設(shè)計(jì)的三維N摻雜磁性多孔碳球，通過微波輔助衍生和磁性固相萃取，對生物胺進(jìn)行有效監(jiān)測

作者單位：遼寧大學(xué)

發(fā)表期刊：Journal of Chromatography A

摘要

      本文通過簡單的無模板自摻雜方法構(gòu)建了新型的3D n摻雜磁性多孔碳球(3D N-MPCSs)，然后將聚合物與Fe3+直接炭化，同時(shí)激活和磁化。S次將所設(shè)計(jì)的三維N- mpcs作為多功能(提取和磁選)吸附劑用于微波衍生化和磁固相萃取，其具有較大的比表面積、介孔結(jié)構(gòu)、球形形貌和N/O雜原子的摻入，表現(xiàn)出良好的萃取能力。此外，當(dāng)微波輔助衍生化與磁固相萃取相結(jié)合時(shí)，萃取、衍生化和濃縮在135 s內(nèi)同時(shí)完成。此外，該方法對微量生物胺(BAs)的檢出限低(0.059 ~ 0.073 ng mL?1)，增強(qiáng)因子高(333 < EFs < 382)。加標(biāo)回收率為92.3 ~ 108.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差< 5.9%?？傮w而言，開發(fā)了一種簡單、快速、高效、靈敏的食品樣品中BAs分析方法，為食品安全的常規(guī)檢測提供了依據(jù)。

1. 簡介

       生物胺(BAs)是在飲料和發(fā)酵食品[1]中常見的具有生物活性的有機(jī)堿，它是由食品[2]中微生物將氨基酸脫羧和醛酮轉(zhuǎn)化為胺而產(chǎn)生的。BAs被認(rèn)為是食品質(zhì)量和新鮮度的指標(biāo)，因?yàn)樵谑称犯瘮3]的受控或微生物發(fā)酵過程中，BAs的含量通常會增加。盡管BAs在包括正常細(xì)胞生長發(fā)育[4]在內(nèi)的生理學(xué)中發(fā)揮著重要作用，但在食品中高濃度的BAs對人類健康和食品安全[5]有潛在的危害。因此，建立一種快速、綠色、靈敏的方法對飲料、啤酒樣品中的生物堿進(jìn)行定量分析顯得尤為重要。迄今為止，高效液相色譜- uv法具有選擇性高、靈敏度高、樣品處理簡單等優(yōu)點(diǎn)，是測定BAs[6]的首。選技術(shù)。但BAs檢測[7]存在BAs檢測濃度低、樣品基質(zhì)復(fù)雜、發(fā)色團(tuán)不夠等技術(shù)難點(diǎn)。因此，樣品預(yù)處理和衍生化是BAs[8]準(zhǔn)確、靈敏測定的兩個(gè)關(guān)鍵步驟。一般采用高效液相色譜法測定BAs，需要固相萃取法(SPE)，然后采用丹酰氯水浴衍生化法(DNS-Cl)[9-11]，耗時(shí)、繁瑣，不符合綠色經(jīng)濟(jì)化學(xué)[12-15]。為了克服這些缺點(diǎn)，選擇合適的吸附劑，建立快速、綠色的萃取、衍生化和富集方法是非常重要的。近年來，微波加熱技術(shù)因其處理時(shí)間短、能耗低而被廣泛應(yīng)用于衍生化或萃取，成為替代傳統(tǒng)加熱的可行方法[16-18]。這種策略基本上是綠色經(jīng)濟(jì)化學(xué)，因?yàn)樗梢酝ㄟ^更清潔的處理來提高效率和防止廢物的產(chǎn)生。本文建立了微波輔助衍生(MAD)-磁性離子液體微萃取法對不同食品樣品[19]中的BAs進(jìn)行分析。萃取、衍生化、預(yù)濃縮連續(xù)90秒。但溶劑微萃取法存在富集系數(shù)低、分散溶劑消耗大、回收過程質(zhì)量損失大等缺點(diǎn)。因此，微波輻射與磁性固體吸附劑相結(jié)合的微萃取方法可能為鋇的提取和衍生化提供一個(gè)很好的選擇。目前，以磁性材料為基礎(chǔ)的磁固相萃取(MSPE)因其增強(qiáng)的富集萃取能力[20]而受到廣泛關(guān)注。磁性碳材料具有比表面積高、吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、磁選能力強(qiáng)等固有優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用[21,22]。與磁性碳納米管、磁性碳納米纖維、磁性石墨烯等磁性碳材料相比，磁性多孔碳球(MPCSs)結(jié)合了多孔碳材料和球形膠體的優(yōu)點(diǎn)(優(yōu)異的流動性和分散性)，從而豐富了多孔碳材料本已廣泛的優(yōu)勢[23,24]。傳統(tǒng)的mpcs制作方法通常需要復(fù)雜的模板方法，這可能會增加成本，使制作過程復(fù)雜化。此外，萃取/吸附過程需要10-20分鐘，甚至更長[25]。此外，mpcs中有意摻雜的雜原子，如帶負(fù)電荷的N原子，由于BAs[26]中氨基(- nh2或- nh-)的存在，也有利于通過氫鍵(h鍵)提高BAs的吸收。因此，開發(fā)具有上述綜合特點(diǎn)的mpcs的簡單制造策略和開發(fā)快速的MSPE是迫切和具有挑戰(zhàn)性的。本文采用無模板自摻雜的方法，在Fe3+存在下直接炭化聚合物，設(shè)計(jì)并制備了一種新型多功能三維N自摻雜磁性多孔碳球(3D N- mpcss)。S次以3D N-MPCSs為吸附劑，建立了同時(shí)耦合MSPE (MAD - MSPE)測定BAs的方法。本工作的目的是制備新型多功能吸附劑，簡化分析步驟，提高靈敏度。采用Box-Behnken設(shè)計(jì)對mspe參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。該方法已成功地應(yīng)用于實(shí)際食品樣品的分析。

儀器

       實(shí)驗(yàn)使用祥鵠電腦微波催化合成/萃取儀(XH-100B，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司，中國)。采用掃描電子顯微鏡(SEM，日立SU8000，日本)、x射線粉末衍射儀(XRD, Bruker D8衍射儀，德國)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR, Nicolet FT-IR 5700，美國)、激光共聚焦顯微喇曼光譜儀(Raman, HORIBA, LabRAM XploRA，法國)和自動氣體吸附分析儀(BET, Quantachrome ASIQC，美國)對制備的樣品進(jìn)行表征。采用HPLC(日本東京Simadzu儀器制造公司)進(jìn)行定量分析。

結(jié)論

       綜上所述，我們開發(fā)了一種新的、綠色的、節(jié)能的方法來分析橙汁和啤酒樣品中的BAs，即基于3D n - mpcss的MAD-MSPE結(jié)合HPLC。簡單熱解法制備的三維N- mpcs具有比表面積大、介孔結(jié)構(gòu)、球形形貌和N/O的加入等優(yōu)點(diǎn)，使其具有優(yōu)良的吸附性能。采用基于三維N-MPCSs的mspe對實(shí)際樣品進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，萃取回收率和精密度均較好。