共价有机框架材料磁固相萃取用于食品和环境中抗生素残留分析

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:abc262648312
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抗生素是一类天然或半合成抗菌药物,具有抗菌作用强、价廉易得等优势,广泛用于细菌感染性疾病的预防和治疗。随着抗生素生产量与使用量的增加,大量残留抗生素通过制药厂废水、生活污水或畜禽粪便等途径进入到环境中,不仅污染生态环境,而且还会通过食物链方式进入到食品中,给人类健康造成极大危害。食品和环境样品中抗生素残留水平较低,且基质干扰效应大,给后续的分析检测带来了一定的困难。因此,发展简便可靠的样品前处理技术,用于复杂基质样品中抗生素残留的预富集,对于提高检测的准确性和灵敏度至关重要。磁固相萃取(MSPE)是最常用的样品前处理方法之一,它以磁性材料作为萃取吸附剂,仅通过外加磁场即可快速将吸附剂和溶液分开,实现目标物的萃取,具有成本低、操作简单、适用性广等优势。目前,已经发展了多种磁性吸附剂材料,如氧化石墨烯基材料(丙烯酰胺改性氧化石墨烯、聚噻吩/氧化石墨烯等)、碳基材料(碳纳米管、碳纳米纤维等)、分子印迹聚合物、金属有机框架材料和共价有机框架材料等。共价有机框架材料(COFs)是近年来兴起的一类有机多孔材料,具有密度低、比表面积大、稳定性好等特点,是样品前处理领域中一类极有发展前景的吸附剂材料。通过对COFs材料进行功能化修饰,可提高其对目标分析物的吸附能力,拓展COFs材料在样品前处理领域中的应用。本文在前人研究工作的基础上,将共价有机框架材料比表面积大、易于功能化修饰等特性与磁固相萃取简单、高效、易操作等优点相结合,制备了三种新型功能化磁性共价有机框架材料并将其用作MSPE吸附剂,结合高效液相色谱法(HPLC),对食品和环境样品中的抗生素残留进行分析检测。主要研究内容及结果如下:(1)通过席夫碱缩合反应合成一种功能化富氮共价有机框架材料(m PMF@NH2-Si O2@Fe3O4),m PMF@NH2-Si O2@Fe3O4具有较高的比表面积(150.7 m~2 g-1)和良好的磁性能(24.5 emu g-1)。将m PMF@NH2-Si O2@Fe3O4作为磁固相萃取吸附剂用于萃取6种磺胺类抗生素,经过优化,得到最佳磁固相萃取条件为:9.0 mg吸附剂,1.00 m L乙腈/甲醇/10%甲酸溶液(v/v/v,4:3:3)作为洗脱剂,样品溶液p H 6.0,萃取时间15 min,洗脱时间10 min。在最佳条件下,6种磺胺类抗生素的峰面积与其浓度在2-200μg L-1范围内呈现良好的线性关系,相关系数高于0.9984,检出限(S/N=3)为0.33-0.58μg L-1。将所建立的MSPE-HPLC方法用于鸡蛋和牛奶样品中磺胺类抗生素的检测,加标回收率为82.0-105.5%。(2)在室温条件下,以NiFe2O4纳米粒子为磁核,1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)和对苯二甲醛(TPA)为反应单体,成功合成了功能化的磁性共价有机框架材料(NiFe2O4@TAPB-TPA),将其用作磁固相萃取吸附剂对环境水样中的四环素类抗生素进行萃取。最佳条件下,四环素类抗生素的峰面积与其浓度在1-500μg L-1范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.09-0.26μg L-1。日内和日间相对标准偏差分别介于1.0-2.2%和2.6-4.7%之间。所建立的MSPE-HPLC方法用于环境水样中四环素类抗生素残留的分析检测,加标回收率为80.3-115.5%。NiFe2O4@TAPB-TPA主要通过氢键与π-π相互作用,实现对四环素类抗生素的吸附,其吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型。(3)采用溶剂热法首次制备了一种新型磁性共价有机框架材料(COFs@PDA@mag G)。合成的COFs@PDA@mag G具有不规则的形貌和较大的比表面积(49.9 m~2 g-1)。将COFs@PDA@mag G用作磁固相萃取吸附剂,结合HPLC用于氟喹诺酮类抗生素的预富集。在最优条件下,4种氟喹诺酮类抗生素的峰面积与其浓度在1-500 ng g-1范围内呈现良好的线性关系,相关系数高于0.9990,检出限低至0.06 ng g-1。将所建立的方法用于肉类食品中痕量氟喹诺酮类抗生素的分析检测,加标回收率为85.4-100.3%。此外,经过15次萃取循环后,COFs@PDA@mag G对氟喹诺酮类抗生素的萃取效率仍高达82.0%,表明其具有优异的重现性。吸附动力学以及热力学实验结果表明,氟喹诺酮类抗生素在COFs@PDA@mag G上的吸附属于化学吸附和多层吸附。
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