陶涌 張玉霞 劉宇
孔雀石綠(malachite green,MG),又名堿性綠,是一種帶有金屬光澤的三苯甲烷類工業(yè)染料,常用來預防和治療魚類外部真菌和寄生蟲感染,曾廣泛應用于水產養(yǎng)殖業(yè)中。由于孔雀石綠具有潛在的致癌、致畸、致突變的作用,美國早在1993年已將孔雀石綠列為優(yōu)先研究的致癌性化學物質,我國在農業(yè)行業(yè)標準《NY5071- 2002無公害食品魚藥使用準則》中也將孔雀石綠列為禁用藥物。然而,由于沒有低廉有效的替代品,孔雀石綠在水產養(yǎng)殖中的使用屢禁不止。目前國內外對孔雀石綠的檢測多采用高效液相色譜、高效液相色譜-質譜聯用等方法,這些方法檢測過程繁瑣,對檢測儀器和檢測人員要求較高,且需要對樣品進行排除干擾和分離富集等復雜的前處理工作,不利于現場應用??兹甘G殘留對自然系統(tǒng)和人類健康的潛在危險越來越受到人們的重視,對其進行有效跟蹤、監(jiān)測非常必要。因此,建立簡便、快速的分析方法對孔雀石綠殘留具有重要的意義。
本文結合分子印跡技術(Molecularly imprinted polymer,MIP)和固相微萃取技術(Solid- phase Microextraction,SPME)的優(yōu)點,在MIP- SPME中引入電場作為新的作用力,發(fā)展了電吸附-分子印跡固相微萃?。‥E- MIP- SPME)樣品前處理聯用技術。設計聯用萃取技術裝置,以自制的孔雀石綠(malachite green,MG)MIP- SPME涂層研究EE- MIP- SPME技術的萃取條件和萃取性能,建立MIPMG- SPME/HPLC聯用分析方法,實現復雜生物、環(huán)境樣品中孔雀石綠殘留的痕量分析。
孔雀石綠(MG,分析純),隱性孔雀石綠(LMG,分析純)購于國藥基團化學試劑有限公司。色譜純乙腈和甲醇購自美國Sigam公司。商品化的固相微萃取纖維(100 μm,PDMS涂層)購自美國Supelco公司。
MIPPy- MWCNTs/Pt纖維制備及EE- MIPSPME實驗在恒電位儀上完成。首先將拋光打磨后的Pt絲和不銹鋼絲,插入多壁羧基碳納米管(MWCNTs- COOH)的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)分散液中,Pt絲為正極,不銹鋼絲為負極,施加35 V電壓,Pt絲在溶液中停留大約5S后拔出。重復上述操作,以增加碳納米管在Pt絲上的聚合厚度,最終將Pt絲放入紅外干燥箱,干燥得到MWCNTs/Pt纖維。將制備好的纖維作為正極,不銹鋼絲作為負極,飽和甘汞電極做參比電極,在吡咯-孔雀石綠(PPyMG,0.05 mol/L)混合溶液中進行電聚合反應。在0.95 V的電壓下,聚合反應40min。在碳納米管表面形成以孔雀石綠為模板分子的分子印跡聚吡咯纖維(MIPPy- MWCNTs/Pt)。
將MIPPy- MWCNTs/Pt纖維為工作電極、不銹鋼絲為對電極、飽和甘汞電極為參比電極。于20mL小瓶中加入15mL不同濃度的MG溶液,在工作電極施加一定電壓,攪拌下萃取。萃取完成后,纖維用400 μL的2%乙酸的甲醇-水溶液(v/v=8:2)解吸,取20 μL解吸液進行液相色譜分析。
色譜條件:在室溫條件下進行,Zorbax XDB- C18反相色譜柱(250 mm×4.6 mm×5μm),流動相為醋酸/醋酸銨(50 mmol /L,pH為4.5):乙腈=40:60 (V/V),流速1.0 mL/min,紫外檢測波長608 nm,進樣量為20 μL。
以自制孔雀石綠MIPPy- MWCNTs/Pt纖維研究了EE- MIP- SPME方法的萃取條件,如聚合物配方、施加電壓、萃取時間、解吸溶劑和時間、萃取溶劑、鹽濃度等。在電場作用下,吸附劑與吸附質之間的各種作用力得到增強,使得吸附劑的吸附能力增強。通過在SPME纖維上施加電壓改善固定相的吸附特性,實現對目標物質的增強吸附。因此,施加電壓的大小是影響萃取過程的關鍵因素。實驗分別比較了在EE- MIP- SPME、MIP- SPME和SPME不同模式下對不同濃度MG的水溶液的萃取效率。結果如圖1所示:EE- MIP- SPME、MIP- SPME的萃取量隨著樣品濃度的增加而增加,EE- MIP- SPME對MG具有更高的萃取能力,特別是在低濃度范圍內具有更明顯的促進作用。采用萃取時間為60 min,樣品溶液1μmol/L,考察了施加電壓對孔雀石綠MIP涂層萃取性能的影響。電壓在0~0.8V時,隨著電壓的增加,孔雀石綠的萃取量逐漸增大;當電壓超過0.8V以后,MG萃取量迅速降低,結果如圖2所示。
為了驗證所制備的孔雀石綠M IPPyMWCNTs/Pt萃取纖維的選擇性吸附效果,實驗選取孔雀石綠的結構類似物結晶紫(CV)和非結構類似物蘇丹紅II(Sudan II)兩種對照物,同時用MIPPy- MWCNTs/Pt與NIPPy- MWCNTs/ Pt(非分子印跡吡咯聚合物)作為固相微萃取纖維,在最優(yōu)萃取條件下,進行EE- MIP- SPME萃取實驗。如圖3所示,與 NIP 萃取纖維相比,MIP萃取纖維對MG及其結構類似物CV具有更高的萃取效率,這表明MIP萃取纖維對模板分子及其結構類似物具有很好的選擇,而對非目標分子的識別較低。目標物質在 MIP 和NIP 萃取纖維上吸附能力的不同,可能是由于他們在孔徑、形狀及與分析物間功能基團之間的不同造成。
本實驗方法在最優(yōu)萃取條件下,通過EEMIP- SPME聯用液相色譜(HPLC),對MG,CV混合水溶液的檢出限和線性范圍進行了考察。實驗結果顯示:在不同濃度水平上隨著目標物濃度增加,EE- MIPPy- SPME對兩種物質的吸附效率,在1- 500 μg/L范圍內,均呈現較好的線性關系,相關系數r分別0.9996和0.9958,檢出限為:MG 1.55 μg/L,CV 1.47 μg/L。
為了證實所建立的實驗方法具有潛在應用價值,我們將該方法用于加標魚池水和魚肉樣品中孔雀石綠殘留的分析,圖4顯示的分別是自制MIP萃取纖維在SPME和EE- MIP- SPME模式下對加標魚池水樣萃取后得到色譜圖??梢钥闯觯翰捎肕IP纖維SPME萃取,目標物峰高要比NIP纖維的高(圖4c,4d)。圖4e是在MIP纖維上施加直流電壓后萃取得到的色譜圖,得到的峰面積進一步增大。兩種實際樣品的加標回收率分別為87.7%- 108.7%和85.7%- 103.2%,相對標準偏差(RSD)為1.2% - 9.6%和4.6% -8.3%。實際樣品中目標分子的高回收率和低干擾性,表明本實驗建立的EE- MIP- SPME方法具有較高的選擇性,以孔雀石綠為模板,自制的MIPPy- MWCNTs/Pt萃取纖維具有良好的吸附性能。歐盟法律規(guī)定動物源食品中孔雀石綠的殘留量不得超過 2 μg/kg,因此本研究建立的方法能夠適用于監(jiān)測復雜食品樣基質中痕量孔雀石綠殘留的含量。
1: MG;2: CV;a:魚池水樣品直接進樣;b:經商品化SPME萃??;c:經NIP纖維SPME萃?。籨:經MIP纖維-SPME萃取;e:經EE-MIP-SPME萃取的加標樣品
項目基金:湖南省食品藥品監(jiān)督管理局食品藥品安全科技項目(湘食藥科R201720)。