废水中抗生素的检测方法

抗生物质是用于治疗和预防细菌感染的一类特殊抗菌药物。现有的抗生物质分为天然、半合成和合成抗生物质，因此它们广泛存在于环境中。废水含有多种抗生物质，包括氨基糖苷类、喹诺酮类、磺胺类、四环素类、大环内酯类、氯霉素类、 β-内酰胺类、硝基呋喃类、林可酰胺类和多粘菌素类。

抗生物质在预防和控制水产养殖业疾病和畜牧业方面发挥重要作用。在畜牧业中，抗生物质的代谢物或降解产物从农田施用的粪便或泥土进入水循环，或直接通过土地上饲养的动物的排泄物进入地表径流或地下。

据估计，全球水产养殖中抗生物质的使用量为10,259吨，预计到2030年将增至每年13,600吨。有些抗生物质不会完全降解，而会以原来的形式排放到水产养殖废水中。当抗生物质继续在水生环境中积聚时，水生微生物会接触过量的抗生物质，引致药物抗性和抗生素抗药性，并可能导致感染其他水生生物。回收后，这些抗生物质最终会对人类和动物造成健康问题。这对环境造成了巨大的威胁。

目前，检测废水中抗生物质的方法有多种，包括免疫分析法(例如双抗体夹心法(ELISA)、侧向流免疫分析法(lfIA)及荧光免疫分析法)、仪器分析法及传感器等。免疫分析作为一种传统的检测方法，在这一领域得到了广泛的研究。由于该方法时间长、灵敏度低，一些研究也对其进行了改进。例如，Yan 等将金纳米颗粒(AuNPs)作为信号扩增载体纳入常规 ELISA 中，以达到灵敏检测呋喃他酮代谢产物的目的。

除了添加载体，特定的标记如单克隆抗体和量子点也可以用来提高准确性和灵敏度。孙等[9]根据单克隆抗体和量子点(qDs)制备的荧光连接免疫吸附测定(FLISA)建立了间接竞争 ELISA (ic-ELISA)。利用特异性代谢物和 CdTe 定量标记的单克隆抗体，对呋喃妥英的一种单克隆抗体——1-氨基乙内酰脲(aHD)进行了快速、灵敏和准确的分析。

高灵敏度的仪器分析方法，例如色谱法、质谱测定法分析法和光谱法，经常与一些方法结合使用，以减少由于装置成本高、重复性差和操作复杂而造成的限制。建立了一种结合荧光敏化的新型同步荧光光谱法，可同时检测废水中的依诺沙星、氧氟沙星和盐酸四环素残留。

实验只需一次同步荧光扫描便可同时测定三个抗生物质，大大提高了抗生物质的荧光强度和检测灵敏度。根据不同的工作原理，不同类型的传感器包括电化学传感器、光学传感器、生物传感器、光电化学传感器、表面等离子体共振传感器等。该传感器检测方法具有高灵敏度、优异的选择性和稳定性。然而，由于一些传感器的质量问题，可能会产生较大的误差，而且传感器的应用范围相对较窄。

基于这些限制，传感器将使用特定的识别元件，如适体，抗体，分子印迹聚合物(MIP) ，或酶。Nguyen 等[11]使用由双功能单体制备的丝网印刷电极(SPE)和分子印迹聚合物(MIP)来确定水环境中的 MA，成功地实现了所有大环内酯独特的中心大环内酯的双重鉴定，并达到低分析极限(LOD 1.1-1.6 nM 和 LOQ 3.8-5.3 nM)。

图1 预处理 SPE 的流程图。B 四个用于预处理的 SPME 装置。C 磁性固相萃取工艺的一般流程。D 分散液体的基本分散技术-液体微萃取法。(A)涡旋搅动。(b)垂直摇动。(c)起泡。(D)超声波。(e)固体分散。(f)温控分散

抗生物质具有抗菌和杀菌作用，因此广泛用作杀菌剂。但是，有必要控制它们的剂量。如果抗生素的用量过多，就不能完全代谢和吸收，会污染环境，对人体健康造成很大影响。许多抗生物质通常留在工厂或水产养殖废水中，污染环境，因此检测废水中的抗生物质含量至关重要。

这篇文章总结了几种常用的抗生素检测方法和预处理。废水中抗生物质的检测方法主要包括免疫分析法、仪器分析法和传感器法。研究表明，免疫分析法可以检测到抗生物质的浓度不足，但会受到外部因素的影响而导致误差。仪器分析法检测速度快，但重复性差，价格昂贵，操作复杂。传感器是一种目前越来越多的研究方法，包括电化学传感器，光学传感器，生物传感器，光电化学传感器，表面等离子体共振传感器。它具有检测速度快、精度高、灵敏度强等优点。然而，该传感器的再现性和稳定性较差。

1.Luo, Y., Sun, Y., Wei, X. et al. Detection methods for antibiotics in wastewater: a review. Bioprocess Biosyst Eng 47, 1433–1451 (2024). https://doi.org/10.1007/s00449-024-03033-0.

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