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环境科学技术
实验确定的土壤有机物 - 水吸附系数不同类别的天然毒素和与预期数字的比较
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Judith Schenzel,dagger;,Dagger; Kai-Uwe Goss,sect; |
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Thomas D. Bucheli,dagger; |
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Rene P. Schwarzenbach,Dagger; |
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and Steven T. J. Droge*,sect; |
dagger;Agroscope Reckenholz-Taenikon, Research Station ART, CH-8046 Zurich, Switzerland
Dagger;Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics (IBP), Swiss Federal Institute of Technology, CH-8092 Zurich, Switzerland
sect;Department Analytical Environmental Chemistry, Helmholtz Centre for Environmental Research, UFZ, D-04318 Leipzig, Germany
摘要:虽然天然毒素,如霉菌毒素或植物雌激素被广泛研究,
最近被认为是环境中的微量污染物,但许多与环境有关的物
理化学性质尚未确定。在这里,对Pahokee泥炭(一种土壤
有机物的模型吸附剂)的吸附性能被调查了29种霉菌毒素
和两种植物雌激素。吸附系数(Koc)通过动态HPLC柱色谱
法测定,使用完全水相流动相与pH5.5的5mM CaCl 2。吸附系
数从小于100.7L / kgoc(例如,所有B型单端孢霉烯)变化到
104.0L / kgoc(带正电荷的麦角生物碱)。对于中性化合物,
将实验吸附数据集与基于分子片段方法(EPISuite的KOCWIN
或SPARC),多参数线性自由能关系(pp-LFER)与预测描述符结合的各种模型与预测的吸附系数进行比较,以及量子基于化学的软件(COSMOtherm))。没有一个可用的模型能够充分地预测绝对Koc数量和相对影响的吸附对整套中性毒素的影响,主要是因为霉菌毒素表现出高度复杂的结构。因此,目前,对于这样的化合物,需要用于确定吸附系数的快速和一致的实验技术,如本研究中使用的那样。
引言
链格孢属,曲霉属,克拉维酵母,镰孢属和青霉属的真菌感染全世界的农产品和食品,并产生大量有毒的代谢物。这些所谓的真菌毒素的突出例子包括黄曲霉毒素,交替神经毒素,单头孢霉烯,再环内酯和麦角生物碱。它们污染食品,饮料和饲料,并被列为最重要的慢性饮食危险因素,高于合成污染物,植物毒素,食品添加剂或农药残留。全球每年估计的作物损失和人畜健康费用高达数十亿美元。因此,对分析,暴露评估和真菌毒素的保健效果进行了大量研究。只是最近才对霉菌毒素的环境暴露进行了更为详细的研究。我们通过排泄和流感的农业现场排放了玉米赤霉烯酮(偶尔)和脱氧雪腐镰刀菌烯醇(频繁)排入水生环境。此外,根据污水处理厂(污水处理厂)的去除率,人体排泄物除了现场流感病毒外,还可能是水生环境中真菌毒素的另一个相关来源。例如,脱氧雪腐镰刀菌烯醇仅被瑞士污水处理厂部分消除。近来在各种水生环境中反复检测到新戊烯醇,3-乙酰基脱氧雪腐镰刀菌烯醇和白藜芦醇的痕量水平。接下来的霉菌毒素的生产和降解,吸附是综合评估其环境命运的关键参数。吸附控制运输过程,如流水或浸提到地下水,以及对暴露的生物群的生物利用度,包括这种重金属的微生物降解物。一般来说,土壤中中性有机化合物的吸附主要来自于天然有机物(NOM)与周围孔隙水相之间的分布。迄今为止,除了雌激素化合物玉米赤霉烯酮之外,从环境命运的角度来看,测定的NOM-水吸附系数(Koc)不是由真菌毒素测定的。涉及真菌毒素的大多数吸附研究集中在饲料添加剂吸附剂中,以减少农场动物中的霉菌毒素暴露。腐殖质也被认为是霉菌毒素结合添加剂,但迄今为止只有黄曲霉毒素B1,脱氧雪腐镰刀菌烯醇,赭曲霉毒素A和玉米赤霉烯酮酮。这项工作的主要目标是建立一套一致的确定吸附系数的一系列土壤有机物质,用于多种真菌毒素和两种植物雌激素。
吸烟系数通常在批次实验中确定,如经合组织指南106,但也可以在基于动态HPLC的方法中对中等强度的吸附化合物进行,使用具有天然土壤或纯化的土壤组分和水相洗脱剂的定制填充柱。这种用于得到Koc值的HPLC柱方法最近被广泛评估,并且被认为是同意的很好地与一系列烷基苯的批次吸附测量表明,对于不同的疏水性的化合物,在柱中获得局部平衡,以便在几个月内和在不同的柱填料之间得到一致的数据,以及Pahokee泥炭,相当好标准参考材料,作为吸附支柱的良好代表NOM在各种土壤中的特性。我们参考参考文献20-22更详细的列方法验证和使用Pahokee泥炭作为NOM材料。对于目前的工作,使用基于动态的基于HPLC的流通方法测量了31种天然毒素(包括几种霉菌毒素和两种植物雌激素)对Pahokee泥炭的吸附系数。除了验证分析一致性之外,还特别处理了吸附非线性,以便于化合物之间的比较。本研究报告的吸附系数使我们知道第一个一致的真菌毒素数据集。
表1。化学minus;物理参数和实验化合物相关的条件,包括PKA,在pH值为4.5的形态,和用于检测波长lambda;最大,测试溶液的浓度[毫克/升],和实验日志Koc数据归一化到100毫克/ KGO
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CAS no. |
compound |
pKaa |
speciation at pH 4.5 |
lambda;max [nm] |
tested range CAQ est [mg/L] |
exp. log KOC [L/kgoc] (N)b |
|
|
ergot alkaloids |
|||||||
|
564-36-3 |
ergocornine |
7.8 |
100% cationic |
220 |
0.01minus;1.2 |
3.88(5) |
|
|
511-09-1 |
ergocryptine |
7.8 |
100% cationic |
205 |
0.02minus;0.3 |
4.02(4) |
|
|
penicillium |
|||||||
|
518-75-2 |
citrinin |
3.1 |
96% anionic |
214 |
0.2minus;4.4 |
3.10(3) |
|
|
149-29-1 |
patulin |
12.1 |
neutral |
276 |
0.1minus;1.5 |
1.08(3) |
|
|
aflatoxins |
|||||||
|
6795-23-9 |
aflatoxin M1 |
neutral |
226 |
0.7minus;6.2 |
3.18(3) |
||
|
1162-65-8 |
aflatoxin B1 |
neutral |
223 |
0.8minus;10.7 |
3.46(12) |
||
|
7220-81-7 |
aflatoxin B2 |
neutral |
216 |
0.4minus;3.3 |
3.05(3) |
||
|
1165-39-5 |
aflatoxin G1 |
neutral |
217 |
0.7minus;4.3 |
3.31(3) |
||
|
7241-98-7 |
aflatoxin G2 |
neutral |
215 |
0.2minus;3.6 |
2.80(3) |
||
|
Alternaria toxins |
|||||||
|
23452-05-3 |
alternariol MMEc |
7.0 |
99.7% |
neutral |
205 |
0.01minus;0.1 |
1.00(3) |
|
641-38-3 |
alternariol |
7.2 |
99.8% |
neutral |
205 |
0.1minus;0.6 |
2.10(6) |
|
29752-43-0 |
altenuene |
7.4 |
99.9% |
neutral |
241 |
0.1minus;1.3 |
2.58(12) |
|
28540-82-1 |
tentoxin |
8.8 |
neutral |
217 |
0.1minus;2.9 |
1.39(3) |
|
|
resorcylic acid lactones |
|||||||
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