CN102847524A

CN102847524A - 用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头及制备方法与应用

Info

Publication number: CN102847524A
Application number: CN2012103569763A
Authority: CN
Inventors: 陈曦; 屈艳勤; 王翊如; 蒋亚琪
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-01-02

Abstract

用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头及制备方法与应用，涉及一种固相微萃取萃取头。萃取头设有不锈钢基质，在不锈钢基质的一端设有MWCNTs/Nafion复合涂层。取MWCNTs于离心管中，用乙醇超声分散，然后加入Nafion试剂，乙醇分散至2.5~5mL，得到MWCNTs和Nafion的混合液；取混合液于离心管中，利用物理涂渍的方法涂至不锈钢丝表面1~2cm，反复多次涂渍，直到所需厚度，60~80℃烘箱中干燥，进样口220~260℃老化，用于样品萃取。具有重现性好、萃取容量较高、耐高温及不同极性的有机溶剂的清洗、克服石英纤维的易断性、实用价值较好、物理化学性质稳定和易于推广使用等优点。

Description

用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头及制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种固相微萃取萃取头，尤其是涉及一种用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头及制备方法与应用。

背景技术

丙烯酰胺是一种强极性小分子化学物质，易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂，不易挥发。在一些油炸、烧烤以及烘焙的淀粉类食品中，如炸薯条、炸土豆片、面包等中能够检出丙烯酰胺。丙烯酰胺可以通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径进入人体，进入体内后，会在体内与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致遗传物质损伤和基因突变，因此丙烯酰胺对人体的健康存在着巨大的威胁，被认为是潜在致癌物。丙烯酰胺的神经毒性、遗传毒性、致癌性以及在淀粉类食物中的高含量引起了国际社会的高度关注。目前，最为常用的方法是利用固相萃取与气相色谱或者液相色谱结合，实现丙烯酰胺的检测。但是这些方法的样品前处理过程复杂繁琐，消耗大量有机溶剂，因此不能满足快速安全的检测要求。

固相微萃取技术，自Pawliszyn研究小组在1989年首先提出以来(Belardi R G，PawliszynJ.Water Pollμt.Res.J.Can.,1989,24(1):179-191.),一直受到人们的广泛关注。它是一种集富集、浓缩、萃取为一体的样品前处理技术，具有快速、灵敏、方便、无需有机溶剂并且可以与气相色谱和液相色谱等分析仪器联用的特点。目前，商品化萃取头的制备技术已趋于完善，这些商品化涂层已经具有较好的萃取效率并在实际应用中得到很好的发展。但是萃取头本身还存在一些缺点，例如缺乏选择性萃取涂层、石英纤维的机械强度低、萃取头使用温度偏低、不耐有机溶剂和使用寿命短等却始终无法得到改善，这也大大限制了固相微萃取技术的应用范围。此外，商品化萃取头的制备技术作为国际上重要的商业保护技术，导致其产品价格一直居高不下，这也不利于固相微萃取技术广泛应用于食品及其它生活用品的快速检测中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的商品化萃取头所存在的石英纤维的机械强度低、萃取头使用温度偏低、不耐有机溶剂和使用寿命短等不足，提供具有重现性好（RSD<8.7％）、萃取容量较高、耐高温（340℃）及不同极性的有机溶剂（正己烷，二氯甲烷，丙酮，甲醇）的清洗、克服石英纤维的易断性、实用价值较好、物理化学性质稳定和易于推广使用等优点的一种用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头及其制备方法与应用。

本发明的另一目的在于针对一些油炸、烧烤以及烘焙的淀粉类食品中产生的丙烯酰胺的问题，提供一种基于固相微萃取新涂层的萃取及分析方法，克服现有的样品前处理方法步骤繁琐，使用大量有机溶剂的不足。

本发明的技术方案是将多壁碳纳米管（MWCNTs）和全氟磺酸聚四氟乙烯共聚物（Nafion）试剂用物理涂渍法涂到不锈钢丝纤维上，制备成MWCNTs/Nafion复合涂层，并建立基于该涂层的食品中丙烯酰胺的检测方法。

本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头设有不锈钢基质，在不锈钢基质的一端设有MWCNTs/Nafion复合涂层。

所述不锈钢基质可为不锈钢纤维。

所述不锈钢基质的长度最好为16～18cm，直径最好为0.1～0.15mm。MWCNTs/Nafion复合涂层的长度最好为1～2cm，厚度最好为10～50μm。

本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头的制备方法，包括以下步骤：

1）取20~50mg MWCNTs于5mL离心管中，用乙醇超声分散，然后加入100~500μL 5％Nafion试剂，乙醇分散至2.5~5mL，得到MWCNTs和Nafion的混合液；

2）取0.5mL混合液于1.5mL离心管中，利用物理涂渍的方法涂至不锈钢丝表面1~2cm，反复多次涂渍，直到所需厚度，60~80℃烘箱中干燥1~2h，进样口220~260℃老化30~60min，用于样品萃取。

与现有的商品化萃取头相比，本发明所制备的固相微萃取萃取头主要有以下特点：

1）利用物理涂渍法制备得到复合涂层，提高了萃取头的热稳定性及耐溶剂性。

2）制备的固相微萃取萃取头是一种MWCNTs/Nafion复合材料萃取头，具有制备方法简单、成本低、重现性好和易于批量生产等优点。

3）以不锈钢基质为涂层载体，大大改善了基质的机械强度，提高了萃取头的使用次数。

4）采用本发明所制备的固相微萃取萃取头组成的固相微萃取装置，其操作方便，便于携带，并将大大节约使用成本，将有利于固相微萃取技术在食品快速检测及食品品质判断方面的推广应用。

附图说明

图1为本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头实施例的结构示意图。

图2为本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头实施例的扫描电镜图。在图2中，A：500倍，B：3000倍。

图3为使用本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头实施例的固相微萃取装置的结构示意图。在图3中，1为焊锡、2为镙帽、3为柱塞杆、4为针筒、5为密封垫圈、6为针头、7为不锈钢纤维、8为MWCNTs/Nafion复合涂层。

图4为本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头实施例与商品化85μm聚二甲基硅氧烷（PDMS）、65μm液固混合萃取纤维（DVB/PDMS）、85μm聚丙烯酸酯（PA）以及75μm碳分子筛/聚二甲基硅氧烷（CAR/PDMS）萃取头对丙烯酰胺萃取能力的比较图。在图4中，横坐标为五种萃取头，分别为PDMS、PA、CAR/PDMS、DVB/PDMS、MWCNTs/Nafion；纵坐标为响应信号。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

图1给出本发明所述用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头实施例的结构示意图，固相微萃取萃取头设有不锈钢纤维2，在不锈钢纤维2的一端涂有MWCNTs/Nafion。不锈钢纤维2的长度为16～18cm，直径为0.1～0.15mm。MWCNTs/Nafion涂层1的长度为1～2cm，厚度为10～50μm。其扫描电镜图参见图2。

以下结合具体实施例对本发明的方法及萃取头性能进行详细的考察：

实施例1：取50mg MWCNTs于5mL离心管中，乙醇超声分散，然后加入500μL5％Nafion试剂，乙醇分散至2.5mL，制得20mg/mLMWCNTS和1％Nafion混合液。取0.5mL混合液于1.5mL离心管中。将不锈钢纤维(直径：0.15mm,长度：17cm)的一端用丙酮溶液超声清洗10min后，用二次去离子水洗净，60℃下烘干。将处理过的不锈钢纤维垂直浸入装有上述溶液的微量离心管中反复多次涂渍，随后立即把涂渍有MWCNTs/Nafion涂层的纤维放入80℃烘箱中干燥1h，进样口260℃老化30min，得到的涂层厚度为10～50μm。使用时，参见图3所给出的固相微萃取装置的结构示意图，将带有MWCNTs/Nafion涂层1的不锈钢纤维2插进针头3及密封垫圈4后，再将不锈钢纤维穿过针筒5，用焊锡7将其末端固定于柱塞杆6上，用镙帽8旋紧即可进行固相微萃取操作。

实施例2：以下给出本发明方法中样品预处理步骤。

脱脂：准确称取试剂样品1.0g于10mL离心管中，加入5mL重蒸正己烷脱脂、震荡、超声10min，静置10min，过滤取滤渣，再用5mL正己烷，重复上述实验步骤。

萃取：将滤渣用甲醇∶水（V∶V=1∶1）萃取，超声10min，在10000rpm的转速下离心分离10min，过滤取上清液。

衍生化：向所得滤液加入200μL10％(V∶V)H₂SO₄水溶液，4℃冰箱中放置10min。加入200μL0.1mol L^-1KBrO₃，0.5g KBr，震荡摇匀，放置4℃下反应1h。向溶液中缓慢滴加0.1mol L^-1NaS₂O₃至溶液由橙黄变为无色，后加入100μL 10％(V∶V)三乙胺，使得丙烯酰胺衍生转化为稳定的2-溴丙烯酰胺，最后定容至10mL，用MWCNTs/Nafion涂层进行固相微萃取。

实施例3：以下给出本发明所制备的MWCNTs/Nafion萃取头与四种商品化萃取头对于丙烯酰胺萃取效率的比较。由图2可知，涂层的有效面积由于MWCNTs的管状结构而显著提高，因此萃取头的萃取效率也将大大增强。图4表明，MWCNTs/Nafion涂层对丙烯酰胺的萃取效率要高于其它商品化萃取头。这主要是因为Nafion试剂对极性物质的吸附作用以及MWCNTs大的比表面积提供的萃取容量。

GC/ECD操作条件：色谱柱选用Rt-Wax熔融石英毛细管柱（30m×0.32mm×0.25μm）(美国Agilent公司)，柱温程序：80℃（保留2min）—10min^-1升温至240℃（保留2min）。解吸附时间：4min。进样口温度：230℃，检测器温度：280℃，载气和尾吹气为高纯氮(纯度≥99.999％)。

实施例4：以下给出本发明所制备的MWCNTs/Nafion萃取头用于多种食品中丙烯酰胺含量检测的结果。表1表明，薯条、薯卷及炸鸡翅表皮中丙烯酰胺的含量较高，面包、饼干中较少，而非煎炸食品馒头中则检测不出丙烯酰胺，加标回收率在78％-110％之间。

GC/ECD操作条件条件同实施例3。

表1实际样品中丙烯酰胺的含量及回收率

本发明所制备的MWCNTs/Nafion萃取头，对极性小分子化合物丙烯酰胺具有较高的萃取效率，基于这种萃取头所建立的固相微萃取-气相色谱法能够实现对于煎炸，烘焙等食品中产生的丙烯酰胺的萃取及分析检测。同时此萃取头克服了石英纤维的易断性，有较好的实际应用价值。由于整套固相微萃取装置及其萃取头制备方法简单易行，成本低，操作简便，将有利于固相微萃取技术在食品的快速检测方面的广泛应用。

Claims

1.用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头，其特征在于设有不锈钢基质，在不锈钢基质的一端设有MWCNTs/Nafion复合涂层。

2.如权利要求1所述的用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头，其特征在于所述不锈钢基质为不锈钢纤维。

3.如权利要求1所述的用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头，其特征在于所述不锈钢基质的长度为16～18cm，直径为0.1～0.15mm。

4.如权利要求1所述的用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头，其特征在于MWCNTs/Nafion复合涂层的长度为1～2cm，厚度为10～50μm。

5.如权利要求1所述的用于丙烯酰胺检测的固相微萃取萃取头的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2）取0.5mL混合液于1.5mL离心管中，利用物理涂渍的方法涂至不锈钢丝表面1~2cm，反复多次涂渍，直到所需厚度，60~80℃烘箱中干燥1~2h，进样口220~260℃老化30~60min。