磁性氧化石墨烯纳米复合材料制备及其在食品安全检测中的应用

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近年来食品安全事故频发,引起了社会的广泛关注,因此食品安全检测成为热点问题之一。食品安全检测技术的工作重点在于测定食品中的有毒有害物质,所以,开发简单、快速、准确的食品安全检测方法具有重要意义。由于食品基体复杂且有毒有害物质浓度低,在测定前通常需要对样品进行预处理。磁性固相萃取是一种具有分离时间短、操作简单、萃取效率高等优点的预处理技术,引起研究者的广泛关注。在影响磁性固相萃取的诸多因素中,磁性固相萃取剂是关键因素之一。磁性氧化石墨烯纳米复合材料同时具有氧化石墨烯和磁性材料的优点,即在水溶液中良好的分散性、较大的比表面积和良好的磁分离性能。本文制备一系列磁性氧化石墨烯纳米复合材料,并将其应用于食品安全检测。研究内容包括:1.建立了磁性氧化石墨烯纳米复合材料(Fe3O4@SiO2-GO)为萃取剂,并联合HPLC分离分析利谷隆的新方法。用SEM、TEM和FTIR等对Fe3O4@SiO2-GO进行了分析表征。研究影响利谷隆萃取和洗脱的各种因素(萃取剂用量、pH、萃取时间、洗脱剂种类和洗脱体积等)。在最佳条件下,检测方法线性范围为0.008-0.120 μg mL-1,检出限(LOD)为0.001 μg mL-1,相关系数(R2)为0.9993,相对标准偏差(RSD)为1.9%(c=0.020μg mL-1,n=3)富集因子为14。该方法用于测定水果、蔬菜和水样中的利谷隆,回收率在92.5%-105.0%之间,结果令人满意。2.建立β-环糊精修饰的磁性氧化石墨烯纳米复合材料(β-CD-Fe3O4@SiO2-GO)为萃取剂,联合紫外可见分光光度法分离分析食品添加剂日落黄的新方法。通过扫描电镜、透射电镜和磁滞回线等对β-CD-Fe3O4@SiO2-GO进行表征。优化影响日落黄萃取和洗脱的因素,如萃取剂用量、pH、洗脱剂种类和洗脱时间。在最佳实验条件下,该方法的线性范围为0.2-10.0μgmL-1,相关系数(R2)为0.9969,检出限为0.04 μgmL-1,相对标准偏差为0.79%(c=1.0μg mL-1,n=3),富集因子为10。该方法可成功应用于测定饮料样品中的日落黄,回收率在94.8%-101.0%之间。3.制备了一种新型离子液体修饰磁性氧化石墨烯纳米复合材料(TEDAIL-Fe3O4@SiO2-GO),建立以该材料为磁性固相萃取剂,联合紫外可见分光光度法分离分析染料灿烂绿的新方法。用扫描电镜、透射电镜、红外光谱和振动样品磁强计对该材料进行了表征。研究影响灿烂绿萃取和洗脱的各种因素(萃取剂用量、pH、萃取温度、洗脱剂种类等)。在优化的实验条件下,方法的线性范围为0.05-1.0μg mL-1,检出限为0.01 μgmL-1,相关系数(R2)为 0.9960,相对标准偏差为 1.3%(c=0.40 μgmL-1,n=3),富集因子为5。应用该方法对水样中的灿烂绿进行测定,回收率在96.7%-102.5%之间。4.制备新型色氨酸离子液体修饰的磁性氧化石墨烯材料(TrpIL-Fe3O4@SiO2-GO)。以该材料为磁性固相萃取剂,联合高效液相色谱法建立了同时分析染料苏丹Ⅰ-Ⅳ的新方法。通过扫描电镜、透射电镜和振动样品磁强计对TrpIL-Fe3O4@SiO2-GO进行了表征。研究了影响萃取和洗脱灿烂绿的实验条件,如萃取剂种类、pH以及洗脱时间等。在选定的实验条件下,线性范围为0.01-0.50 μg mL-1,相关系数为0.9932-0.9985,检出限为0.001 μg mL-1,相对标准偏差为1.3%-4.3%(c=0.20 μgmL-1,n=3),富集因子为10。应用该方法测定辣椒和水样中的苏丹Ⅰ-Ⅳ,回收率在87.7%-110.6%之间,结果令人满意。同时研究了吸附机理,包括吸附动力学和热力学参数,吸附动力学和热力学参数结果相一致,表明该过程为化学吸附。5.制备一种新型金属有机骨架材料-磁性氧化石墨烯复合材料(Ni-MOF-Fe3O4@SiO2-GO)。建立 Ni-MOF-Fe3O4@SiO2-GO 为磁性固相萃取剂,联合 HPLC 测定农药氟环唑新方法。通过扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等对纳米复合材料进行了分析表征。优化了影响萃取和洗脱氟环唑的实验条件,如萃取剂用量、样晶体积和洗脱剂种类等。在选定的最优条件下,该方法的线性范围为0.01-2.00 μgmL-1,检出限为0.001 μg mL-1,相关系数为0.9989,相对标准偏差为3.6%(c=0.2 μg g-1,n=3),富集因子为15。该方法可成功应用于水果和蔬菜中氟环唑的测定,回收率在90.4%-112.2%之间。同时研究了吸附机理,吸附动力学和热力学参数结果相一致,表明该过程为化学吸附。
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