一種雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物及其製備方法和應用與流程
2023-06-21 09:29:06
本發明屬於分離分析技術領域，具體涉及是一種用於檢測乙草胺的雙親性磁性分子印跡聚合物的製備方法和應用。
背景技術：
乙草胺除草劑是目前生產中應用較為廣泛的一類芽前除草劑，除草效果較好，但具有較高的殘留毒性，美國環境保護局已將乙草胺定為B-2類致癌物。由於乙草胺除草劑的水溶性較高且易於淋溶，而土壤吸附常數又相對較低，所以施到農田的醯胺類除草劑容易通過滲透轉移到淺層地下水或隨雨水徑流進入地表水。歐盟規定農產品中乙草胺最大殘留量不超過0.02mg/Kg，因此對乙草胺除草劑的分析檢測極為重要。目前乙草胺除草劑的檢測方法主要有色譜法、色譜-質譜聯用法、酶聯免疫吸附分析法，但這些方法的前處理主要採用傳統的固相萃取或液液萃取，特異性差，容易導致大量基質共萃取而影響目標分析物的測定。因此建立一種快速、高效的醯胺類除草劑分析方法具有重要意義。
磁性分子印跡固相萃取是近年快速發展起來的樣品前處理技術,廣泛應用於食品檢測、生物分離、環境檢測等領域。磁性分子印跡聚合物材料是融合磁性粒子特性與分子印跡技術的一種新型分離材料.它同時具有磁性粒子的磁響應性和MIP對目標分子的特定識別力和親和力。利用磁性粒子特性,在外加磁場作用下使聚合物達到快速富集,較傳統固相萃取技術省去了複雜的離心過程,提高了聚合物的可控性。因此，將磁性分子印跡聚合物應用於固相萃取已得到學術界廣泛關注。但是利用雙親性磁性分子印跡技術，選擇性檢測農產品中乙草胺含量的技術未見報導。
技術實現要素：
為了克服上述不足，本發明以葡萄糖為結構單元，合成修飾有印跡作用位點的親水性烯基苷型功能單體。採用「親水-疏水」雙功能單體分子印跡技術，製備雙親性磁性分子印跡聚合物。製備的分子印跡聚合物特異選擇性高、具有雙親性、在親水介質中具有較好的吸附性能，能夠用於農產品中乙草胺含量測定樣品前處理，繼而經液相色譜系統分析檢測及定量分析，建立了用於複雜樣品前處理的萃取體系。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種用於檢測乙草胺的雙親性磁性印跡聚合物的製備方法，以乙草胺為模板，以Fe3O4為磁性載體，與疏水性功能單體、親水性功能單體混合均勻後，在交聯劑、引發劑、致孔劑存在條件下，聚合而成；
所述親水性功能單體的結構通式為：
本發明中「親水-疏水」雙功能單體的構建有效提高了乙草胺分離效率，使樣品前處理在3分鐘之內完成，遠遠優於現有技術的樣品前處理時間30分鐘。
優選的，所述四氧化三鐵、模板乙草胺、疏水性功能單體、親水性功能單體、交聯劑、引發劑、致孔劑的質量比為1～3：1～3：2～6：1～3：15～30：0.05～0.10：20～70。
優選的，所述疏水性功能單體為4-乙烯基吡啶，乙烯基苯，1-乙烯基咪唑。
優選的，所述交聯劑為N,N-亞甲基二丙烯醯胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯。
優選的，所述引發劑為偶氮二異戊腈或偶氮二異丁腈。
優選的，所述致孔劑為去離子水。
優選的，所述聚合條件為40～60℃條件下聚合18～24小時。
優選的，所述原料在聚合反應之前，還進行超聲處理和惰性氣體保護。
本發明的優選實施例中，對雙親性乙草胺磁性印跡聚合物的製備方法進行了優化，具體包括以下步驟：
(1)將四氧化三鐵、模板乙草胺、疏水性功能單體、親水性功能單體、交聯劑、引發劑、致孔劑按質量比為1～3：1～3：2～6：1～3：15～30：0.05～0.10：20～70加入到反應釜中充分混合；
(2)將步驟1)中的混合溶劑，超聲10-15分鐘，然後充氮氣10-20分鐘除氧；
(3)密封后於40～60℃條件下聚合18～24小時，得到帶模板分子的聚合物；
(4)將步驟3)得到的聚合物磁性分離收集、篩分後用酸洗液洗脫除去模板分子；
(5)將除去模板分子的聚合物真空下50～65℃烘乾乾燥，即得到雙親性乙草胺磁性印跡聚合物；
其中，步驟(1)中，所述疏水性功能單體為4-乙烯基吡啶，乙烯基苯，1-乙烯基咪唑；親水性功能單體為烯基苷型功能單體；交聯劑為N,N-亞甲基二丙烯醯胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯；致孔劑為乙醇；引發劑為偶氮二異戊腈或偶氮二異丁腈。優選上述步驟4)得到的聚合物研磨過150～200目篩，除去模板分子用酸洗液為體積分數10％～20％的乙酸乙醇溶液。
本發明還提供了任一上述的方法製備的檢測乙草胺的雙親性磁性印跡聚合物。
本發明還提供了上述雙親性磁性印跡聚合物在農產品乙草胺富集、分離、檢測中的應用。
本發明還提供了上述用於檢測乙草胺含量的雙親性磁性分子印跡聚合物在農產品乙草胺檢測中的應用，其特徵在於，包括如下步驟：以上述的分子印跡聚合物分散於農產品提取液中，震蕩吸附1分鐘，30秒內磁性分離收集聚合物，再用甲醇/乙酸混合物(95:5，v/v)脫附1分鐘，脫附液進行液相檢測。
其中，農產品包括小麥、大豆、花生、玉米、大米、小米；
農產品提取液為：10克農產品用100克乙醇回流提取2小時，過濾出去不溶物，既得；
印跡聚合物與農產品提取液的用量(重量)比為：1:1000～1:5000；
分子印跡聚合物的再生重複利用：將分子印跡聚合物用95％乙醇洗脫後即可再生用於下一次純化富集用。
本發明的有益效果
(1)本發明以葡萄糖為結構單元，合成修飾有印跡作用位點的親水性烯基苷型功能單體。採用「親水-疏水」雙功能單體分子印跡技術，製備雙親性磁性分子印跡聚合物。製備的分子印跡聚合物特異選擇性高、具有雙親性、在親水介質中具有較好的吸附性能，能夠用於農產品中乙草胺含量測定樣品前處理，繼而經液相色譜系統分析檢測及定量分析，建立了用於複雜樣品前處理的萃取體系。
(2)本發明建立的樣品前處理方法耗時短，3分鐘之內完成，簡便快速。
(3)本發明操作過程均以乙醇為主要溶劑，避免使用毒性較高的有機溶劑，綠色環保。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明特徵及其它相關特徵作進一步詳細說明，以便於同行業技術人員的理解：
實施例1
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物的製備：
(1)備料
各原料組分按如下用量配比配料：四氧化三鐵0.91克，模板乙草胺0.91g，烯基苷型功能單體(結構式如式Ⅰ所示)0.91g，二乙烯基苯1.98克，交聯劑N,N-亞甲基二丙烯醯胺16.17g，引發劑偶氮二異丁腈0.08g，制孔劑乙醇55.31g；
(2)製備帶有模板分子的分子印跡聚合物
將上述備好的反應物加入到反應釜中混合均勻，超聲脫氣15min，然後充氮除氧15分鐘，密封后於60℃恆溫油浴聚合24小時，得到帶有模板分子的聚合物；
(3)製備脫去模板分子的分子印跡聚合物
將上述製備的聚合物碾磨過200目篩，即得到帶有模板分子的聚合物顆粒，用乙酸體積分數為10％的乙醇溶液洗脫，於60℃真空乾燥後，得到分子印跡聚合物17.1g。
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物在檢測農產品乙草胺中的應用：
稱取小麥10g粉碎，加入100克乙醇加熱回流提取2小時，過濾，收集濾液。稱取0.1克印跡聚合物，分散到小麥提取液中，震蕩吸附1分鐘，30秒磁性分離收集聚合物，再用甲醇/乙酸混合物(95:5，v/v)脫附1分鐘，脫附液進行液相檢測。結果表明，由本發明建立的方法得到的小麥中乙草胺含量為0.2μg/Kg。
實施例2
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物的製備：
(1)備料
各原料組分按如下用量配比配料：四氧化三鐵0.91克，模板乙草胺0.91g，烯基苷型功能單體(結構式如式Ⅰ所示)0.91g，4-乙烯基吡啶1.98克，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯16.17g，引發劑偶氮二異戊腈0.08g，制孔劑乙醇55.31g；(2)製備帶有模板分子的分子印跡聚合物
將上述備好的反應物加入到反應釜中混合均勻，超聲脫氣15min，然後充氮除氧15分鐘，密封后於40℃恆溫油浴聚合18小時，得到帶有模板分子的聚合物；
(3)製備脫去模板分子的分子印跡聚合物
將上述製備的聚合物碾磨過200目篩，即得到帶有模板分子的聚合物顆粒，用乙酸體積分數為10％的乙醇溶液洗脫，於60℃真空乾燥後，得到分子印跡聚合物17.1g。
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物在檢測農產品乙草胺中的應用：
稱取小麥10g粉碎，加入100克乙醇加熱回流提取2小時，過濾，收集濾液。稱取0.1克印跡聚合物，分散到小麥提取液中，震蕩吸附1分鐘，30秒磁性分離收集聚合物，再用甲醇/乙酸混合物(95:5，v/v)脫附1分鐘，脫附液進行液相檢測。結果表明，由本發明建立的方法得到的小麥中乙草胺含量為0.2μg/Kg。
實施例3
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物的製備：
(1)備料
各原料組分按如下用量配比配料：四氧化三鐵0.91克，模板乙草胺0.91g，烯基苷型功能單體(結構式如式Ⅰ所示)0.91g，乙烯基苯1.98克，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯16.17g，引發劑偶氮二異戊腈0.08g，制孔劑乙醇55.31g；
(2)製備帶有模板分子的分子印跡聚合物
將上述備好的反應物加入到反應釜中混合均勻，超聲脫氣15min，然後充氮除氧15分鐘，密封后於50℃恆溫油浴聚合20小時，得到帶有模板分子的聚合物；
(3)製備脫去模板分子的分子印跡聚合物
將上述製備的聚合物碾磨過200目篩，即得到帶有模板分子的聚合物顆粒，用乙酸體積分數為10％的乙醇溶液洗脫，於60℃真空乾燥後，得到分子印跡聚合物17.1g。
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物在檢測農產品乙草胺中的應用：
稱取小麥10g粉碎，加入100克乙醇加熱回流提取2小時，過濾，收集濾液。稱取0.1克印跡聚合物，分散到小麥提取液中，震蕩吸附1分鐘，30秒磁性分離收集聚合物，再用甲醇/乙酸混合物(95:5，v/v)脫附1分鐘，脫附液進行液相檢測。結果表明，由本發明建立的方法得到的小麥中乙草胺含量為0.2μg/Kg。
實施例4
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物的製備：
(1)備料
各原料組分按如下用量配比配料：四氧化三鐵0.91克，模板乙草胺0.91g，烯基苷型功能單體(結構式如式Ⅰ所示)0.91g，1-乙烯基咪唑1.98克，交聯劑二乙烯基苯16.17g，引發劑偶氮二異丁腈0.08g，制孔劑乙醇55.31g；
(2)製備帶有模板分子的分子印跡聚合物
將上述備好的反應物加入到反應釜中混合均勻，超聲脫氣15min，然後充氮除氧15分鐘，密封后於55℃恆溫油浴聚合22小時，得到帶有模板分子的聚合物；
(3)製備脫去模板分子的分子印跡聚合物
將上述製備的聚合物碾磨過200目篩，即得到帶有模板分子的聚合物顆粒，用乙酸體積分數為10％的乙醇溶液洗脫，於60℃真空乾燥後，得到分子印跡聚合物17.1g。
雙親性乙草胺磁性分子印跡聚合物在檢測農產品乙草胺中的應用：
稱取小麥10g粉碎，加入100克乙醇加熱回流提取2小時，過濾，收集濾液。稱取0.1克印跡聚合物，分散到小麥提取液中，震蕩吸附1分鐘，30秒磁性分離收集聚合物，再用甲醇/乙酸混合物(95:5，v/v)脫附1分鐘，脫附液進行液相檢測。結果表明，由本發明建立的方法得到的小麥中乙草胺含量為0.2μg/Kg。
最後應該說明的是，以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。上述雖然對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。