重要违禁兽药红霉素和氯丙嗪的分子印迹聚合物的制备、表征及在食品安全检测中的应用

论文摘要

如何开发高效的前处理的材料和方法,提高样品前处理水平,已经成为目前食品分析化学的研究热点之一,由于分子印迹聚合物具有功能预定性、选择特异性、适用范围广等特点,基于分子印迹聚合物（Molecularly imprinted polymers, MIPs）的分子印迹固相萃取技术（Molecularly imprinted solid phase extraction, MISPE）已经成为食品安全检测技术发展的新趋势。本论文针对肉用家畜和水产品中应用广泛且危害严重的红霉素和氯丙嗪兽药制备了特异的分子印迹聚合物,对制备的聚合物的结合机理和识别特性进行了深入分析,并最终制备了这两类兽药的分子印迹固相萃取小柱,应用于实际样品中红霉素和氯丙嗪的残留分析。研究获得的主要结果如下:本课题采用本体聚合的分子印迹方法从制备的6组红霉素分子印迹聚合物中选取一组特异性较强的聚合物用于后续研究。该组合模板红霉素和单体MAA（methacrylic acid）的比例为（1:2）,交联剂为EGDMA（ethylene glycol dimethacrylate）,采用甲醇/乙腈（2:3, v/v）作为致孔剂,热聚合温度为60℃。利用扫描电镜观察、孔径分析、热重分析、紫外光谱和红外光谱分析等方法对聚合物的物理特征进行了评价。同时通过对聚合物吸附能力的热力学和动力学特性以及高效液相色谱分析,对聚合物与红霉素之间可能的印迹机理和识别能力进行了研究,证明了制备的聚合物对模板的吸附能力主要来自于低亲和力和高亲和力两类结合位点,并计算出两个结合位点的最大结合量分别为12.30 mg g-1和72.09 mg g-1。课题以分子印迹聚合物为固相萃取的填料,制备了红霉素分子印迹固相萃取小柱并对小柱的萃取条件进行了优化。当红霉素分子印迹聚合物固相萃取条件采用的上样缓冲液为40%甲醇,淋洗液为2.5 mL 80%甲醇,洗脱液为3mL的甲醇/PBS （0.5 M） （80:20, v/v）时,固相萃取柱对红霉素的回收率超过80%,非印迹聚合物固相萃取小柱的回收率则小于30%。采用优化后的固相萃取的方法,研究了聚合物的选择性,结果显示红霉素分子印迹聚合物对大环内酯类药物具有一定的交叉反应性。说明在印迹反应过程中模板的立体构型对特异性识别的建立起主要作用。试验中将制备的红霉素分子印迹固相萃取小柱用于猪肉样品中红霉素残留的前处理,结果显示经过MIPs净化的样品,基质对检测的干扰大大降低,同时极大提高了检测器的灵敏度。在选用的三个加标浓度下,红霉素的回收率都大于79%。采用红霉素分子印迹固相萃取小柱从水中富集红霉素的实验,同时证明制备的聚合物在自来水中可以高效的富集红霉素。另外,我们制备了氯丙嗪的MIPs,摸索了不同的合成方法和不同组成成分对产物的选择能力的影响。结果证明,通过本体法制备的聚合物,当使用MAA做为单体,模板单体的比例为1:4,选用TRIM （Trimethylolpropane trimethacrylate）作为交联剂时,得到的聚合物的选择性最高。试验通过色谱分析试验、红外光谱试验等研究了氯丙嗪与功能单体之间的自组装过程。选择性分析和容量分析的结果表明制备的氯丙嗪分子印迹聚合物相对于非印迹聚合物具有明显的选择性和吸附容量。当使用水溶液作为溶剂时,氯丙嗪分子印迹聚合物的最大特异吸附容量为10mg mL-1。使用氯丙嗪分子印迹聚合物固相萃取柱对猪尿样品中该药残留的富集和净化相对于商业化的C18小柱的效果更明显。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 研究综述
• 1 食品安全
• 1.1 食品安全的现状
• 1.2 我国食品安全检测的研究现状
• 1.3 食品中兽药残留检测技术的研究现状
• 1.4 常用的食品安全的检测方法及样品的前处理的方法
• 2 分子印迹聚合物
• 2.1 分子印迹技术的起源
• 2.2 分子印迹技术的原理及优势
• 2.3 分子印迹聚合物的识别机理研究
• 2.4 分子印迹聚合物的制备，影响制备的因素及产物的特征评价
• 2.5 分子印迹聚合物的应用研究进展
• 3 分子印迹固相萃取技术
• 3.1 分子印迹固相萃取的模式
• 3.2 分子印迹固相萃取在实际样品检测中的应用研究
• 4 分子印迹技术的发展趋势
• 5 论文主要研究意义和内容
• 参考文献
• 第二章 红霉素分子印迹聚合物的制备及表征分析
• 1 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 实验仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 制备单体的选择
• 1.3.2 红霉素分子印迹聚合物的设计及合成
• 1.3.3 平衡结合分析
• 1.3.4 红霉素分子印迹聚合物形态观察与孔结构分析
• 1.3.5 热失重分析
• 1.3.6 红外光谱分析
• 1.3.7 分子印迹聚合物色谱特性的评价
• 1.3.8 分子印迹聚合物结合特性分析
• 2 结果与讨论
• 2.1 红霉素分子印迹聚合物的制备
• 2.1.1 致孔剂和单体的选择
• 2.1.2 红霉素分子印迹聚合物的制备
• 2.2 红霉素分子印迹聚合物表征
• 2.2.1 红霉素分子印迹聚合物形态观察与孔结构分析
• 2.2.2 聚合物热失重试验
• 2.2.3 红外光谱分析
• 2.3 红霉素分子印迹聚合物色谱性质评价
• 2.4 分子印迹聚合物结合特性分析
• 2.4.1 结合动力学分析
• 2.4.2 结合热力学分析
• 3 结论
• 参考文献
• 第三章 红霉素分子印迹聚合物固相萃取应用研究
• 1 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 实验仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 固相萃取条件的优化
• 1.3.2 红霉素分子印迹聚合物选择性评价
• 1.3.3 红霉素分子印迹聚合物固相萃取小柱的应用研究
• 2 结果与讨论
• 2.1 红霉素分子印迹聚合物固相萃取的研究
• 2.1.1 红霉素的标准曲线绘制
• 2.1.2 精密度实验
• 2.1.3 检测限和定量限测定
• 2.1.4 红霉素分子印迹聚合物固相萃取条件的优化
• 2.2 红霉素分子印迹聚合物选择性分析
• 2.3 红霉素分子印迹聚合物固相萃取应用研究
• 3 结论
• 参考文献
• 第四章 氯丙嗪分子印迹聚合物的制备及应用研究
• 1 实验部分
• 1.1 实验试剂
• 1.2 实验仪器
• 1.3 实验方法
• 1.3.1 氯丙嗪检测波长及色谱条件
• 1.3.2 盐酸氯丙嗪模板的预处理
• 1.3.3 氯丙嗪分子印迹聚合物的制备
• 1.3.4 氯丙嗪分子印迹聚合物结合特性分析
• 1.3.5 氯丙嗪分子印迹聚合物的表征
• 1.3.6 氯丙嗪分子印迹聚合物结合特性分析
• 1.3.7 固相萃取的优化
• 1.3.8 吸附选择性和吸附容量
• 1.3.9 实际样品中的应用
• 1.3.10 与商业柱的比较
• 2 结果与讨论
• 2.1 氯丙嗪溶液的最大吸收波长及色谱条件
• 2.2 氯丙嗪分子印迹聚合物的制备
• 2.3 氯丙嗪分子印迹聚合物结合特性分析
• 2.4 氯丙嗪分子印迹聚合物的表征
• 2.4.1 扫描电镜观察
• 2.4.2 孔径观察及分析
• 2.4.3 溶胀率分析
• 2.4.4 热失重分析
• 2.4.5 红外线分析
• 2.5 氯丙嗪分子印迹聚合物结合特性的分析
• 2.6 氯丙嗪分子印迹聚合物固相萃取的研究
• 2.7 氯丙嗪分子印迹聚合物的选择性与吸附容量分析
• 2.8 氯丙嗪分子印迹聚合物固相萃取在实际样品中的应用
• 2.9 氯丙嗪分子印迹聚合物固相萃取小柱与商业柱的比较
• 3 结论
• 参考文献
• 第五章 工作总结与设想
• 1 本论文的主要结论
• 2 未来工作设想
• 致谢
• 发表论文和申请专利