膜保护共价有机骨架LZU1萃取牛奶中的雌激素

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雌酮(E1)、雌二醇(E2)和雌三醇(E3)属于内源性激素,具有促进动物生长、提高产奶量等作用,在畜牧业中被广泛滥用,从而通过食物链进入人体内,诱发性早熟、生殖功能障碍等疾病。牛奶作为日常生活的重要食物之一,是人体接触雌激素的重要来源,因此,其安全检测对人体健康饮食具有重要意义。然而,牛奶基质复杂且雌激素在牛奶中含量较低,分析检测前需要进行萃取等预处理。吸附剂是影响萃取效果的重要因素,共价有机骨架(COFs)是一种晶型多孔聚合物,具有比表面积大、稳定性高等优点,使其具有作为高效吸附剂的潜力。本文以E1、E2和E3为研究对象,基于COF-LZU1制备了膜保护直接浸入式固相微萃取(SPME)纤维和磁固相萃取(MSPE)吸附剂,并与气相色谱(GC-FID)和高效液相色谱(HPLC-FLD)结合,建立富集检测牛奶中三种雌激素的方法。主要研究内容及结果如下:(1)以不锈钢丝为基材,利用Nafion通过涂覆法制备基于COF-LZU1的SPME纤维(COF-LZU1/Nafion),结合具有分子截留特性的透析膜,建立了膜保护直接浸入式SPME的预处理方法,并与GC-FID结合检测牛奶中的E2。利用扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、N2吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等手段对COF-LZU1材料和自制的COF-LZU1/Nafion纤维进行表征。通过优化萃取条件和衍生化条件,建立了E2的检测方法。该方法的检出限(LOD,S/N=3)和定量限(LOQ,S/N=10)分别为0.8μg/L和2.5μg/L,日内、日间以及纤维间的相对标准偏差分别为5.3%、7.7%、8.3%。COF-LZU1/Nafion纤维循环使用160次后,萃取效率仍在90%以上。与其他纤维进行比较,自制纤维COF-LZU1/Nafion对E2的萃取效率分别是裸不锈钢丝、PDMS/DVB和PDMS纤维的22.1、8.4、3.6倍。通过进行三水平(30、100、500μg/L)加标回收实验结果显示回收率为77.3%~108.3%,相对标准偏差小于9.7%。(2)通过溶剂热法合成Fe3O4磁性纳米颗粒,以原位生长的方式在其表面生长COF-LZU1,制备磁性吸附剂(Fe3O4@COF-LZU1),开发膜保护MSPE的预处理方法,结合HPLC-FLD建立E1、E2和E3的富集和检测方法。通过XRD、FT-IR、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、能量色散X射线光谱(EDX)和N2吸附等对合成的Fe3O4@COF-LZU1进行表征。实验优化了萃取条件和洗脱条件,测定了吸附剂的循环使用性能,并对吸附动力学进行研究,同时对吸附机理进行了初步探索。该方法的LODs和LOQs分别为0.01~0.15μg/L、0.06~0.80μg/L。批内、批间和中间精密度分别小于7.3%、9.1%和7.1%,吸附剂重复使用10次后萃取效率仍在90%以上。吸附行为符合准二级动力学,属于化学吸附,Fe3O4@COF-LZU1与目标物之间存在氢键及π-π共轭作用。通过进行三水平(10、50和100μg/L)的加标回收实验,回收率为77.3%~112.1%,相对标准偏差小于9.0%。本文研究发现COF-LZU1对三种雌激素具有高效的萃取效率,使用的透析膜能有效将蛋白质等大分子物质截留在膜外,极大程度降低了基质干扰。所建立的两种方法绿色环保且具有较好的重复性和重现性,并已成功应用于牛奶样品中三种雌激素的富集检测。这对复杂基质样品中分析物的富集检测提供了有效且通用的方法。
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