质子化壳聚糖功能性金纳米搅拌棒吸附萃取怖胱由谱法测定乳制品中的亚硝酸盐及硝酸盐

2019-10-09 00:10:00 分析化学 2019年9期

刘海霞 狄婧 饶红红 郑艳萍 郭金鑫 赵国虎

摘 要 :以刻蚀不锈钢丝为基体,采用化学沉积法在其表面制备金纳米粒子(AuNPs),再利用自组装技术将壳聚糖(CTS)修饰于AuNPs上,并对其进行质子化改性,制备了一种以质子化壳聚糖功能化AuNPs为涂层的固相萃取搅拌棒(PCTS/AuNPsSBSE),结合离子色谱法(IC),建立了乳制品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定方法。优化了萃取温度、溶液pH值、萃取时间以及解析溶剂和时间。PCTS/AuNPsSBSEIC法测定亚硝酸盐和硝酸盐的线性范围分别为0.005~0.5 mg/L和0.02~5.0 mg/L,相关系数为0.9985和0.9988,检出限为1.2 μg/L和6.7 μg/L(S/N=3),富集倍数为22~25倍,RSD为2.6%~7.2%(n=5)。在实际样品分析中,加标回收率为84.7%~100.4%,RSDs 在2.8%~8.5%(n=3)之间。结果表明,本方法简单、灵敏、选择性好,可用于乳制品中硝酸盐和亚硝酸盐的富集检测。

关键词 :金纳米粒子; 质子化壳聚糖; 搅拌棒吸附萃取; 亚硝酸盐和硝酸盐; 乳制品

1 引 言

亚硝酸盐(Nitrite,NI)和硝酸盐(Nitrate,NA)作为保鲜剂和防腐剂,常被添加到食品中[1]。在适宜条件下,NI易与食物或胃中的仲胺、酰胺类物质反应生成强致癌的亚硝铵,引起组织的癌变[2]。NI作为强氧化剂,摄入过量时可使血液中血红蛋白失去携氧能力,引起食物中毒。更为严重的是,NI能够透过胎盘屏障进入胎儿体内,对胎儿有致畸作用。NA本身没有毒性,但在硝化细菌的作用与影响下,能还原成NI。因此,我国国家标准对婴儿配方乳制品中这类物质的含量做了严格的限量要求,规定NI的含量不超过2 mg/kg,硝酸盐的含量应小于100 mg/kg[3]。 由于食品基质具有多样性和复杂性,存在前处理步骤多、耗时、成本高及残余有机溶剂不易分离等问题[4], 因此, 发展高效、简易的样品前处理技术快速检测食品中痕量NI和NA显得非常重要。

近年来,越来越多的新方法和新技术被用于食品中NI和NA的检测。目前报道的前处理方法主要有微固相萃取[5]、液相微萃取[6]、固相微萃取[7]、固相萃取[8]和注射器内液体微萃取[9]等。微萃取技术分析用量少, 无需大量有机溶剂,被广泛用于样品的前处理中。搅拌棒吸附萃取(Stir bar sorptive extraction, SBSE)在SPME基础上建立的一种绿色、环保的样品前处理技术,具有萃取容量大、富集倍数高、重现性好、操作简单、环境友好等优点[0],已成为环境样品分析中备受青眛的一种样品前处理技术,其核心部分是搅拌棒涂层材料[1]。但是,目前SBSE的商品化涂层非常有限,在一定程度上限制了其广泛使用。金属纳米材料具有优良的表面性能,而且体积小、比表面积大,成为近年来的研究热点[2,13]。本研究组曾利用层层组装技术制备了巯基功能化金纳米涂层搅拌棒,用于环境水体中重金属离子的富集检测,富集效果良好[4]。壳聚糖(CTS)表面有大量活性NH2和OH, 在酸性条件下, CTS分子链上的NH2基团被质子化,形成了阳离子聚电解质NH+3, 对水体中的带有负电荷的污染物具有较好的去除作用[5,16]。目前,将CTS功能化金纳米粒子(AuNPs)作为搅拌棒吸附涂层材料测定无机阴离子未见报道。

本研究以刻蚀不锈钢丝为搅拌棒基体,借助氧化还原反应将AuNPs沉积到刻蚀不锈钢丝上,然后通过自组装技术,用CTS对其进行表面改性并进行质子化(Protonated),制备了质子化壳聚糖功能化金纳米固相萃取搅拌棒(PCTS/AuNPSBSE),并与离子色谱仪(IC)联用,建立了测定NI和NA的SBSEIC分析方法,其制备流程如图1所示。

4 結 论

采用氧化还原法和自组装技术成功制备PCTS/AuNPs固相萃取搅拌棒,制备方法简单、比表面积大、稳定性好。将PCTS/AuNPsSBSE与IC联用,建立了乳制品中NI和NA的检测方法。本方法的检出限低(1.2~6.7 μg/L),重复性好(RSD≤7.2),回收率高(84.7%~100.4%),可满足复杂基体中NI和NA的检测要求。对萃取的可能机理进行了探讨。本方法为开发新型SBSE涂层材料,以及复杂基体中痕量极性组分的选择性萃取富集和定量分析提供了参考数据。

References

1 Chiesa L, Arioli F, Pavlovic R, Villa R, Panseri S. Food Chem., 2019, 288: 361-367

2 Nesterenko E P, Murphy B, Murray E, Moore B, Diamond D. Anal. Methods,  2016,  8(35): 6520-6528

3 GB 107672010, National Food Safety Standard Older Infant and Young Children Formula. National Standards of the Peoples Republic of China

较大婴儿和幼儿配方食品. 中华人民共和国国家标准. GB 107672010

4 HU Rong, LI XiaoCui, LU XiaoHua, KAN Ying, GUO Jing. Physical Testing and Chemical Analysis Part B:Chemical Analysis, 2016, 52(8): 901-905

扈 蓉, 李筱翠, 盧晓华, 阚 莹, 郭 敬. 理化检验(化学分册), 2016, 52(8): 901-905

5 Troka P, Chudoba R, Danc L, Bodor R, Horciciak M, Tesarova E, Masar M. J. Chromatogr. B,  2013,  930(7): 41-47

6 Aydin F, Yilmaz E, Soylak M. Microchem. J.,  2017,  132: 280-285

7 Carrera S, Santiago G, Vega M. Microchem. J.,  2016,  129: 133-136

8 Sowa I, WójciakKosior M, Kocjan R. Pol. J. Environ. Stud.,  2013,  22: 881-884

9 Roohparvar R, Shamspur T, Mostafavi A, Bagheri H. Microchem. J.,  2018,  142: 135-139

10 YAO JianMei, DONG MeiYu, ZHANG LingXue, HE Jing, LI Tao, WEI Gang, DONG Nan. Chinese J. Anal.Chem.,  2019,  47(3): 463-470

姚键梅, 董美玉, 张凌雪, 何 静, 李 涛, 卫 刚, 董 南. 分析化学,  2019,  47(3): 463-470

11 CHEN LinLi, HUANG XiaoJia, YUAN DongXing. Chinese Journal of Chromatography,  2011,  29(5): 375-381

陈林利, 黄晓佳, 袁东星. 色谱,  2011,  29(5): 375-381

12 SnchezIglesias A, Winckelmans N, Altantzis T, Bals S, Grzelczak M, LizMarzn L M. J. Am. Chem. Soc.,  2016,  139(1): 107-110

13 SUN YanHong, WEI Jia, WANG ZhenXin, MENG XianYing. Chinese J. Anal.Chem.,  2018,  46(9): 1357-1362

孙艳红, 魏 佳, 王振新, 孟宪瑛. 分析化学,  2018,  46(9): 1357-1362

14 LIU HaiXia,RAO HongHong, ZHANG Li, ZHENG YanPing, LIU Fang, ZHAO GuoHu. Journal of Instrumental Analysis,  2018,  37 (7): 839-843

刘海霞, 饶红红, 张 丽, 郑艳萍, 刘 芳, 赵国虎. 分析测试学报,  2018,  37(7): 839-843

15 Chatterjee S, Lee D S, Lee M W, Woo S H. J. Hazard. Mater.,  2009,  166(1): 508-513

16 Xie Y, Li S, Liu G, Wang J, Wu K. Chem. Eng. J.,  2012,  192: 269-275

17 Ma W Y, Xing R R, Hu S, Chen X, Bai X H. Anal. Methods,  2014,  6(18): 7285-7293

18 Huang R H, Yang B C, Liu Q, Ding K L. J. Fluorine Chem.,  2012,  141: 29-34

19 Teimouri A, Nasab S G, Vahdatpoor N, Habibollahi S, Salavati H, Chermahini A N. Int. J. Biol. Macromol.,  2016,  93: 254-266

20 XIE YanHua, LI ShiYu, WANG Fei, LIU GuangLi. Environmental Science.,  2009,  30(9): 2580-2585

谢燕华, 李适宇, 王 飞, 刘广立. 环境科学,  2009,  30(9): 2580-2585

21 Chamandust S, Mehrasebi M R, Kamali K, Solgi R, Taran J, Nazari F, Hosseinil M J. Int. J. Food Prop.,  2016,  19(9): 1983-1993

22 Kaykhaii M, Dicinoski G W, Smedley R, Pawliszyn J, Haddad P R. J. Chromatogr. A,  2010,  1217(20): 3452-3456


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