氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱及制備方法和用圖
【專利摘要】本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱及制備方法和用途。氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱，包括不銹鋼管，不銹鋼管中有原位聚合生成的整體柱，該整體柱為氧化石墨烯與甲基丙烯酸乙二醇酯的聚合物。氧化石墨GO單體、混合致孔劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑超聲混合并脫氣；封在不銹鋼管中水浴聚合反應(yīng)，用甲醇沖去混合致孔劑和未反應(yīng)的單體。本發(fā)明利用整體柱的模式，發(fā)揮了氧化石墨烯材料比表面積大、性質(zhì)穩(wěn)定等特點，將氧化石墨烯摻雜到聚合物中構(gòu)筑了氧化石墨烯材料的?聚合物整體柱，并且利用該系列整體柱作為在線凈化柱，建立了簡便快速的動物源食品中獸藥殘留分析新方法。
【專利說明】
氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱及制備方法和用途
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于分析化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱及制 備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來食品安全事件頻發(fā)，人們對食品安全意識越來越高，這使得無論是政府 監(jiān)管部門還是食品生產(chǎn)、銷售企業(yè)都加強了食品安全風(fēng)險控制，食品檢測實驗室的檢測工 作越來越繁重。作為前處理重要的凈化手段-固相萃取方法應(yīng)用得也越來越廣泛。但離線方 式步驟繁瑣，費時費力，在線固相萃取方法將離線固相萃取過程自動化，減少了人為參與的 程度，在提高分析方法重現(xiàn)性同時，克服了離線固相萃取方法的不足，所以在線固相萃取儀 器的應(yīng)用也越來越普及。同時，近年來新型固相萃取材料不斷涌現(xiàn)，正在挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的硅膠類 填料以及聚合物填料的地位。
[0003] 整體柱是就是近些年發(fā)展較快的一種固相萃取材料，它是通過反應(yīng)試劑即功能單 體、交聯(lián)劑、致孔劑等混合物通過原位聚合制備得到的一個連續(xù)棒狀整體。整體柱萃取介質(zhì) 體積大制備簡單，通透性好，背壓低，傳質(zhì)速度快，分離效率高和易于改性的優(yōu)點，具有強大 的發(fā)展?jié)摿烷_發(fā)空間，使用整體柱不僅省去了繁瑣的填裝過程，并且整體柱中特有的穿 透孔為液體的流動提供了大孔通道，以對流傳質(zhì)取代了緩慢的擴散傳質(zhì)，使得傳質(zhì)阻力明 顯減小，因而有利于卒取效率的提尚。氧化石墨稀(Graphene Oxide，G0)是石墨稀的一種衍 生物，它是由氧化石墨（graphite oxide)發(fā)生剝離而形成的單層或多層氧化石墨。氧化石 墨烯具有典型的準二維空間結(jié)構(gòu)，其片層上含有很多含氧基團，如羥基、羧基、環(huán)氧基、羰基 等，具有較高的比表面能、良好的親水性和機械性能，在水和大多數(shù)極性有機溶劑中具有很 好的分散穩(wěn)定性。由于氧化石墨烯具有較大比表面積，是富電子的疏水材料，因此，適合作 為固相萃取吸附劑。Chen等首次將石墨烯作為不銹鋼纖維涂層，固相微萃取天然水樣品中 擬除蟲菊酯類農(nóng)藥。Jiang等首次將石墨烯作為固相萃取吸附劑，對水環(huán)境樣品中八種氯酚 進行預(yù)處理，相比傳統(tǒng)的C 18鍵合硅膠、鱗片石墨和碳納米管萃取材料具有更佳的回收率，另 外又發(fā)展了石墨烯和氧化石墨烯固定化到硅球基質(zhì)作為高效固相萃取吸附劑的新方法，對 小分子有機污染物和多肽顯示了良好的萃取效果。另外，Du和Li利用層層化學(xué)鍵合制備了 基于石墨烯材料的固相微萃取纖維，用于分析水和土壤樣品中的多環(huán)芳烴污染物。Wang和 Yan等率先將氧化石墨烯通過酸引發(fā)聚合摻雜到聚合物中構(gòu)筑了新型色譜固定相用于毛細 管電色譜中苯系物和多環(huán)芳烴的分離。Tong等在毛細管中合成石墨烯片層摻雜的聚合物整 體柱用于管內(nèi)固相微萃取化妝品中的糖皮質(zhì)激素。Qu等將石墨烯和氧化石墨烯鍵合到毛細 管內(nèi)壁得到一種新型的毛細管開管柱，研究了其分離特性。從目前石墨烯在萃取材料方面 的應(yīng)用狀況來著，G0用作固相萃取吸附劑，主要途徑是固定化在硅球基質(zhì)上或摻雜在聚合 物中固定于石英毛細管中。而借助整體柱的合成方法將氧化石墨烯與交聯(lián)劑、致孔劑等混 合物在不銹鋼色譜柱中，通過原位聚合來制備在線凈化固相萃取整體柱在國內(nèi)外還是空 白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種氧化石墨烯聚合物型在線凈化固相 萃取整體柱，尤其是指在不銹鋼色譜柱中用氧化石墨烯與甲基丙烯酸乙二醇酯原位聚合制 備的整體柱及其制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] 氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱，包括不銹鋼管，不銹鋼管中有原位聚合 生成的整體柱，該整體柱為氧化石墨烯與甲基丙烯酸乙二醇酯的聚合物。
[0007] 氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱的制備方法，包括以下過程：
[0008] 將0.6~1.8mg的以氧化石墨(G0)單體于離心管中，加入1200~2100此的混合致孔 劑1，4_ 丁二醇和聚乙二醇400(EG-400)、650~750yL的交聯(lián)劑甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)， l.Omg的引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，超聲混合并脫氣；
[0009] 將混合均勻的液體灌入一端密封的不銹鋼管中，將另一端密封;水浴55~65°C進 行聚合反應(yīng)24~36小時；
[0010] 然后將合成的整體柱連接到高壓栗上，用甲醇沖去混合致孔劑和未反應(yīng)的單體， 得到氧化石墨稀型在線凈化固相萃取整體柱，即poly(GO-co-EDMA)整體柱。
[0011]氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱的用途:用于動物源食品中獸藥殘留的在 線固相萃取凈化。
[0012]本發(fā)明提供的氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱及制備方法和用途，利用整 體柱的模式，發(fā)揮了氧化石墨烯材料比表面積大、性質(zhì)穩(wěn)定等特點，將氧化石墨烯摻雜到聚 合物中構(gòu)筑了氧化石墨烯材料的-聚合物整體柱，并且利用該系列整體柱作為在線凈化柱， 建立了簡便快速的動物源食品中獸藥殘留分析新方法。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點：
[0014] 1、本發(fā)明制得的氧化石墨烯聚合物型在線凈化固相萃取整體柱是由氧化石墨烯 和甲基丙烯酸乙二醇酯共聚而成，充分發(fā)揮了氧化石墨烯比表面積大、機械強度好、性質(zhì)穩(wěn) 定的特點，為整體柱提供了有效的疏水作用位點，能夠與有機化合物產(chǎn)生疏水作用，同時整 體柱骨架本身具有良好的生物兼容性，通過凈化富集條件的選擇，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對該類物 質(zhì)的凈化和富集目的。
[0015] 2、該整體柱結(jié)構(gòu)連續(xù)多孔，可以提供大的比表面積和良好的通透性，具有高效和 快速的萃取效果；同時原位聚合在不銹鋼的色譜柱中可耐受一定的壓力。所以，該整體柱可 很好的接入在線凈化富集系統(tǒng)，實現(xiàn)前處理的自動化。
[0016] 3、本發(fā)明提供的制備整體柱萃取介質(zhì)應(yīng)用范圍廣、富集倍數(shù)高、重現(xiàn)性好，經(jīng)試驗 證明，可應(yīng)用于動物源食品中磺胺類獸藥和喹諾酮類獸藥的在線凈化分析。
[0017] 4、該整體柱制作成本低，可重復(fù)使用，使用該柱可有效降低檢測成本。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1所得整體柱截面放大5000倍的電鏡圖；
[0019]圖2為實施例2所得整體柱截面放大5000倍的電鏡圖；
[0020]圖3為實施例3分析檢測食品中磺胺類藥物的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖；
[0021] 圖4為實施例4分析檢測食品中氟喹諾酮類獸藥的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0023] 實施例1 :ploy(G0-c〇-EDMA)整體柱的制備方法
[0024] 取GO 1.7mg于離心管中，加入致孔劑的用量為1850此，交聯(lián)劑EDMA 650此，偶氮二 異丁腈(AIBN) 1. Omg，超聲混合、脫氣。將混合均勻的液體灌入一端密封的不銹鋼管（10mm X 2.1_1)中，將另一端密封。水浴60°(：反應(yīng)30小時，得到?〇17(60-(3 〇401^)整體柱。反應(yīng)完成 后接入到高效液相色譜體系，用甲醇沖洗該整體柱以除去未反應(yīng)的單體和致孔劑得到在線 凈化整體柱。所得產(chǎn)物整體柱截面的掃描電鏡圖如圖1所示。
[0025] 實施例2:ploy(G0-c〇-EDMA)整體柱的制備方法
[0026] 取GO 1.5mg于離心管中，加入致孔劑的用量為1550此，交聯(lián)劑EDMA 650此，偶氮二 異丁腈(AIBN) 1. Omg，超聲混合、脫氣。將混合均勻的液體灌入一端密封的不銹鋼管（10mm X 2.1111111)中，將另一端密封。水浴65°(：反應(yīng)30小時，得到?〇17(60-(3 〇401^)整體柱。反應(yīng)完成 后接入到高效液相色譜體系，用甲醇沖洗該整體柱以除去未反應(yīng)的單體和致孔劑得到在線 凈化整體柱。所得產(chǎn)物整體柱截面的掃描電鏡圖如圖2所示
[0027] 實施例3:以實施例1制備的整體柱為萃取介質(zhì)，結(jié)合液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜對雞肉中 磺胺類藥物進行在線凈化分析檢測
[0028] (1)提取
[0029] 稱取約2g已絞碎的雞肉樣品，加入2g無水硫酸鈉和20mL乙腈，均質(zhì)提取lmin， 4000rpm離心10min，取5mL上清液40 °C氮吹至干，用lmL5mmol/L乙酸銨水溶液溶解殘渣，過 0.45濾膜后備在線凈化液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析。
[0030] (2)在線凈化
[0031]在線固相萃取條件分為4個部分:上樣、淋洗、洗脫和條件化。樣品經(jīng)過poly(G〇-co-EDMA)在線固相萃取柱，目標分析物保留在凈化柱上。淋洗，使用乙腈將基質(zhì)中的一部分 雜質(zhì)沖洗下來排入廢液，同時，要確保目標化合物仍然保留在固相萃取柱上。在洗脫過程 中，采用乙腈作為洗脫流動相，將目標化合物洗脫，并通過六通閥轉(zhuǎn)移至分析柱中進行分離 分析。最后的條件化分為兩部分:在線固相萃取柱的沖洗及平衡，實驗平衡流動相與上樣流 動相一致，同時，洗脫栗驅(qū)動分析流動相在分析柱上完成目標化合物的分離。在線凈化的流 動相及梯度條件見表1，進樣量為50yL。
[0032] 液相分離部分采用Agilent Eclipse Plus C18柱（150mmX4.6mm，5iim)為分析柱， 分離條件的流動相及梯度條件見表1。其中在程序中每步的變化采用瞬變模式，HPLC每步的 變化除第5、6、8步采用漸變模式外其他步驟之間的轉(zhuǎn)換均采用瞬變模式改變。在線凈化過 程見表1。
[0033] 表1磺胺類藥物在線凈化分析的流動相及梯度洗脫程序
[0035] (3)質(zhì)譜條件
[0036]電噴霧離子源：（1)多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)正離子掃描模式；電噴霧電壓2. OkV，錐孔電 壓20V，去溶劑氣溫度溫度450°C，去溶劑氣流速1 000L/Hr，錐孔反吹氣流速150L/Hr，霧化 氣壓力7Bar，離子源溫度150°C。
[0037]正負模式下的保留時間和碰撞能量等參數(shù)見表2。
[0038]表2正模式下掃描16種磺胺類藥物信息及質(zhì)譜測定條件

[0041] 分析檢測食品中磺胺類藥物的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖如圖3所示。
[0042] 實施例4:以實施例2制備的整體柱為萃取介質(zhì)對牛奶中氟喹諾酮類藥物進行在線 凈化分析檢測
[0043] 1.提取
[0044] 稱取5g牛奶樣品，加入15mL甲醇-乙腈（1+1，v/v)溶液，禍旋振蕩lmin，5000rpm離 心lOmin，取2mL上清液40°C氮吹至干，用lmLO. 1 %甲酸-乙腈溶液(90+10，v/v)溶解殘渣，過 0.45濾膜后備在線凈化液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析。
[0045] 2在線凈化
[0046]在線凈化部分的流動相及梯度條件見表3,進樣量為50yL。
[0047] 液相分離部分采用Agilent Eclipse Plus C18柱（150mmX4.6mm，5iim)為分析柱， 分析流動相E為乙腈，流動相F為0.5mmol/L乙酸銨+0.1 %乙酸水溶液。其中在線凈化的程序 中每步的變化采用瞬變模式，HPLC每步的變化除第5、6、7、8步采用漸變模式外其他步驟之 間的轉(zhuǎn)換均采用瞬變模式改變。在線凈化具體過程見表3。
[0048] 表3喹諾酮類藥物在線凈化分析的流動相及梯度洗脫程序

[0051 ] 2質(zhì)譜條件
[0052]電噴霧離子源；多反應(yīng)監(jiān)測（MRM)正離子掃描模式；鞘氣壓力，40unit;輔助氣壓 力，30unit;離子源溫度：350°C ;電噴霧電壓（electrospray ionization，ESI) :3500V;源內(nèi) 誘導(dǎo)解離電壓（31〇):10￥;毛細管溫度:350°(：;0 1，03單位分辨率:01 = 0.711、03 = 0.711;其他 測定條件見表4。
[0054]分析檢測食品中氟喹諾酮類獸藥的液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜圖如圖4所示。
【主權(quán)項】
1. 氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱，包括不銹鋼管，不銹鋼管中有原位聚合生 成的整體柱，其特征在于，該整體柱為氧化石墨烯與甲基丙烯酸乙二醇酯的聚合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱的制備方法，其特征 在于，包括以下過程： 將0.6~1.8mg的以氧化石墨單體于離心管中，加入1200~2100yL的混合致孔劑1，4_丁 二醇和PEG-400、650~750yL的交聯(lián)劑甲基丙烯酸乙二醇酯，l.Omg的引發(fā)劑偶氮二異丁腈， 超聲混合并脫氣； 將混合均勻的液體灌入一端密封的不銹鋼管中，將另一端密封；水浴55~65°C進行聚 合反應(yīng)24~36小時； 然后將合成的整體柱連接到高壓栗上，用甲醇沖去混合致孔劑和未反應(yīng)的單體，得到 氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯型在線凈化固相萃取整體柱的用途：用于動物源 食品中獸藥殘留的在線固相萃取凈化。
【文檔編號】B01D15/08GK105879851SQ201610268602
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】艾連峰, 王曼曼, 馬育松, 張海超
【申請人】河北出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心