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设计的三维N掺杂磁性多孔碳球,通过微波辅助衍生和磁性固相萃取,对生物胺进行有效监测

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设计的三维N掺杂磁性多孔碳球,通过微波辅助衍生和磁性固相萃取,对生物胺进行有效监测

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作者单位:辽宁大学

发表期刊:Journal of Chromatography A

 

摘要

      本文通过简单的无模板自掺杂方法构建了新型的3D n掺杂磁性多孔碳球(3D N-MPCSs),然后将聚合物与Fe3+直接炭化,同时激活和磁化。首次将所设计的三维N- mpcs作为多功能(提取和磁选)吸附剂用于微波衍生化和磁固相萃取,其具有较大的比表面积、介孔结构、球形形貌和N/O杂原子的掺入,表现出良好的萃取能力。此外,当微波辅助衍生化与磁固相萃取相结合时,萃取、衍生化和浓缩在135 s内同时完成。此外,该方法对微量生物胺(BAs)的检出限低(0.059 ~ 0.073 ng mL−1),增强因子高(333 < EFs < 382)。加标回收率为92.3 ~ 108.8%,相对标准偏差< 5.9%。总体而言,开发了一种简单、快速、高效、灵敏的食品样品中BAs分析方法,为食品安全的常规检测提供了依据。

 

1. 简介

       生物胺(BAs)是在饮料和发酵食品[1]中常见的具有生物活性的有机碱,它是由食品[2]中微生物将氨基酸脱羧和醛酮转化为胺而产生的。BAs被认为是食品质量和新鲜度的指标,因为在食品腐败[3]的受控或微生物发酵过程中,BAs的含量通常会增加。尽管BAs在包括正常细胞生长发育[4]在内的生理学中发挥着重要作用,但在食品中高浓度的BAs对人类健康和食品安全[5]有潜在的危害。因此,建立一种快速、绿色、灵敏的方法对饮料、啤酒样品中的生物碱进行定量分析显得尤为重要。迄今为止,高效液相色谱- uv法具有选择性高、灵敏度高、样品处理简单等优点,是测定BAs[6]的首。选技术。但BAs检测[7]存在BAs检测浓度低、样品基质复杂、发色团不够等技术难点。因此,样品预处理和衍生化是BAs[8]准确、灵敏测定的两个关键步骤。一般采用高效液相色谱法测定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],耗时、繁琐,不符合绿色经济化学[12-15]。为了克服这些缺点,选择合适的吸附剂,建立快速、绿色的萃取、衍生化和富集方法是非常重要的。近年来,微波加热技术因其处理时间短、能耗低而被广泛应用于衍生化或萃取,成为替代传统加热的可行方法[16-18]。这种策略基本上是绿色经济化学,因为它可以通过更清洁的处理来提高效率和防止废物的产生。本文建立了微波辅助衍生(MAD)-磁性离子液体微萃取法对不同食品样品[19]中的BAs进行分析。萃取、衍生化、预浓缩连续90秒。但溶剂微萃取法存在富集系数低、分散溶剂消耗大、回收过程质量损失大等缺点。因此,微波辐射与磁性固体吸附剂相结合的微萃取方法可能为钡的提取和衍生化提供一个很好的选择。目前,以磁性材料为基础的磁固相萃取(MSPE)因其增强的富集萃取能力[20]而受到广泛关注。磁性碳材料具有比表面积高、吸附能力强、化学稳定性好、磁选能力强等固有优势,得到了广泛的应用[21,22]。与磁性碳纳米管、磁性碳纳米纤维、磁性石墨烯等磁性碳材料相比,磁性多孔碳球(MPCSs)结合了多孔碳材料和球形胶体的优点(优异的流动性和分散性),从而丰富了多孔碳材料本已广泛的优势[23,24]。传统的mpcs制作方法通常需要复杂的模板方法,这可能会增加成本,使制作过程复杂化。此外,萃取/吸附过程需要10-20分钟,甚至更长[25]。此外,mpcs中有意掺杂的杂原子,如带负电荷的N原子,由于BAs[26]中氨基(- nh2或- nh-)的存在,也有利于通过氢键(h键)提高BAs的吸收。因此,开发具有上述综合特点的mpcs的简单制造策略和开发快速的MSPE是迫切和具有挑战性的。本文采用无模板自掺杂的方法,在Fe3+存在下直接炭化聚合物,设计并制备了一种新型多功能三维N自掺杂磁性多孔碳球(3D N- mpcss)。首次以3D N-MPCSs为吸附剂,建立了同时耦合MSPE (MAD - MSPE)测定BAs的方法。本工作的目的是制备新型多功能吸附剂,简化分析步骤,提高灵敏度。采用Box-Behnken设计对mspe参数进行优化。该方法已成功地应用于实际食品样品的分析。

 

仪器

       实验使用祥鹄电脑微波催化合成/萃取仪(XH-100B,北京祥鹄科技发展有限公司,中国)。采用扫描电子显微镜(SEM,日立SU8000,日本)、x射线粉末衍射仪(XRD, Bruker D8衍射仪,德国)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR, Nicolet FT-IR 5700,美国)、激光共聚焦显微喇曼光谱仪(Raman, HORIBA, LabRAM XploRA,法国)和自动气体吸附分析仪(BET, Quantachrome ASIQC,美国)对制备的样品进行表征。采用HPLC(日本东京Simadzu仪器制造公司)进行定量分析。

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结论

       综上所述,我们开发了一种新的、绿色的、节能的方法来分析橙汁和啤酒样品中的BAs,即基于3D n - mpcss的MAD-MSPE结合HPLC。简单热解法制备的三维N- mpcs具有比表面积大、介孔结构、球形形貌和N/O的加入等优点,使其具有优良的吸附性能。采用基于三维N-MPCSs的mspe对实际样品进行了分析,结果表明,萃取回收率和精密度均较好。


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