Scholl偶联型聚合物的合成及其在线萃取食品中生长调节剂的应用研究

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外源污染物与功能性成分检测对食品安全分析具有重要意义。样品前处理作为食品分析过程的关键,直接影响检测结果的准确性和可靠性。在线固相萃取(online SPE)相比于传统的离线方法,具有溶剂消耗少、人为误差小及精密度高等优势。作为online SPE的核心部件,在线固相萃取柱及其填料对分析方法的准确度、精密度与可靠性起决定性作用。Scholl偶联聚合物(SMP)因其结构稳定且制备简便,已广泛用于气体储存、多相催化、吸附分离等领域。本论文以发展新型功能化SMP材料及其在线固相萃取性能研究为目标,利用乙酰氨基水解、醛/胺脱水缩合等后修饰方法,突破制约功能化SMP材料的制备难题,设计合成了2例具有不同孔道结构和功能基团的新型SMP材料,分别实现了对豆芽生长调节剂和植物源食品中油菜素内酯的高效吸附,探究了功能化设计策略与吸附效率之间的内在关系,为构筑具有特定吸附功能的SMP材料提供了实验方法和理论依据。本论文包括3部分:
  1、介绍了Scholl偶联型聚合物的研究进展,并综述了生长调节剂的常用检测技术及样品前处理方法,同时对本课题研究背景、意义、内容及创新点做了概括。
  2、以廉价易得的乙酰苯胺为单体,在AlCl3催化下合成了微米级乙酰氨基Scholl偶联型聚合物(SMP-1),进一步在在酸性条件下将乙酰氨基水解,得到氨基Scholl偶联型聚合物(SMP-2)。SMP材料的结构与形貌通过傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、N2吸附-脱附实验、固体13C NMR以及元素分析等手段进行了表征确认。选用豆芽中吲哚乙酸、吲哚丁酸、萘乙酸、噻苯隆、4-氯苯氧乙酸和2,4-二氯苯氧乙酸六种典型生长调节剂为目标底物,详细研究了SMP材料的吸附行为。通过实验发现,SMP-2的萃取能力优于SMP-1、C18和SAX等填料。将SMP-2填充于online SPE柱并详细优化了在线萃取条件,包括样品溶剂种类、样品溶液pH值、解吸附溶剂、吸附流速、解吸附流速。在最优条件下,建立了上述生长调节剂的SMP-2-online SPE-HPLC检测方法。该方法在0.01-500μg kg?1内线性良好,相关系数R2≥0.9915,检测限≤20.2ng kg?1,定量限≤67.3ng kg?1,精密度RSD范围为1.3-7.3%。与文献方法相比,该方法可以将检测限降低17倍以上。加标回收率在86.0-109.1%,RSD≤9.8%,证明了样品基质对SMP-2-online SPE-HPLC的影响很小,建立的方法适用于豆芽中6种生长调节剂的高灵敏分析。
  3、以提高SMP材料对邻二醇类食品功能性成分的选择性吸附为目标,基于硼酸官能团与顺式二羟基化合物的可逆共价结合原理,在第2章研究工作的基础上,以苯胺为单体,采用Scholl偶联反应及醛/胺脱水缩合接枝功能化,合成了亚胺桥联芳香硼酸功能化Scholl偶联型聚合物(SMP-4)。SMP材料的结构与形貌通过傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜及N2吸附-脱附实验等进行了表征确认。选用植物源食品中芸苔素内酯、24-表油菜素内酯、28-表高油菜素内酯三种邻二醇类功能性成分为目标底物,详细研究了SMP材料的吸附行为。通过实验发现,SMP-4对3种目标底物的平衡吸附时间均小于5min,饱和吸附量均大于72.4mg g?1。采用密度泛函理论、动力学吸附、等温吸附等研究了SMP-4对3种芸苔素内酯的吸附机理。结果表明,SMP-4的高吸附容量与较短的吸附平衡时间主要源于硼亲和作用及静电作用。将SMP-4填充于online SPE柱,并采用Box-Behnken设计详细优化online SPE实验参数。在最优online SPE条件下,建立了3种芸苔素内酯的SMP-4-online SPE-HPLC-MS/MS检测方法。该方法在0.1-500pg mL-1内线性良好,相关系数R2≥0.9970,检测限≤0.070pg mL-1,定量限≤0.210pg mL-1,精密度RSD范围为3.1-8.7%。利用该方法对15种植物源食品中的目标油菜素内酯进行分析,发现其种类和含量与植物所归种属以及食用部位有关。另外,SMP-4-online SPE-HPLC-MS/MS方法的回收率为90.3-109.3%且RSD≤9.7%,证明了样品基质对该方法的影响很小,建立的方法适用于油菜素内酯功能性成分的高灵敏分析。
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