净水技术|紫外可见分光光度法应用于抗生素类药物检测
自1950年以来，抗生素类药物广泛应用于人类药物和畜牧养殖业，在抗菌方面有非常重要的作用。大部分抗生素药物难以被人体完全代谢，从而以代谢产物或原形通过尿液或粪便排到体外，污染水环境，危害人类健康。一份来自世界卫生组织的数据显示，我国80%的住院患者使用抗生素，远高于国际水平的30%，畜牧养殖业抗生素使用情况则更为严重。准确测定生产过程中抗生素含量，对规范使用抗生素具有重要意义。
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抗生素的检测方法
微生物法和色谱法是抗生素检测中常见的两种检测方法，其中微生物法包括管碟法和浊度法，色谱法又可分为高效液相色谱、毛细管电色谱和气相色谱。微生物法是一种传统检测方法，但存在操作复杂，培养时间长，误差较大等缺点。色谱法虽然具有准确灵敏，耗时短等优点，但是色谱法需要昂贵的仪器设备，设备维护费用高等缺点。紫外可见分光光度法作为一种经典有效的分析方法，因具有仪器简单，不需高额维护费用，操作方便，重现性好，具有常规分析纯药品的能力，在高校、医院等单位使用率高。
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紫外可见分光光度法
紫外可见光的分子光谱，包含大部分有机化合物中电子能级跃迁，从而紫外可见分光光度法对这些化合物在定量分析、定性分析、反应动力学研究等方面具有重要意义。紫外可见分光光度法以
朗伯-比尔定律：A=KC为定量基础，吸光度通常在0.3到0.7之间时准确度更高。应用该方法进行定量分析，通常取溶液的最大吸收波长作为测定波长，这样得出的结果误差较小。由于大部分药物具有紫外可见吸收，在药学领域该法应用广泛。
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紫外可见分光光度法的应用
自1943年青霉素应用于临床以来，现抗生素已有几千种，常用的有几百种。抗生素按其结构可以分为：四环素类、β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类和喹诺酮类。
3.1
四环素类抗生素
常见四环素类抗生素如四环素、土霉素和金霉素等，广泛应用于多种细菌、衣原体和支原体等引起的感染。
袁志军在波长405 nm，pH为11.5的碱性条件下，采用紫外可见分光光度法测定四环素与钴离子生成络合物吸光度，线性范围0.8~25 mg/L，RSD=0.504%，平均回收率99.40%。阿布都拉·艾尼瓦尔在甲醇溶液中，采用紫外分光光度法在波长分别364 nm和319 nm处测定蜂蜜中土霉素和盐酸金霉素含量，线性范围分别为0.56~6.72 mg/L和1.03~20.60 mg/L；该方法操作简单，重现性好。
3.2
β-内酰胺类抗生素
常见β-内酰胺类抗生素如头孢菌素类、阿莫西林等，该类抗生素可以破坏细菌细胞壁，致其死亡。
β-内酰胺类抗生素可以采用不经显色直接测定和显色光度法进行测定。李振采用不经显色直接测定法测定头孢噻呋钠的含量，波长292 nm，线性范围2.5~22.5 mg/L，与高效液相色谱法相比，测定结果相差在0.2%以内。张敬晶采用不经显色直接测定法，在263 nm处对头孢羟氨苄的溶出度进行测定，线性范围2.5~50 mg/L，RSD= 0.52%，回收率100.2%。刘荣森等研究发现，头孢唑啉钠和头孢曲松钠能被三价铁离子氧化，亚铁离子与铁氰化钾生成普鲁士蓝，在740 nm和733 nm处测定普鲁士蓝的吸光度，从而间接测定头孢唑啉钠和头孢曲松钠的含量，线性范围分别0.11~9.60 mg/L和0.11~7.20 mg/L，回收率分别为99.74%和100.5%，测定结果与中国药典法基本一致。
刘荣森等采用显色光度法，在波长510 nm，pH为5.0的缓冲溶液中对头孢曲松钠与邻二氮菲反应生成橘红色反应物进行测定，线性范围0.26~8.8 mg/L，回收率在97.5%以上，线性相关系数R=0.998 4。范秉琳等采用显色光度法，在pH为13.0的条件下，以1，2-萘醌-4-磺酸钠（NQS）为显色剂，于波长为488 nm处测头孢曲松钠与NQS生成红褐色反应物的吸光度，快速准确测出头孢曲松钠的含量，线性范围2.4~168 mg/L，回收率在98.2%以上。宋健玲，谢鲜梅研究发现，于606 nm处测苯醌与头孢曲松钠在硼砂介质中生成荷移络合物的吸光度，线性范围2~24 mg/L，回收率在98.6%以上。王宏伟等在以水为溶出介质，于波长272 nm处，采用不经显色直接测定测阿莫西林分散片溶液吸光度，回收率在99%以上。
头孢类药物性质不稳定，与其他药物配伍会出现药效降低的情况，紫外可见分光光度法在药物配伍稳定性研究中应用广泛。曹琳等在波长272 nm处分析头孢唑啉钠与3种注射液配伍稳定性，结果符合预期。赵奎等采用双波长消去法分析氯化钠注射液与头孢西丁钠配伍稳定性，实用性高。
3.3
大环内酯类抗生素
大环内酯类抗生素毒性低，是目前最安全抗生素之一，常见大环内酯类抗生素有罗红霉素，红霉素，克拉霉素，吉他霉素等。李振等采用紫外分光光度法研究这类药物的结果如表1所示，试验结果与采用药典法相比基本一致，可用于生产实践。
3.4
氨基糖苷类抗生素
氨基糖苷类抗生素在有氧条件下杀灭细菌，治疗效果较其他抗生素较低，常见氨基糖苷类抗生素有链霉素、硫酸卡那霉素、庆大霉素、新霉素等，张雪娇等研究分析此类抗生素在紫外分光光度法检测下的特性，分析结果如表2所示。结果表明，链霉素等在紫外分光光度法检测下回收率高，线性范围较大，相对标准偏差（RSD）小，对生产实践有指导意义。
3.5
喹诺酮类抗生素
目前已有四代喹诺酮类抗生素，该类抗生素以细菌DNA为靶，抑制DNA回旋酶杀灭细菌，常见喹诺酮类抗生素有氧氟沙星、诺氟沙星、司帕沙星、环丙沙星等。孙雪花、杨荣兵等人做了大量实验，分析氧氟沙星等喹诺酮类抗生素在紫外分光光度法检测下的特性，分析结果如表3所示。结果表明，氧氟沙星等在紫外分光光度法检测下回收率高，线性范围较小，相对标准偏差（RSD）小，对生产实践有指导意义。
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总结与展望
紫外分光光度计已有60多年发展史，是一种比较成熟常用的分析方法，应用广泛，国内外应用主要集中在快速监测水样中金属离子和有机污染物，抗生素、维生素等药物检测，对饮料或发酵产品进行质量控制，测算氨基酸含量，乳制品蛋白质含量监测，分析农药及其残留物中有害物质，控制石油产品质量和测定饲料中添加剂等物质含量等方面。本文总结了采用紫外分光光度法测定常见抗生素含量的实验成果，测定结果与药典法基本一致，与传统微生物法相比，具有快速、准确度高、操作简单等优点，与高效液相色谱法需使用有毒的甲醇相比更加安全环保，与高效液相色谱法需使用色谱柱分离样品相比，紫外分光光度法操作更加简单、更加经济。然而，紫外分光光度法测量抗生素含量也存在不足，如只能测量同类抗生素中的一种或几种，测量浓度要在线性范围内等。随着紫外分光光度计与计算机控制技术相结合，紫外分光光度计性能不断提高、功能更加完善、成本逐渐降低，紫外分光光度计将朝着智能化、分析准确高速化、小型便携化等趋势发展。
殷宝剑
南京工业大学城市建设学院
研究方向为等离子体水污染控制
推荐参考
殷宝剑,武海霞,吴慧芳,等.紫外可见分光光度法应用于抗生素类药物检测[J].净水技术,2017,36(9): 23-26.
Yin Baojian, Wu Haixia, Wu Huifang, et al. Application of UV - Vis Spectrophotometry in Determination of Antibiotic Medicines[J]. Water Purification Technology, 2017,36(9):23 -26.