基于石墨烯材料的黄曲霉毒素液相色谱检测方法研究

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黄曲霉毒素是一类由真菌(主要为黄曲霉菌和寄生曲霉菌)产生的高毒次生代谢产物,以高毒性和强致癌性著称,早在1993年黄曲霉毒素B1就被世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的癌症研究机构认定为1类致癌物。自然界中,黄曲霉毒素的产毒菌株分布广泛,因此,黄曲霉毒素广泛存在于玉米、花生、大米、植物油脂等农产品中,严重威胁农产品消费安全。近年来,世界各国设置了严格的限量标准来保障农产品质量安全,对黄曲霉毒素检测方法的要求也越来越高。因此,新型快速的黄曲霉毒素检测方法研究就变得尤为重要。在众多黄曲霉毒素的分析方法中,样品前处理仍然被认为是整个分析过程里,一个非常重要且需要重点研究的环节,尤其是对于复杂样品,它甚至成为制约整个分析过程的决定性因素。农产品中黄曲霉毒素的含量极低,加之很多农产品含油量高,基质复杂,这些都进一步增加了前处理的难度。本研究针对以上迫切需要解决的样品前处理难题,将新型纳米材料——石墨烯及其衍生物应用于黄曲霉毒素的检测研究中,并建立了基于新材料萃取的黄曲霉毒素液相色谱检测方法,为农产品中黄曲霉毒素污染监测提供了技术支撑。本论文的主要研究内容和创新点如下:1.成功研制出三种石墨烯纳米材料,并对其形貌和结构进行分析。以石墨粉为原料,经化学氧化制备出氧化石墨烯,合成的氧化石墨烯呈绸缎状,厚度在0.8~1.1nm之间,片层大小在0.1~2μm之间。进一步通过两种合成方式,制备出氧化石墨烯-二氧化硅复合材料,SEM分析表明,氧化石墨烯被成功包覆在二氧化硅纳米颗粒上,并将小颗粒的二氧化硅颗粒聚集,一定程度上起到粘合剂作用。通过在氧化石墨烯的分散溶液中引入铁基前驱物,采用溶剂热法一步还原,制备出有磁性的石墨烯-四氧化三铁复合材料。XRD和SEM的结果表明,直径在100nm的四氧化三铁磁珠被均匀附着在了石墨烯的片层上。2.研究探明了氧化石墨烯对黄曲霉毒素B1的吸附性能,并建立了利用氧化石墨烯作为吸附剂的食用植物油中黄曲霉毒素B1脱除方法。研究发现,黄曲霉毒素B1在氧化石墨烯上的吸附平衡时间为4h,最大吸附容量为62.5ng/mg。氧化石墨烯不仅可以吸附黄曲霉毒素B1,还可以吸附黄曲霉毒素B2。氧化石墨烯对植物油脂样品中黄曲霉毒素的实际吸附率在97.8~98.8%之间,说明其可以用于实际植物油样品中黄曲霉毒素的脱除。3.通过优选氧化石墨烯,建立了基于氧化石墨烯萃取花生中黄曲霉毒素HPLC检测方法。新方法评价结果表明,四种黄曲霉毒素的检出限在0.08~0.65μg/kg之间,定量限在0.25~2.0μg/kg之间,在检测范围内表现出良好的线性相关性,相关系数在0.99217~0.99995之间,花生样品中四种黄曲霉毒素的加标回收率在85.1~100.8%之间,相对标准偏差在2.1~7.9%之间,证明本方法适用花生实际样品检测。4.创建了氧化石墨烯-二氧化硅复合材料的黄曲霉毒素SPE前处理技术,研究建立了与之配套的黄曲霉毒素HPLC检测方法,并成功用于大米和玉米粮油产品黄曲霉毒素检测中。新方法检测的四种黄曲霉毒素在0.5~50μg/kg的范围内均具有良好的线性,其相关系数在0.99956~0.99994之间,检出限在0.05~0.5μg/kg之间,定量限在0.2~2.0μg/kg之间。5.针对植物油基质粘性大,萃取材料固液相难分离的缺陷,成功建立了以石墨烯-四氧化三铁复合材料作为萃取材料的植物油中黄曲霉毒素MSPE的前处理方法与配套HPLC检测方法。该方法黄曲霉毒素B1的检测范围在0.85~51μg/kg之间,检出限为0.85μg/kg;黄曲霉毒素B2的检测范围相对较大,在0.22~66.99μg/kg之间,检出限为0.22μg/kg。方法中黄曲霉毒素B1和B2的定量限分别为2.64μg/kg和0.66μg/kg。
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