玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物及其合成方法和在谷物检测中的应用技术

本发明专利技术属分析化学领域，涉及一种玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物及其合成方法和在谷物检测中的应用。以香豆素‑3‑羧酸作为玉米赤霉烯酮替代模板，选取金属有机骨架MIL‑101(Cr)作为吸附材料载体，采用物理包裹和化学键接枝的方法合成MIL‑101(Cr)@MIPs。将其作为柱填料制备成固相萃取小柱，用于粮食样品中玉米赤霉烯酮的前处理。与固相萃取技术相结合，从而达到对复杂基质样品中痕量玉米赤霉烯酮的快速、灵敏提取以及准确的定量测定。

【技术实现步骤摘要】
玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物及其合成方法和在谷物检测中的应用
本专利技术属分析化学领域，涉及一种玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物及其合成方法和在谷物检测中的应用。
技术介绍
真菌毒素种类繁多，包括玉米赤霉烯酮毒素(Zearalenone,ZEN)、黄曲霉毒素(Aflatoxins,AFs)、赭曲霉毒素、呕吐毒素等。真菌毒素存在范围广泛，在玉米、小麦、大豆、大米、燕麦等粮食作物中均有可能存在。在粮食的种植、运输、存储以及加工阶段，在一定的温度和湿度条件下，粮食作物会产生ZEN等真菌毒素。但是由于ZEN等具有很强的热稳定性，在一般的烹饪过程中(如煎、炸、蒸、煮)很难被降解或破坏，所以这些毒素被加工为食物或饲料后，通过直接或间接的方式进入人体内并在体内进行累积。由于具有高的致畸、致癌性质，低浓度水平的ZEN等真菌毒素也会对人体造成极大的危害。已有研究报道证明ZEN属于一种内分泌干扰物，它会与雌激素受体相互结合，还会与类固醇发生相互作用。ZEN的存在也是导致女孩性早熟的原因之一。同时ZEN具有遗传和生殖毒性，会对DNA造成损伤。而且ZEN会对肝功能有一定影响；促进雌激素依赖性肿瘤，引起消化道炎症。由于ZEN的广泛存在和其低含量高毒性的特性，不同的国家、地区和组织制定了ZEN在粮食中的限量标准。其中我国的限量标准不得高于60μgkg-1。目前关于ZEN的报道中，对ZEN的检测定量方法主要有液相色谱-荧光检测器联用法、液相色谱-质谱联用法、气相色谱-质谱联用法以及薄层色谱法。这些检测方法利用ZEN和样品基质在色谱上的不同保留时间不同，而对ZEN进行分离，然后使用荧光或质谱检测器对ZEN进行定量检测，但是由于实际粮食样品中的ZEN含量为痕量级别，且样品基质非常复杂，实际样品的提取液会含有很多杂质和干扰物质。这不仅会对检测时，首先要对样品进行前处理，对样品中的ZEN进行分离和富集，减少样品基质对检测的干扰。对样品中ZEN的检测常用的前处理手段主要包括：固相萃取法(SolidPhaseExtraction,SPE)，液液萃取法(Liquid-LiquidExtraction,LLE)，免疫亲和层析法。SPE利用了目标物质和干扰物质之间在固定相填料和洗脱溶液中的保留能力不同，从而达到对目标物质和干扰物质分离的目的，但是对于含有复杂基质的粮食样品中的痕量ZEN，由于SPE柱的选择性不足，所以其提取效果仍然不能够满足要求。LLE又被称为溶剂萃取，其原理是利用混合溶液中不同组分在溶剂中的分配系数或溶解度不同，目标物质在两相中进行重新分配，从而达到对目标组分的分离与富集。LLE所需的操作装置简单，且只需寻找合适的萃取溶剂即可，但是其操作繁琐费时，而且在萃取过程中需要使用大量的有机溶剂，对环境不友好，不符合绿色化学的理念。免疫亲和层析法利用抗原-抗体间的高选择亲和能力对样品中的目标物质进行分离提取的方法即为免疫亲和层析法，方法中利用了抗原-抗体间的亲和能力达到了对目标组分高性能的分离与富积。使用IAC对样品进行前处理仍然具有一定的局限性，IAC的单价较为昂贵，而且需要低温保存且只能够单次使用，这些因素即导致在一些经济不发达或欠发达的地区使用IAC用于食品中ZEN的前处理仍然具有一定的困难。所以需要一种材料对粮食中的痕量ZEN前处理过程中，既能降低样品基质的干扰，对ZEN具有选择能力，能够对痕量的ZEN进行选择性的分离与富集，而且操作使用简便，省时省力，经济环保。分子印迹聚合物(MolecularlyImprintedPolymers,MIPs)是一种采用分子印迹技术所合成的具有选择识别能力的高分子聚合物。有研究将MIPs与SPE或μ-SPE技术相结合，用于对复杂样品进行前处理除去样品基质的干扰。虽然MIPs具有良好的选择性、重复性等优点，但是传统的MIPs仍具有一些不足有待改进，传统的MIPs的合成多为本体聚合、沉淀聚合以及悬浮聚合等手段，合成后的传统MIPs模板分子会随机分布于聚合物的内部与表面，而存在于聚合物内部的模板分子由于位置的关系，难以去除，需要更多时间移除内部的模板分子，如果模板分子未去除完全，会对分离的结果与效率产生影响，也会造成模板分子的浪费，这些不足限制了MIPs发展与使用。表面分子印迹聚合物(SurfaceMolecularlyImprintedPolymers，SMIPs)相较于传统MIPs具有更好的吸附性能，更高其传质速率，更短的吸附平衡时间等优势，用于前处理操作中能加快目标物质的分离与提取。而金属有机骨架(MetalOrganicFramework，MOFs)是一种有机/无机杂化材料，是由金属离子与有机配体通过配位作用制备的多孔材料。通过改变有机连接配体可以达到对孔径尺寸大小的调节，具有更高比表面积和多孔性。所以MOFs与表面分子印迹聚合物相结合对粮食中的ZEN等真菌毒素进行前处理具有很好的前景。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物，对食品中玉米赤霉烯酮进行分离与富集，除去样品基质的干扰，更好地实现其准确、灵敏、低成本的检测。为实现本专利技术目的，利用MIPs的选择识别以及再生等能力，对ZEN进行选择性的分离与吸附，制备表面印迹聚合物，并与SPE技术相结合制备固相萃取小柱，从而达到对复杂基质样品中痕量ZEN的快速、灵敏提取以及准确的定量。具体技术方案如下：由于ZEN毒性很大，价格昂贵，约500元/mg，而且合成后难以回收，而实际待检测的粮食样品中的ZEN含量水平很低，均为痕量级别，以ZEN为模板的MIPs可能会因为模板分子未洗脱完全、模板泄露等问题从而造成待检测样品的“假阳性”，对检测结果影响较大，而且ZEN也存在危害实验操作人员健康的隐患。考虑到ZEN直接作为模板分子而可能会导致的这些潜在因素，所以在实验中采用了替代模板技术，通过实验选取了与ZEN结构类似的香豆素-3-羧酸合成MIL-101(Cr)@MIPs。如图2(a)所示，过量的功能单体(α-MAA)与载体(MIL-101(Cr))在超声作用下混合，促进α-MAA充分分散在载体当中，之后MIL-101(Cr)与α-MAA的混合物与替代模板分子混合，并在超声作用下通过氢键作用形成预聚物。预聚物与交联剂和引发剂通过原位聚合发方法形成MIL-101(Cr)@MIPs。MIL-101(Cr)@MIPs的模板的移除和ZEN识别如图2(c)所示。模板分子通过索氏提取器移除后，SMIPs的识别位点和印迹孔穴及具有选择吸附能力。当SMIPs与样品溶液相互混合后，其识别位点和印迹孔穴即对溶液中ZEN和其结构类似物进行识别，并进行选择性吸附，从而达到对ZEN的吸附与分离的效果。(1)合成MIL-101(Cr)称Cr(NO3)9H2O和对苯二甲酸(H2BDC)，投入反应釜中，加入去离子水，磁力搅拌，加入HF，搅拌，旋紧不锈钢反应釜外套。采用水热合成法制备，控制烘箱温度由50℃升至220℃，保持220℃反应。反应结束后，冷却至室温，过滤得MIL-101(Cr)。(2)合成MIL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物，其特征在于，通过如下方法制备而成，/n（1）合成MIL-101(Cr)/n将Cr(NO

【技术特征摘要】
1.一种玉米赤霉烯酮表面印迹聚合物，其特征在于，通过如下方法制备而成，
（1）合成MIL-101(Cr)
将Cr(NO3)9H2O和对苯二甲酸（H2BDC）投入反应釜中，加入去离子水，磁力搅拌，加入HF，搅拌，旋紧不锈钢反应釜外套，采用水热合成法制备，控制烘箱温度由50℃升至220℃，保持220℃反应；反应结束后，冷却至室温，过滤得MIL-101(Cr)；
（2）合成MIL-101(Cr)@MIPs模板
将MIL-101(Cr)分散在乙醇中，加入α-甲基丙烯酸混合超声，反应结束后冲洗，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋立新，何娟，黄志鹏，程勇，张云霞，李媛媛，
申请(专利权)人：河南水利与环境职业学院，河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41