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        磁性納米材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

        2020-09-10 22:03:53鄧子瓊
        食品安全導(dǎo)刊·下旬刊 2020年6期
        關(guān)鍵詞:氣相色譜法

        鄧子瓊

        摘 要:針對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè)中磁性納米材料的運(yùn)用展開分析,討論磁性納米材料的作用,分析磁性碳、有機(jī)小分子、離子液體的運(yùn)用,最后總結(jié)磁性納米材料應(yīng)用效果與啟示,以期為農(nóng)藥殘留檢測(cè)提供可行的檢測(cè)方法與技術(shù)。

        關(guān)鍵詞:磁性納米材料;農(nóng)藥殘留檢測(cè);氣相色譜法

        食品安全與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是當(dāng)前社會(huì)中人們關(guān)注的兩個(gè)重要問題,導(dǎo)致這兩個(gè)問題的原因之一便是農(nóng)藥殘留。針對(duì)農(nóng)藥殘留檢測(cè),以往主要是采用大型精密儀器,由專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)檢測(cè)工作,導(dǎo)致檢測(cè)方法在使用過程中受到資源與地區(qū)的限制。為了更好地完成農(nóng)藥殘留檢測(cè),磁性納米材料是現(xiàn)階段最為有效的檢測(cè)方法之一,在檢測(cè)速度、靈敏性等方面有極大的優(yōu)勢(shì)。下面圍繞磁性納米材料在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用展開討論。

        1 磁性納米材料的優(yōu)勢(shì)

        食品安全方面,農(nóng)藥使用量過大或者不合理均會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥殘留問題,直接影響到人體健康。目前比較常用的農(nóng)藥殘留檢測(cè)方法包括氣相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜法等,但是,有時(shí)檢測(cè)過程中的樣品基質(zhì)比較復(fù)雜,無法保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,同時(shí)還會(huì)增加農(nóng)藥檢測(cè)難度,需要對(duì)樣品展開預(yù)濃縮、富集、凈化處理。合理選擇樣品前處理技術(shù)有利于提高檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性、靈敏性,規(guī)避基質(zhì)影響[1]。例如固相萃取技術(shù)、液液萃取技術(shù)、固相微萃取技術(shù)等。其中,固相萃取技術(shù)最為常見,但是該技術(shù)方法操作比較復(fù)雜,還會(huì)消耗大量時(shí)間;液液萃取技術(shù)需要用到大量有機(jī)溶劑,環(huán)境友好度相對(duì)較低;固相微萃取技術(shù)盡管有較高的環(huán)境友好度,但是存在纖維易碎和吸附容量低的缺陷。

        基于此,磁性納米材料在以上幾種檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,屬于吸附劑固相萃取技術(shù),可在農(nóng)藥殘留檢測(cè)工作中運(yùn)用,只需磁性吸附材料,不需要用到萃取柱,可以直接將材料分散至樣品溶液中,完成目標(biāo)物的選擇、吸附與萃取,最終吸附效果更為理想。另外,利用外加磁場(chǎng)可以更高效率的完成吸附劑與樣品溶液的分離,以免離心和過濾等環(huán)節(jié)復(fù)雜,增加檢測(cè)難度。磁性納米材料無需大量有機(jī)溶劑,支持回收再利用,環(huán)境友好度高,也能夠節(jié)省成本,在農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域有非??捎^的應(yīng)用前景。

        2 農(nóng)藥殘留檢測(cè)中磁性納米材料的運(yùn)用

        2.1 磁性碳

        因?yàn)樘疾牧系纳锵嗳菪暂^好,化學(xué)穩(wěn)定性能高,比表面積較大,可以同時(shí)吸附多種有機(jī)物。所以,基于碳材料改性研制的磁性納米顆粒,是近一段時(shí)間農(nóng)藥殘留檢測(cè)的主要手段。比較常用的碳材料包括碳納米管、石墨烯等。

        第一,碳納米管力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性較好,在疏水作用下碳納米管可快速捕獲目標(biāo)物,并且將目標(biāo)物功能化作為一種吸附劑,在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用前景非常廣泛。另外,碳納米管與磁性納米粒子復(fù)合之后,可以作為磁性納米粒子,以原位沉積的形式存在于碳納米管上,利用物理吸附與化學(xué)鍵合的方式,實(shí)現(xiàn)碳納米粒子與碳納米管的嫁接。針對(duì)原位共沉淀法制備,需要用到苯氧羧酸類除草劑[2]。該除草劑的分離富集性能較好,可在谷物中苯氧羧酸類除草劑的分析中運(yùn)用,以保證檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性。通過官能團(tuán)、有機(jī)小分子等的嫁接,可以實(shí)現(xiàn)功能化處理。

        第二,石墨烯/石墨烯氧化物屬于雙面多環(huán)芳烴結(jié)構(gòu),在高度離域π電子共軛體系、超高比表面積下,共軛化合物親和力加強(qiáng),特別是芳香化合物。石墨烯氧化物具有離域π電子共軛系統(tǒng),還含有極性官能團(tuán)。利用π-π堆積、疏水作用等的影響,可以加強(qiáng)有機(jī)化合物的吸附力。在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中應(yīng)用該方法,建議采用共沉淀法制備磁功能化石墨烯(Mr GO),以西紅柿農(nóng)藥殘留檢測(cè)為例,針對(duì)其中涉及的氨基甲酸酯農(nóng)藥展開前處理,HPLC-UV測(cè)定檢出限數(shù)值,隨后利用真空冷灶干燥法進(jìn)行三維石墨烯水凝膠的制備,和GCMS聯(lián)用,實(shí)施機(jī)磷農(nóng)藥檢測(cè),對(duì)比發(fā)現(xiàn)改發(fā)方法具有較強(qiáng)的吸附力,可以在2 min內(nèi)完成所有目標(biāo)物的富集處理。濃縮因子更是達(dá)到500,重復(fù)使用次數(shù)超過35次。最后,針對(duì)三維磁性石墨烯納米復(fù)合材料進(jìn)行制備,將其作為MSPE吸附劑,在農(nóng)藥檢測(cè)中應(yīng)用得出LOD數(shù)值。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn),這一材料的比表面積較大,磁學(xué)性能良好。

        2.2 有機(jī)小分子

        有機(jī)小分子屬于功能化磁性納米材料的一種,在磁性納米粒子表面進(jìn)行有機(jī)小分子的嫁接,一方面可以結(jié)合不同目標(biāo)物選擇相應(yīng)的有機(jī)官能團(tuán),有利于加強(qiáng)吸附選擇性。另一方面,磁性納米粒子適用性提高,可以在各個(gè)水相與油相體系中得到運(yùn)用,并且保證穩(wěn)定性。比較常用的有機(jī)小分子包括雙硫腙、硅烷偶聯(lián)劑、月桂酸等,硅烷偶聯(lián)劑和磁納米粒子表面羥基發(fā)生作用,會(huì)發(fā)生脫水、脫醇反應(yīng),在磁性納米粒子的表面嫁接[3]。R1屬于活性功能集團(tuán),R2屬于具有可調(diào)控功能的納米顆粒,具有親水/疏水性。另外,檸檬酸油酸屬于有機(jī)酸,利用配位鍵在磁納米顆粒的表面修飾,用其開展檢測(cè)也是檢測(cè)農(nóng)藥殘留的有效方法。

        2.3 離子液體

        磁性納米材料中的離子液體也被稱作低溫熔融鹽,蒸汽壓較低,環(huán)境友好度高,可操作的溫度范圍較廣,并且具有溶解性好的優(yōu)勢(shì),所以可在農(nóng)藥殘留檢測(cè)分離分析工作中得到有效運(yùn)用。例如,可以采用多金屬氧酸鹽離子液體磁性納米雜化粒子,在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中快速完成富集處理,重復(fù)使用次數(shù)超過10次。

        3 磁性納米材料運(yùn)用效果

        磁性納米復(fù)合材料同時(shí)具備磁性納米粒子、功能性材料的優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在磁分離特點(diǎn)和吸附性能這兩個(gè)方面,是農(nóng)藥殘留檢測(cè)的有效方法。但是,人們對(duì)于食品安全與環(huán)境安全的關(guān)注度逐漸提升,越來越多的農(nóng)藥種類在市場(chǎng)中得到應(yīng)用,增加了樣品機(jī)制復(fù)雜性,同時(shí)也為農(nóng)藥殘留檢測(cè)提出了更為嚴(yán)苛的要求。所以,開發(fā)與使用準(zhǔn)確性高、靈敏性強(qiáng)的檢測(cè)方法非常必要。

        以磁性納米復(fù)合材料為前提,采用磁固相萃取技術(shù)可以解決以往樣品前處理技術(shù)的不足,結(jié)合磁性納米材料的實(shí)際應(yīng)用,得出以下幾點(diǎn)啟示:①因?yàn)閭€(gè)別磁性納米復(fù)合材料很容易受到樣品基體的影響,從而出現(xiàn)功能團(tuán)脫落、目標(biāo)物選擇性能低的現(xiàn)象,從而降低了萃取效率[4]。所以,要求在使用磁性納米材料之前,做好理化性質(zhì)的設(shè)計(jì),加強(qiáng)基體耐受性與吸附性。②當(dāng)前磁性納米復(fù)合材料在制備環(huán)節(jié)需要完成批量生產(chǎn),要求合成技術(shù)具備精準(zhǔn)性、可控性的特點(diǎn),可以保證合成材料批間重復(fù)性以及最終檢測(cè)結(jié)果重現(xiàn)性。③磁性納米復(fù)合材料的制備與應(yīng)用會(huì)直接影響環(huán)境質(zhì)量,導(dǎo)致二次污染。要盡可能避免使用有毒有害試劑,采用綠色合成方法。④針對(duì)吸附萃取條件進(jìn)行優(yōu)化,通過理論模擬和物理化學(xué)表征的方式深入探究吸附機(jī)理,從而充分發(fā)揮出磁性納米復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì),使其在農(nóng)藥殘留檢測(cè)領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

        4 結(jié)語

        綜上所述,在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中運(yùn)用磁性納米材料,一方面可以提高樣品富集、凈化處理效率,另一方面也可以保證檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性,盡可能規(guī)避基質(zhì)帶來的影響,通過多元化檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)化檢測(cè)環(huán)節(jié),節(jié)省檢測(cè)時(shí)間,對(duì)于今后農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用有重要的參考價(jià)值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]楊正興.農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留檢測(cè)中存在的問題與對(duì)策[J].農(nóng)家參謀,2020(11):31.

        [2]郭乾城.論農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全控制與農(nóng)藥殘留檢測(cè)技術(shù)[J].農(nóng)家參謀,2020(10):18.

        [3]趙芳,李為琴,段江蓮,等.量子點(diǎn)傳感器在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品研究與開發(fā),2020,41(9):213-220.

        [4]王霞,張小剛,豐東升,等.農(nóng)產(chǎn)品中新煙堿類農(nóng)藥前處理和檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2020,11(8):2462-2468.

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