括多類抗生素的綜合方法，以提高分析的效率和準(zhǔn)確性。

當(dāng)研究的目標(biāo)物同時(shí)包含一些非離子型PPCPs類化合物時(shí)，要綜合考慮化合物結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)的差異，針對(duì)目標(biāo)物的性質(zhì)來選擇合適的提取劑和提取方法，有時(shí)可以采取多種提取劑分步組合的方法，來提高目標(biāo)化合物的提取效率。雖然HLB是目前采用較多的固相萃取柱，考慮到PPCPs化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的廣泛性，以及植物樣品包含較多色素等物質(zhì)的特點(diǎn)，需要進(jìn)一步開發(fā)新型的凈化材料和固相萃取柱，以更好的支撐植物樣品的分析。

抗生素及PPCPs在植物體內(nèi)可以被代謝生成產(chǎn)物，以往的分析方法中對(duì)代謝產(chǎn)物的檢測分析研究較少。為了全面、準(zhǔn)確地評(píng)估人類通過食物攝食的暴露風(fēng)險(xiǎn)，需要加強(qiáng)對(duì)抗生素及PPCPs代謝產(chǎn)物的研究。高分辨質(zhì)譜分析技術(shù)的發(fā)展為分析植物中化合物的代謝產(chǎn)物提供了技術(shù)支撐，需要進(jìn)一步開發(fā)相應(yīng)的分析方法。

參考文獻(xiàn)(References)：

[1]Kümmerer K. Antibiotics in the aquatic environment—A review - part I [J]. Chemosphere, 2009, 75: 417-434

[2]Kumar K, Gupta S C, Chander Y, et al. Antibiotic use in agriculture and its impact on the terrestrial environment [J]. Advances in Agronomy, 2005, 87(5): 1-54

[3]Michael I, Rizzo L, Mcardell C S, et al. Urban wastewater treatment plants as hotspots for the release of antibiotics in the environment: A review [J]. Water Research, 2013, 47(3): 957-995

[4]Guo X Y, Hao L J, Qiu P Z, et al. Pollution characteristics of 23 veterinary antibiotics in livestock manure and manure-amended soils in Jiangsu Province, China [J]. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 2016, 51(6): 383-392

[5]Li Y W, Wu X L, Mo C H, et al. Investigation of sulfonamide, tetracycline, and quinolone antibiotics in vegetable farmland soil in the Pearl River Delta area, Southern China [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(13): 7268-7276

[6]Vazquez-Roig P, Segarra R, Blasco C, et al. Determination of pharmaceuticals in soils and sediments by pressurized liquid extraction and liquid chromatography tandem mass spectrometry [J]. Journal of Chromatography A, 2010, 1217(16): 2471-2483

[7]Luo Y, Xu L, Rysz M, et al. Occurrence and transport of tetracycline, sulfonamide, quinolone, and macrolide antibiotics in the Haihe River basin, China [J]. Environmental Science and Technology, 2011, 45(5): 1827-1833

[8]Zhou L J, Ying G G, Liu S, et al. Simultaneous determination of human and veterinary antibiotics in various environmental matrices by rapid resolution liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry [J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1244(12): 123-138

[9]Zhu Y G, Johnson T A, Su J Q, et al. Diverse and abundant antibiotic resistance genes in Chinese swine farms [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013, 110(9): 3435-3440

[10]Pruden A, Pei R, Storteboom H, et al. Antibiotic resistance genes as emerging contaminants: Studies in Northern Colorado [J]. Environmental Science & Technology, 2006, 40(23): 7445-7450

[11]Azanu D, Mortey C, Darko G, et al. Uptake of antibiotics from irrigation water by plants [J]. Chemosphere, 2016, 157: 107-114

[12]Pan M, Wong C K C, Chu L M. Distribution of antibiotics in wastewater-irrigated soils and their accumulation in vegetable crops in the Pearl River Delta, Southern China [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(46): 11062-11069

[13]Dolliver H, Kumar K, Gupta S. Sulfamethazine uptake by plants from manure-amended soil [J]. Journal of Environmental Quality, 2007, 36(4): 1224-1230

[14]Zhang Q Q, Ying G G, Pan C G, et al. Comprehensive evaluation of antibiotics emission and fate in the river basins of China: Source analysis, multimedia modeling, and linkage to bacterial resistance [J]. Environmental Science and Technology, 2015, 49(11): 6772-6782

[15]Zhao L, Dong Y H, Wang H. Residues of veterinary antibiotics in manures from feedlot livestock in eight provinces of China [J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(5): 1069-1075

[16]Chen Y S, Zhang H B, Luo Y M, et al. Occurrence and assessment of veterinary antibiotics in swine manures: a case study in East China [J]. Chinese Science Bulletin, 2012, 57(6): 606-614

[17]Wu X L, Xiang L, Yan Q Y, et al. Distribution and risk assessment of quinolone antibiotics in the soils from organic vegetable farms of a subtropical city, Southern China [J]. Science of the Total Environment, 2014, 487(1): 399-406

[18]Hu X, Zhou Q, Luo Y. Occurrence and source analysis of typical veterinary antibiotics in manure, soil, vegetables and groundwater from organic vegetable bases, Northern China [J]. Environmental Pollution, 2010, 158(9): 2992-2998

[19]Ahmed M B M, Rajapaksha A U, Lim J E, et al. Distribution and accumulative pattern of tetracyclines and sulfonamides in edible vegetables of cucumber, tomato and lettuce [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(2): 398-405

[20]Jones-lepp T L, Sanchez C A, Moy T, et al. Method development and application to determine potential plant uptake of antibiotics and other drugs in irrigated crop production systems [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2010, 58(22): 11568-11573

[21]Hawker D W, Cropp R, Boonsaner M. Uptake of zwitterionic antibiotics by rice (Oryza sativa L.) in contaminated soil [J]. Journal of Hazardous Materials, 2013, 263: 458-466

[22]Tanoue R, Sato Y, Motoyama M, et al. Plant uptake of pharmaceutical chemicals detected in recycled organic manure and reclaimed wastewater [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2012, 60(41): 10203-10211

[23]Qiang Z, Adams C. Potentiometric determination of acid dissociation constants (pKa) for human and veterinary antibiotics [J]. Water Research, 2004, 38(12): 2874-2890

[24]Wu X, Dodgen L K, Conkle J L, et al. Plant uptake of pharmaceutical and personal care products from recycled water and biosolids: A review [J]. Science of the Total Environment, 2015, 536: 655-666

[25]Miller E L, Nason S L, Karthikeyan K G, et al. Root uptake of pharmaceuticals and personal care product ingredients [J]. Environmental Science and Technology, 2016, 50(2): 525-541

[26]段夏珍. 惠州市蔬菜基地抗生素污染特征的初步研究[D]. 廣州: 暨南大學(xué), 2011: 27-53

Duan X Z. The preliminary studies on pollution characteristies of antibiotics from Huizhou vegetable base [D]. Guangzhou: Jinan University, 2011: 27-53 (in Chinese)

[27]Kang D H, Gupta S, Rosen C, et al. Antibiotic uptake by vegetable crops from manure-applied soils [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(42): 9992-10001

[28]Ho Y B, Zakaria M P, Latif P A, et al. Simultaneous determination of veterinary antibiotics and hormone in broiler manure, soil and manure compost by liquid chromatography-tandem mass spectrometry [J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1262(21): 160-168

[29]G?bel A, Thomsen A, McArdell C S, et al. Extraction and determination of sulfonamides, macrolides, and trimethoprim in sewage sludge [J]. Journal of Chromatography A, 2005, 1085(2): 179-189

[31]Grote M, Schwake-Anduschus C, Michel R, et al. Incorporation of veterinary antibiotics into crops from manured soil [J]. Landbauforschung Volkenrode, 2007, 57(1): 25-32

[32]Chuang Y H, Zhang Y, Zhang W, et al. Comparison of accelerated solvent extraction and quick, easy, cheap, effective, rugged and safe method for extraction and determination of pharmaceuticals in vegetables [J]. Journal of Chromatography A, 2015, 1404: 1-9

[33]Rajapaksha A U, Vithanage M, Lim J E, et al. Invasive plant-derived biochar inhibits sulfamethazine uptake by lettuce in soil [J]. Chemosphere, 2014, 111: 500-504

[34]Sallach J B, Snow D, Hodges L, et al. Development and comparison of four methods for the extraction of antibiotics from a vegetative matrix [J]. Environmental Toxicologyand Chemistry, 2015, 35(4): 889-897

[35]Chitescu C L, Oosterink E, Jong J D, et al. Ultrasonic or accelerated solvent extraction followed by U-HPLC-high mass accuracy MS for screening of pharmaceuticals and fungicides in soil and plant samples [J]. Talanta, 2012, 88(1): 653-662

[36]Wu X, Conkle J L, Gan J. Multi-residue determination of pharmaceutical and personal care products in vegetables [J]. Journal of Chromatography A, 2012, 1254(17): 78-86

[37]Wu X, Conkle J L, Ernst F, et al. Treated wastewater irrigation: Uptake of pharmaceutical and personal care products by common vegetables under field conditions [J]. Environmental Science & Technology, 2014, 48(19): 11286-11293

[38]Herklotz P A, Gurung P, Heuvel B V, et al. Uptake of human pharmaceuticals by plants grown under hydroponic conditions [J]. Chemosphere, 2010, 78(11): 1416-1421

[39]Migliore L, Brambilla G, Casoria P, et al. Effect of sulphadimethoxine contamination on barley (Hordeum distichum L., Poaceae, Liliposida) [J]. Agriculture Ecosystems & Environment, 1996, 60(2): 121-128

[40]Lillenberg M, Yurchenko S, Kipper K, et al. Simultaneous determination of fluoroquinolones, sulfonamides and tetracyclines in sewage sludge by pressurized liquid extraction and liquid chromatography electrospray ionization-mass spectrometry [J]. Journal of Chromatography A, 2009, 1216(32): 5949-5954

[41]Oka H, Ito Y, Matsumoto H. Chromatographic analysis of tetracycline antibiotics in foods [J]. Journal of Chromatography A, 2000, 882(2): 109-133

[42]吳小蓮, 向壘, 莫測輝, 等. 超高效液相色譜-電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜測定蔬菜中喹諾酮類抗生素[J]. 分析化學(xué), 2013, 41(6): 876-881

Wu X L, Xiang L, Mo C H, et al. Determination of quinolones in vegetables using ultra performance liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry [J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2013, 41(6): 876-881 (in Chinese)

[43]Matamoros V, Calderón-Preciado D, Domínguez C, et al. Analytical procedures for the determination of emerging organic contaminants in plant material: A review [J]. Analytica Chimica Acta, 2012, 722(7): 8-20

[44]Pérez-burgos R, Grzelak E M, Gokce G, et al. Quechers methodologies as an alternative to solid phase extraction (SPE) for the determination and characterization of residues of cephalosporins in beef muscle using LC-MS/MS [J]. Journal of Chromatography B, 2012, 899(9): 57-65

[45]Salvia M V, Cren-Olivé C, Wiest L, et al. Comparison of two analytical methods for the determination of traces of veterinary antibiotics and steroid hormones in soil based on pressurised liquid extraction (PLE) and quick, easy, cheap, effective, rugged, safe (modified-quechers) extraction [J].Pharmaceutica Analytica Acta, 2014, 5(9): 1000315

[46]Aga D S, Lenczewski M, Snow D, et al. Challenges in the measurement of antibiotics and in evaluating their impacts in agroecosystems: A critical review [J]. Journal of Environmental Quality, 2016, 45(2): 407-419

[47]Fussell R J, Lopez M G, Mortimer D N, et al. Investigation into the occurrence in food of veterinary medicines, pharmaceuticals, and chemicals used in personal care products [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2014, 62(17): 3651-3659

[48]Boonsaner M, Hawker D W. Accumulation of oxytetracycline and norfloxacin from saline soil by soybeans [J]. Science of the Total Environment, 2010, 408(7): 1731-1737

[49]Li X, Yu H, Xu S, et al. Uptake of three sulfonamides from contaminated soil by pakchoi cabbage [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2013, 92: 297-302

[50]Tuerk J, Reinders M, Dreyer D, et al. Analysis of antibiotics in urine and wipe samples from environmental and biological monitoring — Comparison of HPLC with UV-, single MS- and tandem MS-detection [J]. Journal of Chromatography B, 2006, 831(1): 72-80

[51]Bassil R J, Bashour I I, Sleiman F T, et al. Antibiotic uptake by plants from manure-amended soils [J]. Journal of Environmental Science and Health Part B: Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes, 2013, 48(7): 570-574

[52]Kumar K, Gupta S C, Baidoo S K, et al. Antibiotic uptake by plants from soil fertilized with animal manure [J]. Journal of Environmental Quality, 2005, 34(6): 2082-2085

[53]Hercegová A, Hú?ková R, Matisová E, et al. Evaluation of different calibration approaches in pesticide residues analysis in non-fatty food using fast GC-MS [J]. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2010, 90(3-6): 188-204

[54]Hoff R B, Meneghini L, Pizzolato T M, et al. Structural elucidation of sulfaquinoxaline metabolism products and their occurrence in biological samples using high-resolution Orbitrap mass spectrometry [J]. Analytical Chemistry, 2014, 86(11): 5579-5586

[55]Pérez-Parada A, Agüera A, Gómez-Ramos M D M, et al. Behavior of amoxicillin in wastewater and river water: Identification of its main transformation products by liquid chromatography/electrospray quadrupole time-of-flight mass spectrometry [J]. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2011, 25(6): 731-742

[56]Topal M. Uptake of tetracycline and degradation products by phragmites australis grown in stream carrying secondary effluent [J]. Ecological Engineering, 2015, 79: 80-85

[57]Wu X, Fu Q, Gan J. Metabolism of pharmaceutical and personal care products by carrot cell cultures [J]. Environmental Pollution, 2016, 211: 141-147