记忆缺失性贝毒—软骨藻酸新型固相萃取材料的制备及其应用

论文摘要

海洋环境污染日趋加重,赤潮的频发导致赤潮藻毒素严重威胁着人类健康。软骨藻酸（DA）是由拟菱形藻产生的一种记忆丧失性贝类毒素,在很多海域均有检出和中毒报道。高效液相色谱法（HPLC）是检测DA最常用的方法,但海水基质复杂,海水中DA含量很低,检测前必须经过预处理,将海水中的痕量DA分离富集后测定才能得到较准确的结果。传统的固相萃取（SPE）法虽然能够吸附DA,但同时也会吸附大量海水中的其他杂质,对DA的测定造成干扰。因此需要研制新型吸附材料,使之对DA具有特异性吸附效果。本文采用分子模拟和分子印迹技术,制备对DA具有特异性吸附功能的SPE材料,对材料进行性能评价,并应用于海水及海产品中DA的分离富集与检测。具体研究内容与结果如下:（1）根据DA分子结构,通过分子模拟软件筛选出对DA吸附效果最好的功能单体。采用Hyperchem软件计算DA与9种常用功能单体的结合能,最终筛选出与DA结合能最低的功能单体2-（三氟甲基）丙烯酸（TFMAA）作为制备SPE材料的化合物之一。（2）将计算机分子模拟筛选出的功能单体TFMAA加入自制材料中,制作成两种新型SPE材料——空白聚合物（NIP）和分子印迹聚合物（MIP）。首先以N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为溶剂,TFMAA为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂,偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂,在60℃水浴下热聚合制备出棒状NIP。由于这种NIP材料制备过程费时费力,而且研磨时可能会破坏材料的吸附位点,因此进一步研发了利用乙腈作为溶剂,制备了粉末状NIP材料。MIP材料的制备与NIP材料相似,但制备时需先加入模板分子1,3,5-三羧基戊烷（1,3,5-PeTA）。（3）为了获得优化的材料,本文详细研究了NIP和MIP材料制备过程中的影响因素,制备出一系列NIP和MIP材料,并用扫描电镜、红外光谱分析以及静态吸附实验等方法评价材料性能。将制备的性能最佳的NIP和MIP材料分别装填成SPE柱,建立检测DA的SPE-HPLC分析方法并进行优化,获得较好的SPE柱吸附性能和回收率,该方法检测限为10μg/L DA,定量限为33μg/L DA。（4）采集并检测了4种常见的贝类海产品（红心贝、扇贝、白玉贝、文蛤）。结果表明,在收集的贝类样品中均未检出DA,贝类的加标回收率为67.85%-84.82%,验证了本文所制备的SPE材料可以用于检测海产品中DA含量。（5）为了进一步富集海水样品中的DA,在前面SPE-HPLC方法基础上,建立了HLB-NIP/MIP柱联用的SPE-HPLC方法,并对水样pH、水样体积进行优化。用优化后的方法检测收集的海水,未检出DA,海水的加标回收率超过80%。本方法可应用于实际海水样的检测,可将海水中DA浓缩500倍,方法检测限为20ng/L DA。本文的研究成果为海水中DA的快速检测提供了技术支撑,有利于尽快掌握我国DA污染状况;另外,本文尝试将分子模拟耦合分子印迹技术,对水体中其他痕量或新生污染物的分析技术研发也具有重要参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 赤潮毒素与软骨藻酸
• 1.1.1 赤潮的产生与危害
• 1.1.2 赤潮毒素种类
• 1.1.3 软骨藻酸理化性质和毒性
• 1.2 软骨藻酸检测分析方法
• 1.2.1 生物分析法
• 1.2.2 高效液相色谱法
• 1.2.3 酶联免疫分析法
• 1.2.4 毛细管电泳法
• 1.2.5 生物传感器
• 1.2.6 其他分析方法
• 1.2.7 分析方法展望
• 1.3 分子印迹技术
• 1.3.1 分子印迹技术与原理
• 1.3.2 分子印迹技术分类
• 1.3.3 分子印迹聚合物合成材料
• 1.3.4 分子印迹聚合物制备方法
• 1.3.5 分子印迹聚合物的表征
• 1.4 分子印迹固相萃取在环境分析中的应用
• 1.5 分子模拟技术
• 1.5.1 分子模拟方法
• 1.5.2 分子模拟在分子印迹技术中的应用
• 1.6 课题来源、意义及研究内容
• 1.6.1 课题来源
• 1.6.2 研究背景及意义
• 1.6.3 研究内容
• 1.6.4 技术路线
• 第二章 软骨藻酸与功能单体相互作用的计算机模拟
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 分子模拟软件
• 2.2.2 计算方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 软骨藻酸与各功能单体的结构
• 2.3.2 计算方法的选择
• 2.3.3 结合能计算与功能单体的选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 软骨藻酸空白印迹聚合物的制备及性能评价
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 仪器与设备
• 3.2.2 标准品与试剂
• 3.2.3 溶液配制
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 NIP的制备
• 3.3.2 扫描电镜观察
• 3.3.3 红外光谱分析
• 3.3.4 吸附实验
• 3.3.5 SPE步骤
• 3.3.6 色谱条件
• 3.3.7 计算分析方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 NIP制备结果
• 3.4.2 聚合物的形态表征
• 3.4.3 红外光谱分析
• 3.4.4 色谱条件的选择与优化
• 3.4.5 标准曲线和线性范围
• 3.4.6 吸附性能评价
• 3.4.7 SPE条件的选择与优化
• 3.4.8 SPE性能评价
• 3.5 本章小结
• 第四章 软骨藻酸分子印迹聚合物的制备及性能评价
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料
• 4.2.1 仪器与设备
• 4.2.2 标准品与试剂
• 4.2.3 溶液配制
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 MIP的制备
• 4.3.2 扫描电镜观察
• 4.3.3 红外光谱分析
• 4.3.4 吸附实验
• 4.3.5 SPE步骤
• 4.3.6 色谱条件
• 4.3.7 计算分析方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 MIP制备结果
• 4.4.2 聚合物的形态表征
• 4.4.3 红外光谱分析
• 4.4.4 吸附性能评价
• 4.4.5 SPE性能评价
• 4.4.6 NIP与MIP对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 SPE-HPLC联用技术快速检测海水及水产品中软骨藻酸
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料
• 5.2.1 仪器与设备
• 5.2.2 标准品、试剂与样品
• 5.2.3 溶液配制
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 贝类样品检测方法
• 5.3.2 水样检测方法
• 5.3.3 色谱条件
• 5.3.4 加标回收率测定
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 贝类样品检测结果
• 5.4.2 SPE条件的优化
• 5.4.3 海水样检测结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录一 缩略词表
• 附录二 红外光谱图
• 附录三 扫描电镜图
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢