一種磁性腐殖酸及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁固相萃取吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。該磁固相萃取吸附劑為磁性腐殖酸，由四氧化三鐵和腐殖酸組成，其中，四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.5~4：1。本發(fā)明中磁性腐殖酸通過將腐殖酸與磁性顆粒在研缽中直接混合研磨的方法制備，該制備方法簡單，快捷，無需消耗有機(jī)溶劑，綠色環(huán)保。利用該方法制得的磁性腐殖酸具有良好的磁分離性，在外加磁場的作用下可從溶液中迅速分離，將其作為磁固相萃取的吸附劑應(yīng)用于樣品前處理具有操作簡單，可有效減少分析時(shí)間的特點(diǎn)。本發(fā)明可用于食品中的苯并芘以及非法添加物蘇丹紅和羅丹明B的萃取分析。
【專利說明】一種磁性腐殖酸及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性腐殖酸及其制備方法和在磁固相萃取樣品前處理中的應(yīng)用。【背景技術(shù)】
[0002]在食品、環(huán)境、生物等復(fù)雜樣品分析中，對樣品進(jìn)行前處理以富集和純化目標(biāo)分析物至關(guān)重要。樣品前處理方法有基質(zhì)固相分散萃取(MSPD)、液液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)以及固相微萃取(SPME)等。在這些方法中，SPE能較好的滿足高回收率和高靈敏度的分析要求，且有機(jī)溶劑消耗低，因而被廣泛運(yùn)用。然而，在傳統(tǒng)的SPE中，吸附劑填裝在一個(gè)小柱筒中，在處理大體積樣品時(shí)，由于傳質(zhì)阻力的影響可能導(dǎo)致萃取時(shí)間較長。此外，針對復(fù)雜樣品，樣品中的小顆?？赡芏氯鸖PE小柱中的篩板，導(dǎo)致萃取失敗。采用分散固相萃取的模式雖然可有效解決上述問題，但萃取完成后，需要通過離心或過濾來實(shí)現(xiàn)吸附劑的回收，導(dǎo)致整個(gè)樣品前處理較為繁瑣。
[0003]磁固相萃取(MSPE)是一種新型的樣品前處理方法，近年來受到廣泛地關(guān)注。作為一種改進(jìn)的固相萃取方法，MSPE采用磁性的或可磁化的材料作為吸附劑，在萃取過程中，吸附劑通過渦旋或振搖直接分散到樣品溶液中，無需填充到萃取小柱內(nèi)。這種分散萃取模式可顯著地增大樣品溶液與吸附劑的接觸面積，提高萃取率并有益于目標(biāo)分析物的快速傳質(zhì)，從而縮短樣品前處理的時(shí)間。萃取完成后，在外加磁場下，吸附劑可快速地從樣品溶液中分離，無需通過繁瑣的離心或者過濾來實(shí)現(xiàn)相分離，這進(jìn)一步增強(qiáng)了操作的簡便性并減少了整個(gè)預(yù)處理的時(shí)間。在MSPE中，吸附劑材料的制備是關(guān)鍵。
[0004]腐殖酸(HAs)是由動植物的殘肢經(jīng)微生物降解而產(chǎn)生的復(fù)雜混合物，在自然環(huán)境中的含量豐富。HAs結(jié)構(gòu)復(fù)雜，已被證明含有烷基和芳環(huán)的骨架并附有羧酸基、酚羥基、醌基、氨基等官能團(tuán)。這些特殊的分子結(jié)構(gòu)使HAs易于與金屬離子、氧化物以及一些有毒的有機(jī)物發(fā)生螯合作用、電荷轉(zhuǎn)移作用、氫鍵相互作用、疏水作用以及相互作用等，使之在分離科學(xué)具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，已有報(bào)道將腐殖酸修飾材料應(yīng)用于多環(huán)芳烴、重金屬離子、殺蟲劑殘留等化合物的萃取分析。2007年，駱丹等人通過將腐殖酸酰氯和氨基硅膠偶聯(lián)制備了腐殖酸鍵合硅膠，并將其作為SPE的填料，通過π-π相互作用選擇性的分離和富集食用油中的苯并芘(BaP)。該萃取小柱可有效的去除油脂基質(zhì)，在萃取完成后，吸附在小柱上的BaP用含π電子的溶劑(如丙酮)可完全洗脫，該方法獲得了較高的回收率和靈敏度。然而，腐殖酸鍵合硅膠的制備涉及多個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟，不但消耗大量的有毒溶劑而且勞時(shí)費(fèi)力。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問題，通過一種簡單溫和的方法將腐殖酸制備成一種磁性腐殖酸萃取材料，該材料不僅具有磁性，而且不影響腐殖酸的結(jié)構(gòu)特性，并利用該磁性腐殖酸萃取材料對樣品進(jìn)行磁固相萃取前處理。[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
一種磁固相萃取吸附劑，由四氧化三鐵和腐殖酸組成，其中，四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.5~4:1。
[0008]所述的四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.5:1。
[0009]所述的腐殖酸為天然腐殖酸。
[0010]所述的四氧化三鐵為通過水熱法或共沉淀法制備的四氧化三鐵磁性納米顆粒。
[0011]上述磁固相萃取吸附劑的制備方法，包括以下步驟:按1.5^4:1的質(zhì)量比將四氧化三鐵與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁固相萃取吸附劑。
[0012]上述的磁固相萃取吸附劑在磁固相萃取樣品前處理中的應(yīng)用。
[0013]一種磁固相萃取樣品前處理方法，包括以下步驟:將上述磁固相萃取吸附劑置于萃取瓶中，加入丙酮渦旋活化f 3 min ;倒出活化溶劑丙酮，然后加入待處理樣品，渦旋f 10min，形成均勻的分散溶液；將萃取瓶置于磁場中，在外加磁場作用下，吸附了目標(biāo)物的磁固相萃取吸附劑被收集在萃取瓶底部，倒出上清液，加入清洗液渦旋清洗0.5^3min ;棄去清洗液后，加入解吸液渦旋解吸f IOmin ;在外加磁場下，解吸液與磁固相萃取吸附劑快速分離。
[0014]上述磁固相萃 取吸附劑在食品安全、環(huán)境分析領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0015]磁性腐殖酸萃取材料具有較強(qiáng)的芳香性，能與芳香化合物產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移作用，可應(yīng)用于復(fù)雜基體如食用油中的多環(huán)芳烴及其衍生物，食品中的非法添加物羅丹明B、蘇丹紅、孔雀石綠等化合物的吸附和萃取研究；腐殖酸分子結(jié)構(gòu)中的羧基以及酚羥基存在可離解的氫離子，使得腐殖酸具有一定的酸性并且對重金屬離子有很好的絡(luò)合能力，可有效地吸附廢水中的重金屬離子，因此磁性腐殖酸在水處理方面有潛在的應(yīng)用價(jià)值，也可作為金屬配合物吸附劑，對土壤、水等環(huán)境中(重)金屬離子等進(jìn)行萃取分析；腐殖酸分子內(nèi)含多種極性功能基，具有親水性，能夠與極性化合物如農(nóng)藥、生物堿等產(chǎn)生親水作用、氫鍵作用等，因此磁性腐殖酸分離介質(zhì)能應(yīng)用于環(huán)境中農(nóng)殘分析。
[0016]本發(fā)明制備的磁性腐殖酸萃取材料可應(yīng)用于食用油脂中的苯并芘、食品中的非法添加物蘇丹紅或羅丹明B等化合物的分離和富集，其【具體實(shí)施方式】可從以下實(shí)施例得到進(jìn)
一步理解。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:
1.本發(fā)明中，磁性腐殖酸萃取材料的制備方法簡單，不涉及任何化學(xué)反應(yīng)步驟，無需消耗有機(jī)溶劑，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
[0018]2.將磁性腐殖酸作為磁固相萃取吸附劑應(yīng)用于樣品前處理，具有操作便捷，省時(shí)省力等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]3.本發(fā)明制得的磁性腐殖酸保留了腐殖酸本身良好的吸附性能，可有效分離和富集復(fù)雜樣品中有毒有害化合物，在食品安全、環(huán)境分析等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明中天然腐殖酸的透射電鏡圖。
[0021 ] 圖2為水熱法制備的四氧化三鐵磁性顆粒的透射電鏡圖。
[0022]圖3為本方法制備的磁性腐殖酸的透射電鏡圖。[0023]圖4為本發(fā)明應(yīng)用于7種食用油中苯并芘的萃取分析后的高效液相色譜圖(熒光檢測器)，7個(gè)色譜流出曲線從上到下依次為I花生油、2大豆油、3葵花籽油、4菜籽油、5稻米油、6玉米油、7橄欖油。
【具體實(shí)施方式】
[0024]一種磁固相萃取吸附劑，由四氧化三鐵和腐殖酸組成，其中，四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.51:1。
[0025]上述磁固相萃取吸附劑的制備方法，包括以下步驟:按1.5^4:1的質(zhì)量比將四氧化三鐵磁性納米顆粒與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁性腐殖酸。
[0026]所述的腐殖酸為天然腐殖酸，圖1為研磨后的天然腐殖酸的透射電鏡圖。
[0027]所述的四氧化三鐵可以是通過水熱法制備的，也可以是通過共沉淀法制備的四氧化三鐵磁性納米顆粒。圖2為采用水熱法制備的粒徑約為200nm的四氧化三鐵納米顆粒的透射電鏡圖。
[0028]圖3為磁性腐殖酸的透射電鏡圖，從圖中可以看出四氧化三鐵磁性納米顆粒包裹并粘附在腐殖酸表面，使得腐殖酸被賦予磁分離性。當(dāng)采用該方法制得的磁性腐殖酸分散在溶劑中時(shí)，在外加磁場下可快速地從溶液中分離。
[0029]實(shí)施例1:磁性腐殖酸應(yīng)用于食用油中苯并芘的萃取分析
(I)按1.5:1的質(zhì)量比將四 氧化三鐵磁性納米顆粒與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁性腐殖酸。
[0030](2)將11種常見的食用油(調(diào)和油、花生油、橄欖油、亞麻油、茶籽油、椰子油、稻米油、玉米油、菜籽油、葵花籽油和大豆油)分別稱取Ig置于10 mL的容量瓶中，加入正己烷稀釋至刻度線，以待用。
[0031](3)首先準(zhǔn)確稱取100 mg磁性腐殖酸于15 mL的萃取瓶中，加入3 mL丙酮渦旋活化3 min;倒出活化溶劑丙酮，然后加入10 mL上述稀釋的油樣溶液。將該混合物渦旋5min，形成均勻的分散溶液，在該過程中，目標(biāo)物苯并芘通過π-π相互作用保留在磁性腐殖酸上，而油脂基質(zhì)則保留在溶液中。在外加磁場作用下，吸附了苯并芘的磁性腐殖酸被收集在萃取瓶底部，倒出上清液，加入2 mL異丙醇渦旋清洗30s，以去除吸附在材料表面和瓶壁的殘余油脂。棄去清洗液后，加入3 mL丙酮渦旋解吸lmin。在外加磁場下，解吸液與磁性腐殖酸快速分離，并被轉(zhuǎn)移至塑料離心管中，40 °C下氮吹至干。將殘?jiān)?00 PL異丙醇重新溶解定容，混合均勻后，取10 KL該溶液進(jìn)入高效液相色譜熒光檢測器分析。
[0032]檢測結(jié)果:對11種食用油的加標(biāo)回收率為74.2%至120.6%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于
11.0%。圖4給出了在實(shí)際油樣中檢測到的苯并芘。
[0033]實(shí)施例2:磁性腐殖酸應(yīng)用于食品中蘇丹紅1-1V的萃取分析
(I)按4:1的質(zhì)量比將四氧化三鐵磁性納米顆粒與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁性腐殖酸。
[0034](2)辣椒粉樣品:取辣椒粉2.0 g，放入40 mL的離心管中，加入20ml正己燒，渦旋I分鐘，超聲10分鐘，接著5000 r/min離心5分鐘，取上清液10 mL作為上樣液。
辣椒油樣品:取辣椒油1.0 g于10 mL的容量瓶中，加入正己烷稀釋至刻度線，振搖混勻，作為上樣液。[0035]臘腸樣品:將臘腸切成粉末狀小丁，稱取4.0 g，放入40 mL的離心管中，加入20mL正己燒,其余步驟同辣椒粉樣品。
[0036]拌飯醬、鴨蛋黃樣品:稱取拌飯醬或新鮮鴨蛋黃4.0g，放入40 mL離心管中，加入20 mL正己烷，其余步驟同辣椒粉樣品。
[0037]番茄醬、草莓醬、甜辣醬、果汁、紅酒樣品:稱取4.0g，加入4 mL H2O,再加20 mL正己烷/丙酮(3/1，v/v)，渦旋3分鐘，超聲10分鐘，接著5000 r/min離心5分鐘，取上層有機(jī)相，加無水硫酸鈉3 g,渦旋5分鐘,靜置取上清液10 mL作為上樣液。
(3)準(zhǔn)確稱取150 mg磁性腐殖酸于15 mL的萃取瓶中，首先用3 mL丙酮渦旋活化3min。倒出活化溶劑后，加入10 mL上述提取溶液。將該混合物渦旋IOmin以形成均勻的分散溶液，在該過程中，目標(biāo)物蘇丹紅通過J1-Ji相互作用和氫鍵相互作用保留在磁性腐殖酸上。在外加磁場作用下，吸附了蘇丹紅的磁性腐殖酸被收集在萃取小瓶底部，倒出上清液，加入2 mL含10%異丙醇的正己烷溶液渦旋清洗3min，以去除吸附在材料表面和瓶壁的殘余基質(zhì)。棄去清洗液后，加入5 mL丙酮潤旋解吸lOmin。在外加磁場下,解吸液與磁性腐殖酸快速分離，并被轉(zhuǎn)移至塑料離心管中，40 1:氮吹至干。將殘?jiān)?00 PL異丙醇重新溶解定容，并取10 KL該溶液進(jìn)入高效液相色譜紫外檢測器分析。
[0038]檢測結(jié)果:對10種食品的加標(biāo)回收率為59.9%至120.0%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于8.9% 實(shí)施例3:磁性腐殖酸應(yīng)用于食品中羅丹明B的萃取分析
(I)按2:1的質(zhì)量比將四氧化三鐵磁性納米顆粒與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁性腐殖酸。 [0039](2)辣椒油樣品:準(zhǔn)確稱取辣椒油I g于IOmL的容量瓶中，用乙酸乙酯與正己烷混合液(v/v ?1:1)定容至刻度線，混勻，作為上樣液。
[0040]辣椒粉樣品:準(zhǔn)確稱取辣椒粉2.0 g于40 mL離心管中，加入20 mL的提取液(乙酸乙酯/正己燒(1: 1，v/v)),超聲IOmin后,再潤旋5分鐘,接著5000 r/min離心5分鐘，取上清液10 mL作為上樣液。
[0041]花椒碾碎，火腿腸、甜臘腸、火鍋底料、紫薯干、瓜子梅用刀切成近乎粉末狀，辣椒醬和蕃茄醬等樣品準(zhǔn)確稱取2.0 g于40 mL離心管中，其余處理步驟同辣椒粉樣品。
[0042](3)準(zhǔn)確稱取50 mg磁性腐殖酸于15 mL萃取小瓶中，首先用2 mL丙酮渦旋活化2min。倒出活化溶劑后，加入10 mL上述提取溶液。將該混合物渦旋Imin以形成均勻的分散溶液，在該過程中，目標(biāo)物羅丹明B通過J1-JI相互作用和氫鍵相互作用保留在磁性腐殖酸上。在外加磁場作用下，吸附了羅丹明B的磁性腐殖酸被收集在萃取小瓶底部，倒出上清液，加入4mL異丙醇渦旋清洗lmin，以去除吸附在材料表面和瓶壁的殘余基質(zhì)。棄去清洗液后，加入3 mL丙酮(含20%甲醇)渦旋解吸5min。在外加磁場下，解吸液與磁性腐殖酸快速分離，并被轉(zhuǎn)移至塑料離心管中，40 1:氮吹至干。將殘?jiān)?00 PL異丙醇重新溶解定容，并取10 KL該溶液進(jìn)入高效液相色譜紫外檢測器分析。
[0043]檢測結(jié)果:對10種食品的加標(biāo)回收率為84.0%至89.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3.1%。
【權(quán)利要求】
1.一種磁固相萃取吸附劑，其特征在于:由四氧化三鐵和腐殖酸組成，其中，四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.5^4:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁固相萃取吸附劑，其特征在于:所述的四氧化三鐵和腐殖酸的重量比為1.5:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁固相萃取吸附劑，其特征在于:所述的腐殖酸為天然腐殖酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁固相萃取吸附劑，其特征在于:所述的四氧化三鐵為通過水熱法或共沉淀法制備的四氧化三鐵磁性納米顆粒。
5.一種權(quán)利要求1或2所述的磁固相萃取吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:按1.5^4:1的質(zhì)量比將四氧化三鐵與腐殖酸置于研缽中，直接進(jìn)行研磨混勻，即制得磁固相萃取吸附劑。
6.權(quán)利要求1或2所述的磁固相萃取吸附劑在磁固相萃取樣品前處理中的應(yīng)用。
7.—種磁固相萃取樣品前處理方法，其特征在于，包括以下步驟:將權(quán)利要求1所述的磁固相萃取吸附劑置于萃取瓶中，加入丙酮渦旋活化廣3 min ;倒出活化溶劑丙酮，然后加入待處理樣品，渦旋f 10 min，形成均勻的分散溶液；將萃取瓶置于磁場中，在外加磁場作用下，吸附了目標(biāo)物的磁固相萃取吸附劑被收集在萃取瓶底部，倒出上清液，加入清洗液渦旋清洗0.5^3min ;棄去清 洗液后，加入解吸液渦旋解吸f IOmin ;在外加磁場下，解吸液與磁固相萃取吸附劑快速分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的前處理方法，其特征在于，所述的清洗液為異丙醇。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的前處理方法，其特征在于，所述的解吸液為丙酮。
10.權(quán)利要求1或2所述的磁固相萃取吸附劑在食品安全、環(huán)境分析領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N1/34GK103920470SQ201410197319
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】馮鈺锜, 趙琴, 余瓊衛(wèi) 申請人:武漢大學(xué)