新型固相微萃取涂层的研制及其应用于食品中雌激素残留的分析研究

摘要

雌激素是一类类固醇小分子物质，包括内源性雌激素和外源性雌激素两大类。雌激素由于人为的非法添加或动物本身的分泌而广泛的存在于食品中，而且能够通过食物链被人体吸收，从而诱发人体的乳腺癌，前列腺癌和卵巢癌等等。然后，食品样品基质复杂，使得痕量的雌激素很难被检测到，这给人们带来了极大的隐患。因此亟需找到一种快速、灵敏且特异性好的分析方法来定量分析食品中雌激素的浓度残留。
　　固相微萃取技术自上个世纪九十年代问世以来，因为其集萃取、浓缩和净化于一体的优点，被广泛的应用于复杂基质样品中雌激素的监测。固相微萃取技术的关键在于纤维涂层，而商品化的固相微萃取涂层在萃取选择性、制备效率、萃取效率等方面的具有一些缺陷。本文工作利用层层组装技术、表面分子印迹技术和电化学聚合方法制备了多种萃取选择性好、萃取效率高及物理化学性质稳定的新型固相微萃取涂层，并将其用于分析食品中的多种内源性及外源性雌激素。结合自动化固相微萃取设备，对多个样品同时萃取、清洗和洗脱。分离富集到的雌激素通过高效液相色谱仪进行检测。研究主要内容如下几点：
　　1.我们利用磁性分子印迹聚合物(MMIP)为纤维涂层，开发了一种新的自动化固相微萃取(SPME)样品制备方法应用于奶粉中四种雌激素(雌酮，雌二醇，雌三醇和己烯雌酚)的定量分析。以磁性二氧化硅(Fe3O4@SiO2)为载体，丙烯酰胺作为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，乙腈为致孔剂，雌二醇为模板分子，得到MMIP。利用电磁性不锈钢纤维阵列在通电的情况下产生磁场及断电的情况下去除磁场的特性，实现 MMIP涂层的快速制备和更换。相比传统的MIP-SPME，MMIP-SPME的制备步骤更高效且节约有机溶剂。通过电磁性控制的萃取纤维实现萃取、分离、清洗和洗脱的全程自动化，显著的提升了从复杂基质中分离和富集雌激素的效率且简化了预处理步骤。我们研究了吸附和解吸动力学动力学，溶液 pH，萃取速度和洗脱溶剂种类及比例等实验参数。实验结果显示，MMIP-SPME对四种雌激素具有良好的选择特异性，高的萃取容量，快速的吸附和解吸动力学速度。四种雌激素的检测限在1.5-5.5 ngg-1之间。奶粉样品中四种雌激素的加标浓度分别是20，100和250 ngg-1的情况下回收率的RSD值小于7.1％，表明良好的重现性。
　　2.以磁性沸石咪唑酯骨架结构材料(Fe3O4@ZIF-8)为基底，合成了一种高效的MIP涂层(MZMIP)用于自动化固相微萃取24个食品样品中的四种雌激素。合成步骤是通过层层组装在 Fe3O4表面先后聚合形成 ZIF-8和MIP层。我们对新涂层进行了多种物理表征，且通过电磁性吸附将其自动化的固定在不锈钢纤维表面。通过高通量分析四种雌激素来评价 MZMIP-SPME系统的萃取能力，重复使用次数和重现性等。相比传统的以Fe3O4@SiO2为基底的MIP涂层，MZMIP表面由于具有更多的印迹位点，从而展现出更高的萃取容量和更快的动力学。在最优条件下，该系统完成24个样品的预处理只需要25 min(62.5秒每个样品)。该方法对四种雌激素的检测限及定量限在0.4-1.7 ngg-1和1.1-6.2 ngg-1之间。在分析加标鱼肉和猪肉样品过程中，新涂层相对于Fe3O4@SiO2@MIP涂层和商品化涂层具有更好的回收率和选择性。结果表明 MZMIP涂层可以被有效的应用于食品样品中痕量雌激素的分离和富集。
　　3.在该研究中，我们在六水合硝酸锌和对苯二甲酸的二甲基甲酰胺混合溶液中通过一步原位电化学聚合方法在不锈钢纤维表面合成了(Et3NH)2Zn3(BDC)4(E-MOF-5)涂层。我们对几个重要的制备条件进行了优化。该方法同时制备 SPME涂层只需要20 min，比传统的先热合成然后物理修饰具有更高的效率。该涂层具有良好的物理稳定性和高的机械强度。相比商品化的SPME涂层，其对四种外源性雌激素((bisphenol A(BPA)，ethinylestradiol(EE2)，diethylstilbestrol(DES)和hexestrol(HEX)))具有更好的选择特异性和更高的萃取容量。最后，该 S P M E纤维被应用于分析牛奶样品中雌激素残留的测定。实验结果表明，该涂层在牛奶样品中对这四种雌激素的线性范围达到0.1-200 ng mL-1，回收率在73.1-96.7%之间，检测线在0.17-0.56 ng mL-1之间。

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引言

1文献综述

1.1常见雌激素的萃取方法

1.2固相微萃取涂层材料的研究概况

1.3食品雌激素的分析检测方法

1.4本文研究的思路及创新点

2基于磁性分子印迹聚合物纤维涂层的自动化固相微萃取方法应用于奶粉中痕量雌激素的检测

2.1引 言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

3以多孔性的磁性沸石咪唑酯框架-8 为基底的新型磁性分子印迹聚合物固相微萃取涂层应用于鱼和猪肉样品中雌激素的检测

3.1引 言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

4阴极电沉积法聚合金属有机框架固相微萃取涂层用于测定牛奶中的外源性雌激素

4.1引 言

4.2实验部分

4.3结果与分析

4.4本章小结

5全文总结与展望

参考文献

在学研究成果

致谢