一種磁性分子印跡納米材料及其制備方法與流程

本發明涉及真菌毒素富集材料制備領域，具體地說涉及一種用于清除展青霉素的磁性分子印跡納米材料及其制備方法。

背景技術：

展青霉素(Patulin，PAT)又名棒曲霉素，4-羥基-4-氫-呋哺(3，2C)并吡喃-2(6H)酮(4-hydroxy-4H—furo[3，2C]pyran-2(6H)-one)，是自然界中分布較廣的一種真菌的次級代謝產物，如青霉屬、曲霉屬和絲衣霉屬等，其中擴展青霉占重要地位。研究證實展青霉素是一種神經毒素，具有潛在的致癌性和誘變性。近年來隨著國內外媒體對食品中展青霉素污染的報道越來越多，果制品中展青霉素的殘留問題已經受到世界各國及國際組織的極大重視。

許多國家和地區分別制定了果制品中展青霉素的最大限量。我國相關部門規定蘋果、山楂及其產品中展青霉素的限量不能超過100μg/kg，國際組織特別是歐盟等國家規定果汁類產品中展青霉素的最大含量不能超過50μg/kg，固體水果產品中展青霉素的最大限量為50μg/kg，兒童和嬰兒食品中展青霉素的限量不得超過10μg/kg。世界衛生組織建議人每天攝入的展青霉素的量不超過0.4μg/kg。

因此，果汁及果制品中展青霉素的清除與檢測技術至關重要。

技術實現要素：

本發明的目的首先在于提供一種磁性分子印跡納米材料的制備方法，該方法包括如下步驟：

以2一吲哚酮(Oxin)作為替代模板，甲基丙烯酸(MAA)功能化的Fe₃O₄磁性納米粒子為載體，甲基丙烯酸為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA)為交聯劑，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑，采用表面分子印跡技術制備得到對展青霉素具有吸附的磁性分子印跡納米材料。

具體的說，是先將2-吲哚酮(Oxin)和甲基丙烯酸(MAA)加入乙腈中，使模板分子Oxin與功能單體MAA預聚合20-40min后，加入到MAA功能化的Fe₃O₄MNPs分散液中；然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和偶氮二異丁腈(AIBN)，通氮除氧10-20min后，密閉反應容器，50-80℃水浴震蕩反應24-36h；反應完成后，磁性分離聚合物，依次用乙腈和甲醇洗滌去除模板分子Oxin，即制得2-吲哚酮(Oxin)印跡的磁性分子印跡納米材料。

本發明還提供了由上述方法制備得到的磁性分子印跡納米材料。

近年來，分子印跡技術由于具有構效預定型、特異識別性和廣泛實用性，在分離、純化、富集等領域具有重要的應用價值。本發明利用與展青霉素結構相似的2一吲哚酮(Oxin)作為替代模板，甲基丙烯酸(MAA)功能化的Fe₃O₄磁性納米粒子為載體，采用表面分子印跡技術制備一種對展青霉素具有特異性吸附的磁性分子印跡聚合物，并將該分子印跡聚合物用于果汁中展青霉素的清除。

本發明的有益效果：本發明的磁性分子印跡納米材料制備簡單，價格低廉，可有效方便的用于展青霉素的吸附分離，對果汁中的展青霉素的清除效果達到95％以上。

附圖說明

圖1磁性分子印跡納米材料的傅立葉紅外光譜圖

圖2磁性分子印跡納米材料的透射電子顯微鏡掃描圖(TEM)

圖3磁性分子印跡納米材料對展青霉素的吸附曲線圖

具體實施方式

下面給出的實施例對本發明作進一步的說明。本發明是結合最佳實施例進行描述的，然而在閱讀本發明實例后，本領域技術人員能領會并在公開的實施中做許多改變也可獲得相同或類似的結果，均屬于本發明的構思和范圍。更具體的說，有些試劑可替代本文所公開的試劑而得到相同或類似結果。所有類似的取代或修飾均被認為本發明的構思和范圍，所有上述等價形式均屬于本發明權利要求書限定的范圍。

原料來源：

展青霉素(PAT)標準品、甲基丙烯酸(MAA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA)、偶氮二異丁腈(AIBN)、2-吲哚酮(Oxin)：購買于Sigma-Aldrich公司(美國)；

FeCl₃、FeCl₂、NH₃·H₂O和30％H₂O₂：購買于上海化學試劑公司；

其余所用試劑均為分析純，實驗用水為二次去離子水。

實施例一

磁性分子印跡納米材料制備，主要包括甲基丙烯酸(MAA)功能化Fe₃O₄MNPs及以MAA功能化的Fe₃O₄MNPs為載體，以2-吲哚酮為模板分子制備磁性分子印跡納米材料兩個步驟，具體如下：

(1)甲基丙烯酸(MAA)功能化的Fe₃O₄MNPs制備：首先，將5mL的1mol/L的FeCl₃和1mL的2mol/L的FeCl₂溶液混合，通氮除氧10min后，加入50mL的0.7mol/L NH₃·H₂O，在室溫和氮氣氛中攪拌30min，制備得到Fe₃O₄MNPs。制得的Fe₃O₄MNPs用磁鐵分離，水洗三次后在氮氣氛中干燥。然后取0.2g的Fe₃O₄MNPs分散在10mL甲苯中超聲30分鐘后，加入2mL甲基丙烯酸(MAA)，在搖床上震蕩24小時后，磁性分離，依次用甲醇和去離子水洗滌三次后真空干燥，即制得MAA功能化的Fe₃O₄MNPs，分散于10mL乙腈中備用。

(2)磁性分子印跡納米材料制備：首先將1mmol 2-吲哚酮(Oxin)和4mmol甲基丙烯酸(MAA)加入25mL乙腈中，使模板分子Oxin與功能單體MAA預聚合30min后，加入到上述10mL MAA功能化的Fe₃O₄MNPs分散液中。然后加入20mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)和0.05g偶氮二異丁腈(AIBN)，通氮除氧15min后，密閉反應容器，60℃水浴震蕩反應24h。反應完成后，磁性分離聚合物，依次用乙腈和甲醇洗滌三次去除模板分子，即制得2-吲哚酮(Oxin)印跡的磁性分子印跡納米材料。

實驗結果：

1.分子印跡聚合物傅立葉紅外光譜分析

附圖1中1731cm^-1(C＝O伸縮振動峰)，2985cm^-1和2952cm^-1(C-H的伸縮振動峰)，3444cm^-1(O-H的伸縮振動峰)，1634cm^-1(C＝C的伸縮振動峰)的紅外吸收峰表明，在磁性分子印跡納米材料制備過程中，功能單體甲基丙烯酸(MAA)與交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDGMA)在Fe₃O₄磁性納米粒子發生聚合，形成分子印跡聚合物。另外，光譜圖中626cm^-1，595cm^-1和595cm^-1位置處為Fe-O特征吸收峰，表明在聚合過程中，Fe₃O₄磁性納米粒子被成功的包埋在分子印跡聚合物薄膜內。

2.透射電子顯微鏡掃描(TEM)分析

從附圖2可以看出，Fe₃O₄磁性納米粒子約為10nm,發生聚合反應后，Fe₃O₄磁性納米粒子被包裹在聚合物膜內形成具有核-殼結構的納米粒子，粒徑均勻，尺寸約為150nm。

實施例二

采用液相色譜質譜聯用儀(LC-MS/MS)繪制標準曲線并對磁性分子印跡納米材料的吸附容量進行測定。

色譜條件：Agilent C18色譜柱(3.0mm×100mm，2.7μm)；流動相A為5mM醋酸銨溶液，流動相B為甲醇；梯度洗脫程序：0～2min，10％B～90％B；2～6min，90％B～90％B；6.0～6.1min，90％B～10％B；6.1～8.5min，10％B～10％B；流速0.3mL/min；進樣量3μL；柱溫40℃。

質譜條件：采用電噴霧電離源(ESI)負離子模式掃描；掃描離子對為：153.032﹥81.077，153.032﹥53.113；霧化氣壓力：0.175Mpa；干燥氣流速：15.0L/min；干燥器溫度：350℃；毛細管電壓：3500V；碰撞能量：15V；離子源溫度：400℃。

室溫條件下測定磁性分子印跡材料對初始濃度在0.05-20mg/L范圍內的展青霉素的吸附容量的變化趨勢。即將磁性分子印跡納米材料，按每份5mg的量準確稱取8組，分別置于3mL的離心管中，各加入l mL不同濃度的展青霉素溶液(具體濃度分組見圖3)，置于空氣搖床室溫下振蕩3h。然后經外加磁鐵作用分離后，取上清液過0.22μm濾膜，在LC/MS-MS上測定上清液中展青霉素的濃度。然后根據展青霉素吸附前后濃度的變化，計算得出磁性分子印跡納米材料對展青霉素的吸附容量(Q,mg/g)。計算公式為：Q＝(C0-Cf)×V/W。其中公式中C0表示溶液中展青霉素的最初濃度，Cf表示吸附后的濃度，W表示分子印跡材料的加入量，V表示加入溶液的體積。

吸附平衡實驗表明(如附圖3所示)，合成出的聚合物對目標物展青霉素具有很好的吸附性能，而且隨著展青霉素初始濃度的逐漸增大，分子印跡材料的吸附容量逐漸增大，當展青霉素的濃度增加到10mg/L時,分子印跡材料的飽和吸附容量為0.22mg/g。

實施例三

磁性分子印跡納米材料對果汁樣品中展青霉素清除測定：對上海當地某超市購買的蘋果汁和葡萄汁進行展青霉素的富集與清除。

取1mL果汁樣品，加入1mL水，渦旋后超聲10min。采用離心機在5000轉/min下離心5分鐘。取上清液，過0.22μm濾膜，在LC/MS-MS上測定后發現均不含有展青霉素。

然后分別取上述果汁上清液1mL，添加不同濃度的展青霉素標準品(0.05mg/L,0.10mg/L,0.50mg/L)及50mg制備的磁性分子印跡納米材料，置于空氣搖床室溫下振蕩3h。然后經外加磁鐵作用分離后，取上清液過0.22μm濾膜，在LC/MS-MS上測定，并計算展青霉素的吸附率。發現展青霉素對果汁中展青霉素的吸附率達到95％以上，具有很好的清除效果。

本發明的保護范圍并不限于實施例中所作的描述，不偏離本發明方案中心的修改都屬于本發明的保護范圍。