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分子印迹固相萃取光谱法快速检测猪肉中左氧氟沙星

更新时间:2016-07-05

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分子印迹聚合物是一种基于模板分子和功能单体之间相互作用的选择性富集材料。传统的合成分子印迹的方法主要有本体聚合法、原位聚合法和沉淀聚合法[1]。但传统方法存在模板分子洗脱不完全、识别位点结合效率低、传质速率慢等缺点[2]。相比于其它方法,表面印迹制备技术在支撑材料的表面构建分子识别系统[3~7]。由于其识别位点位于材料表面,使得模板分子更易与识别位点结合,可快速达到饱和吸附,因此具有良好的热稳定性、较高的结合速率以及较大的吸附容量[8~10]。目前常用的支撑印迹材料主要有硅胶纳米微球[11,12]、硅胶纳米管[13]及磁性纳米微球等[14]

膜富集-在线漫反射光谱检测技术,又称膜固相萃取光谱技术,在被测组分富集后不经洗脱而在固相材料上直接测定固相光谱,方法简单、快速、灵敏,选择性较好[15]。Wang 等[16]将膜固相萃取技术与紫外可见光谱结合,利用金属离子与络合剂反应生成有色疏水络合物,然后将有色络合物富集到滤膜上,无需洗脱,直接对滤膜上的物质进行检测。Li 等[17]对常规的膜富集过程进行改进,构建了一种多通道膜富集装置测定饮料和河水样品中罗丹明B的浓度,利用多通道富集装置,将多个样品富集在同一张膜上,最大限度减小实验中所用膜的差异性。Wei 等[18]提出了一种快速、简单、灵敏的膜富集固相萃取结合漫反射光谱定量检测光气的方法,操作简单,背景干扰少。

色谱纯乙腈和乙酸购自Sigma-Aldrich公司(上海).肉苁蓉苷F、咖啡酸、毛蕊花糖苷和异毛蕊花糖苷购自中药药品生物制品检定所(北京);臭牡丹全草购于湖南省长沙市千金大药房,植物基源经广东测试分析研究所彭密军教授鉴定为马鞭科大青属植物臭牡丹(Clerodendrum bungei).

在膜固相萃取光谱技术基础上,本研究选用分子印迹作为富集材料,发展了一种分子印迹固相萃取-在线漫反射检测技术,进一步提高了检测目标分子的选择性。以表面接枝乙烯基的硅胶为载体,合成了左氧氟沙星印迹聚合物,并将此聚合物应用于分子印迹固相萃取光谱技术中,实现了猪肉中抗生素左氧氟沙星[19]的快速检测。

创业教育最早兴起于20世纪50年代的美国。随着知识经济的迅速发展,创业教育作为一种全新的教育理念和教育模式越来越受到各个国家的关注和重视。1989年,联合国科教文组织正式提出“创业教育”的概念并将其称为“第三本护照”,赋予其与学术教育、职业教育同等重要的地位。随后,创业教育逐渐走进我国高校的视野。2002年,教育部确立9所高校为创业教育试点院校。在此带动下,国内各高校纷纷推进创业教育实践和研究探索。但据新华网一份调查显示,到2011年,大学生创业比例不到1%[1]。由此可见,我国大学生创业教育仍存在很多不足,尚未形成适合时代发展和中国国情的创业教育体系。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

Evolution 220紫外-可见分光光度计(赛默飞世尔科技有限公司); SHB三循环泵真空泵(上海卫铠水仪器设备有限公司); 超声波清洗器(上海声彦超声仪器有限公司); DZF-6020真空干燥箱(上海予英仪器有限公司); 实验用水为超纯水(≥18.2 MΩ·cm,SARTORIUS arium611DI,Germany)。

称取活化好的硅胶,加入100 mL甲苯、 10 mL KH-570,在氮气保护下110℃回流12 h,产物依次用甲苯、甲醇、丙酮洗涤过滤,在60℃条件下真空干燥过夜,得到表面硅烷化偶联剂的硅胶[6]

分别对观察组和对照组在治疗前后的血压水平进行测量比较;比较两组在治疗过程中发生心血管时间的概率(心血管事件主要包括心力衰竭、心绞痛、心肌梗死),以及患者各项症状是否有明显改善[2]。

本实验利用所制备的印迹聚合物代替膜材料,进行固相萃取光谱检测。设计了专门的富集分离和光谱检测装置,如图1所示,此装置含有能够截留吸附材料的富集模块5,模块上下有通道孔1和2,用于吸附材料的填装和样品溶液的流入和流出。在真空或压力的作用下,样品溶液通过富集模块5上侧的孔道1流过吸附材料,进行富集和分离,滤液通过下方的孔道2流出。此装置的上下端均用反光铝片3、4进行封装,侧面使用铝箔进行封装,保证整个装置不漏光。富集后,在富集端直接测定漫反射紫外光谱。

2.2 硅胶活化与硅烷化

其中,C0为吸附前左氧氟沙星的初始浓度(mg/L); Cx为吸附后左氧氟沙星的平衡浓度(mg/L); V为溶液的体积(mL); m为聚合物质量(g)。

实验方法:如图1所示,在两个支撑物A、B的上方放一块弹性演示板,当中间不放重物时,可以看到弹性演示板平直无弯曲。当用手在弹性演示板的中间用力下压时,可以看到弹性演示板的中部明显向下弯曲。这可以形象地说明压在木板上的力是压力。然后在弹性演示板的中间放一重物,可以得到同样的效果。所以,压力与重力在本质上是不同的。

称取模板分子0.1852 g(0.5 mmol)和功能单体MAA 0.1812 g(2 mmol)溶于50 mL甲醇-甲苯(9∶1, V/V)混合溶剂中,超声30 min,静置过夜。加入1 g硅烷化硅胶、交联剂EDMA 10 mmol(2.0435 g)、引发剂AIBN 30 mg,反复充氮排氧后密封,60℃保温并在磁力搅拌下反应24 h,将产物过滤,并用甲醇洗涤。用甲醇-乙酸(9∶1, V/V)索氏提取,除去模板分子,直至提取液中未检测到左氧氟沙星的信号为止(采用紫外可见分光光度法检测左氧氟沙星)。将得到的MIP用丙酮沉降以及甲醇洗涤后,过滤,60℃条件下真空干燥12 h,获得左氧氟沙星MIP。合成非分子印迹(NIP)的过程与MIP过程相同,只是不加模板分子。

2.3 左氧氟沙星分子印迹聚合物(MIP)的制备

(2)外网门户。主要实现对外门户的信息发布与展示,包括集团信息,组织架构、新闻公告等,实现门户信息的动态发布。

2.4 聚合物的表征

2.4.1 吸附动力学曲线的测定 准确称取MIP 20 mg至10 mL左氧氟沙星溶液的离心管中,室温下分别振荡5、10、20、40、80和100 min,离心,取上清液,用紫外可见分光光度计测量上清液的浓度。按照公式(1)计算吸附量Q(mg/g)

Q=(C0-Cx)V/m

(1)

称取硅胶10 g于250 mL圆底烧瓶中,加入150 mL 10% HCl, 110℃搅拌12 h,用超纯水洗至中性,在120℃下真空干燥12 h,以增加硅胶表面的羟基数目,并除去硅胶表面的杂质。

2.4.2 吸附等温线的测定 准确称取20 mg MIP至装有10 mL左氧氟沙星溶液的离心管中,室温下振荡10 min,离心,取上清液,用紫外可见分光光度计测定吸附后上清液的浓度。NIP重复上述步骤。根据吸附前后溶液中左氧氟沙星的浓度计算MIP及NIP的吸附量。印迹因子是评价分子印迹特异性的重要参数,按照公式(2)计算:

α=QMIP/QNIP

(2)

猪肉样品购于本地超市,称取10 g于50 mL烧杯中,加入10 mL磷酸盐缓冲溶液(pH=7)作为提取液,超声10 min后,3000 r/min 离心5 min,上清液移至另一烧杯中,向残渣中加入10 mL磷酸盐缓冲液(pH =7),重复上述操作1次,合并上清液。LC-C18固相萃取柱依次用2.0 mL的甲醇、磷酸盐缓冲液淋洗活化,取上清液进行上样,用10 mL甲醇洗脱2次。收集洗脱液于50 mL离心管中, 备用。实际样品猪肉中未检测出左氧氟沙星,向猪肉样品中添加2、5和9 mg/L的左氧氟沙星,测定回收率。

2.4.3 吸附选择性的测定 准确称取20 mg MIP,分别加入10 mL 100 mg/L的左氧氟沙星、恩诺沙星、四环素标准溶液,室温下振荡4 h,离心,测上清液浓度。同样处理NIP。根据公式(1)计算各自吸附量。用分配系数KD、选择性系数 k和相对选择性系数k'考察聚合物的吸附特异性:

KD = Qe/Cek=KD氧氟沙星/KDik' = kMIP/kNIP

其中,Qe(mg/g) 为平衡吸附量,Ce(mg/mL) 为吸附平衡时上清液中左氧氟沙星等的浓度,KDKDi 分别为氧氟沙星和竞争分子的分配系数,kMIPkNIP分别为MIP和NIP的选择性系数。

2.5 猪肉样品的提取与净化

其中α为印迹因子; QMIP为MIP平衡时的吸附量(mg/g); QNIP为NIP平衡时的吸附量(mg/g)。

2.6 分子印迹固相萃取光谱的检测

图1 分子印迹固相萃取-在线漫反射检测装置图 1.样品溶液输入端; 2.样品溶液输出端; 3.上层反光片; 4.下层反光片; 5. 富集分离模块; 6.分子印迹聚合物。 Fig.1 Molecular imprinted solid phase extraction-online diffuse reflectance detection device 1. Sample solution input end; 2. Sample solution outflow end; 3. Upper reflective sheet; 4. Lower reflective sheet; 5. Enrichment separation module; 6. Molecular imprinted polymer (MIP).

HCl、甲醇(永华科技(江苏)有限公司); 硅胶(200~300目,上海盛亚化工有限公司); 甲苯、丙酮(国药集团化学试剂有限公司); 甲基丙烯酸(MAA, 上海凌峰化学试剂有限公司); 乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA, 日本东京化成工业株式会社); 偶氮二异丁腈(AIBN)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、乙酸(上海晶纯生化科技股份有限公司)。

准确称取60 mg MIP装填于封装型富集分离装置中,富集20 mL不同浓度的左氧氟沙星标准溶液或猪肉样品洗脱液,将装置直接放置在紫外-可见漫反射吸收光谱仪上检测。

3 结果与讨论

3.1 表面印迹材料的表征

3.1.1 元素分析 活化硅胶和硅烷化硅胶的元素分析结果表明,活化硅胶表面的碳、氢元素含量均低于0.50%; 活化硅胶表面接枝KH-570后,碳、氢元素含量分别提高到9.79%和1.51%。表明硅烷化偶联剂KH-570已成功接枝到硅胶表面。

3.1.2 红外光谱分析 在活化硅胶的红外光谱图(图2)中,1103 cm-1的伸缩振动峰,973 cm-1的伸缩振动峰,3445和1635 cm-1的伸缩振动峰,表明硅胶经过酸活化后表面富含活性的羟基。由图2可见,羟基的相对强度明显减弱,973 cm-1 处的吸收峰消失,硅烷化后的的特征吸收峰在1721 cm-1。表面印迹聚合物MIP的红外谱图中,聚合物中酯基的不对称伸缩振动和对称伸缩振动吸收峰在1148 cm-1[19~21]

3.2 印迹聚合物对氧氟沙星的吸附性能

吸附动力学实验结果表明,在0~10 min,表面印迹材料对左氧氟沙星的吸附量迅速增加,并达到平衡。吸附时间明显快于以沉淀聚合方法制备的聚合物[23],这是由于表面印迹方法制备的聚合物的识别位点暴露在外面,因而MIP具有很快的传质和吸附速度。

为了培养高素质的档案管理专业人才,就需要加强政府档案管理信息化人员队伍建设。首先,我们应该引进一批复合型的档案管理人才,同时还需要加强对现有人员的培训,如档案管理人员的技能和专业基础理论的培训,信息技术的培训,现代化管理培训,技术培训,以及规范化的职业道德培训。使档案管理工作者的知识与技能能够得到不断更新,锻炼管理人员对信息技术运用的熟练程度,把他们所欠缺的信息化专业程度提升上去,从而使每个档案管理人员都能够适应不断发展的档案管理信息化建设

随着左氧氟沙星浓度的逐渐增大,印迹聚合物和非印迹聚合物的吸附量也逐渐增加(图3),当左氧氟沙星浓度大于800 mg/L后,印迹聚合物的吸附量已趋于平衡。说明在此浓度下,印迹聚合物对左氧氟沙星的吸附已经达到平衡,处于饱和状态,吸附容量为56.33 mg/g。在相同浓度下,MIP的吸附量明显高于NIP的吸附量, 这是因为MIP中存在与左氧氟沙星空间结构、尺寸大小、结合位点完全匹配的孔穴,这些特异性的结合位点增强了左氧氟沙星与印迹聚合物的亲和性。而非印迹聚合物缺少特异性结合位点,对左氧氟沙星的吸附为非特异性的表面物理吸附,吸附容量为21.5 mg/g,吸附容量小。通过计算得出印迹聚合物的印迹因子为2.62。说明此印迹聚合物具有较高的特异性[24,25]

图2 傅里叶变换红外光谱:(a) 活化硅胶,(b)硅烷化硅胶,(c)分子印迹聚合物 Fig.2 Fourier transform infrared (FT-IR) spectra of (a) activated silica gel, (b) KH-570 modified silica gel, and (c) MIP

图3 聚合物的吸附等温线 Fig.3 Adsorption isotherms of polymers. NIP, non-imprinted polymer

3.3 印迹聚合物的选择性能研究

在相同的初始浓度下,印迹聚合物对左氧氟沙星的吸附量远大于四环素和恩诺沙星,说明此印迹聚合物对左氧氟沙星具有良好的识别力。MIP对于四环素和恩诺沙星的选择性系数 k分别为7.82和19.49, MIP相对NIP的相对选择性系数 k'分别为1.05、1.36,以上结果说明,MIP对左氧氟沙星具有良好的吸附能力(图4)。

3.4 印迹聚合物在固相萃取光谱检测中的应用

将左氧氟沙星分子印迹聚合物材料装填在图1的装置中,富集不同浓度的左氧氟沙星标准溶液,富集后直接放置在紫外-可见漫反射吸收光谱仪上检测光谱,检测波长为297 nm,图5是标准曲线图。线性方程为A=0.0496C+0.2412,R2=0.9924,线性范围为0.25~9.0 mg/L,其中C为左氧氟沙星的浓度(mg/L),A为左氧氟沙星/甲醇溶液在297 nm下的吸光度值, 检出限为0.24 mg/L(3σ)。对猪肉样品中左氧氟沙星进行了检测,结果见表1。 左氧氟沙星在猪肉样品中的加标回收率为89.1%~92.0%,>RSD为3.4%~7.9%(n=3)。国标方法采用液相色谱-质谱法检测左氧氟沙星,步骤繁琐、仪器要求高[26],本方法简单快速、易于操作、成本低、便于携带,有望应用于大量样品的现场快速筛查。

图4 左氧氟沙星、四环素、恩诺沙星在MIP和NIP上的吸附量 Fig.4 Selective adsorption of MIP and NIP towards levofloxacin, etracycline and enrofloxacin

图5 左氧氟沙星分子印迹聚合物固相萃取-在线漫反射检测标准曲线 Fig.5 Standard curve of levofloxacin molecularly imprinted polymer solid phase extraction-online diffuse reflectance detection

表1 采用本方法测定猪肉样品中左氧氟沙星

Table 1 Determination of levofloxacin in pork by the proposed method

样品Sample加标量Added(mg/kg)测得值Measured(mg/kg)回收率Recovery(%)RSD(%,n=3)猪肉Pork43.689.14.9109.292.07.91816.189.63.4

4

本研究合成了硅胶表面左氧氟沙星分子印迹聚合物,其对左氧氟沙星有较强的吸附能力,吸附量为QMIP=56.33 mg/g,在10 min内接近饱和吸附,具有快速富集的能力。将所合成的左氧氟沙星分子印迹聚合物与固相萃取光谱技术相结合检测左氧氟沙星,检出限为0.24 mg/L,对猪肉样品进行检测,加标回收率在89.6%~92.0%之间,RSD为3.4%~7.9%,可满足实际分析要求。本方法简单、快速,灵敏度高, 选择性好,为食品中抗生素的快检提供了一种新方法。

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《分析化学》 2018年第05期
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