CN105295057B - 一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶及其制备方法。本发明的方法首先制备磁性明胶，接下来制备乙烯基修饰的环糊精，然后将二者反应获得环糊精修饰磁性明胶。本发明首次制备出环糊精修饰磁性明胶，不仅能够实现莫西菌素的高效吸附，而且磁分离性能够实现材料的快速回收，操作简单。所用材料低毒，制备成本低、安全性高，后期处理简单。因此，本发明的方法不论从制备的安全性还是从制备过程的易操作性都远远优于现有制备方法。

Description

一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及食品安全领域，具体涉及一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶及其制备方法。

背景技术

莫西菌素(Moxidectin)是一种新型抗寄生虫药，是由链霉菌发酵产生、半合成的、成分单一的大环内酯类药物。该药对害虫作用强烈、用药量少、对人畜安全、不易产生抗性的特点，是目前最有前途的广谱、高效、新型无交叉抗性的生物杀虫剂。尽管莫西菌素具有较高的安全性，但是其半衰期较长，极易引起食品中莫西菌素的残留。欧盟、美国、日本对莫西菌素在牛/羊肉中的最高残留限量为20μg/kg，牛/羊肝脏中为100μg/kg，牛/羊肾脏中为50μg/kg，牛乳中为40μg/kg。而我国尚无莫西菌素检测的国家标准。因此，十分有必要建立食品中莫西菌素的检测方法，做好相关技术储备，以保障我国进口食品安全。

目前，莫西菌素的经典检测方法是C18固相萃取-液相色谱荧光检测。其中，C18固相萃取过程不仅由于吸附剂的选择性较差，对脂肪含量较高的样本净化效果较差，而且流速较慢，耗时较长，存在样本基质堵塞固相萃取柱的弊端。磁性吸附剂具有极大的比表面积和磁敏感性，分析物吸附在磁性吸附剂的同时在外界磁场的作用下可以实现快速高效的磁分离，操作简单易行，无需仪器设备，可用于各种复杂样品的快速净化和高效浓缩富集。环糊精具有内腔疏水而外部亲水的特性，可以依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系，特别是对大环内酯类结构化合物(诸如莫西菌素)表现出高选择性识别能力。因此，环糊精修饰的磁性材料不仅对莫西菌素表现出高选择性萃取能力，而且操作简单，不存在堵塞固相萃取柱的问题，是一种理想的萃取材料。

对于环糊精修饰磁性材料的制备而言，磁性四氧化三铁表面缺少表面基团，因而传统方法需要先修饰一层二氧化硅薄膜提供硅羟基，进而利用硅烷化试剂进一步修饰出乙烯基。同时，将环糊精溶于新蒸吡啶中，冰浴降温后滴加丙烯酰氯，制备出乙烯基修饰的环糊精。最后，利用自由基聚合反应，将环糊精修饰在磁性材料表面。

由此可见，传统方法存在两大弊端：(1)磁性材料表面双层膜的修饰，合成过程繁琐，反应条件苛刻，耗时较长(至少3天)；(2)乙烯基修饰的环糊精较为复杂，不仅需要使用高毒、易燃的丙烯酰氯和易氧化、难以保存的吡啶，而且需要复杂的蒸馏和低温操作。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种处理过程简单，所使用材料毒性低的高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶的制备方法，以及通过该方法制备的磁性明胶。本发明提出一种新型的制备思路，首先一步合成出磁性明胶材料，其具有磁敏感性和富含氨基的双重优势，无需双层二氧化硅膜的进一步修饰，其次，利用甲基丙烯酸缩水甘油酯的环氧基团与环糊精聚合，很简单的制备出乙烯基修饰的环糊精，；最后，利用离子间作用力和自由基聚合技术，将丙烯酸(羧基，乙烯基)，磁性明胶(氨基)和乙烯基修饰的环糊精制备出环糊精修饰磁性明胶，实现莫西菌素表现出高选择性萃取。

具体而言，本发明提供一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤A)、制备磁性明胶；

步骤B)、制备乙烯基修饰的环糊精；

步骤C)、将所述磁性明胶和所述乙烯基修饰的环糊精混合制备环糊精修饰磁性明胶。

进一步地，所述步骤A)包括下述步骤：

步骤A1)、将第一预定量的明胶溶解于水中，获得明胶溶液；

步骤A2)、向所述明胶溶液中加入三氯化铁和硫酸铁；

步骤A3)、对所获得明胶溶液进行加热并逐滴加入氨水溶液，进行机械搅拌以获得磁性明胶；

步骤A4)对所获得的磁性明胶进行洗涤。

进一步地，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：

步骤B1)、将第二预定量的环糊精溶解于无水二甲基甲酰胺获得环糊精溶液；

步骤B2)、在所述环糊精溶液中加入第三预定量的甲基丙烯酸缩水甘油酯；

步骤B3)、对所获得的环糊精溶液进行加热搅拌；

步骤B4)、利用过量的乙酸乙酯溶解反应产物并在保护气体的保护下风干溶液，获得乙烯基修饰的环糊精。

进一步地，其特征在于，所述步骤C)包括：将所述步骤A4)获得的磁性明胶溶解在水溶液中，然后加入丙烯酸和乙烯基修饰的环糊精，常温抚育预定时间，加入过氯酸铵，继续常温反应第二预定时间，得到环糊精修饰磁性明胶。

进一步地，在所述步骤A1)中，所述第一预定量的明胶为0.1-10g，加入的水为10-100ml。

进一步地，所述第一预定时间为8-12小时，所述第二预定时间为10-14小时。

进一步地，在所述步骤A3)中加热温度为40-100℃，在所述步骤B3)中，加热温度为60-100℃。

进一步地，丙烯酸和乙烯基修饰的环糊精的体积/质量比为3:1至1:1，优选为2:1。

进一步地，所加入的过氯酸铵与所加入明胶的比例为4:1至6:1。

另一方面，本发明提供一种环糊精修饰磁性明胶，所述环糊精修饰磁性明胶是通过上述方法制备的。

优点

本发明所使用的材料为低毒的甲基丙烯酸缩水甘油酯，制备风险低、安全性高，并且，本发明中所采用的制备方法反应比较温和，反应时间短，最优之处在于后期处理简单，仅需要乙酸乙酯重结晶即可。因此，本发明的方法不论从制备的安全性还是从制备过程的易操作性都远远优于现有制备方法。

附图说明

图1为本发明的环糊精修饰磁性明胶的制备流程图；

图2为磁性明胶(a)和环糊精修饰磁性明胶(b)的电镜图；

图3为磁性明胶和环糊精修饰磁性明胶的磁滞曲线；

图4为磁性明胶、丙烯酸修饰磁性明胶、环糊精修饰磁性明胶对莫西菌素的吸附效果图；

图5为利用液相色谱法分别对未处理的食品样本(a)、经环糊精修饰磁性明胶吸附萃取后的样本(b)以及标准的莫西菌素样本(c)进行分析所得到的色谱图。

具体实施方式

下面介绍本发明的制备方法的具体实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例的制备方法如下：

一、磁性明胶材料的制备

将2g的明胶溶解在35mL的纯水中，随后加入质量比为2/1的三氯化铁和硫酸铁(总量2g)。将溶液温度升到70℃后，逐滴加入5mL的氨水溶液，并在此温度下机械搅拌5小时。最后用乙醇、水等溶液洗涤磁性明胶材料。

二、乙烯基修饰环糊精的制备

将5g的环糊精溶解在50mL的无水二甲基甲酰胺中，随后加入3g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，将溶液温度升到80℃后搅拌5小时。最后用大体积的乙酸乙酯溶解反应产物后，在氮气保护下吹干溶液，得到乙烯基修饰的环糊精。其中，要求无水二甲基甲酰胺，可以将氢化钠固体加入二甲基甲酰胺中并搅拌直至无气泡产生，随后过滤去除未反应的氢化钠。

三、环糊精修饰磁性明胶的制备

将磁性明胶溶解在水溶液中，然后加入体积/质量比为2/1的丙烯酸和乙烯基修饰的环糊精，常温抚育过夜后，加入6mg的过氯酸铵，继续常温反应12小时，得到环糊精修饰磁性明胶。

实施例2

一、磁性明胶材料的制备

将3g的明胶溶解在60mL的纯水中，随后加入质量比为2/1的三氯化铁和硫酸铁，总量为6.0g。将溶液温度升到65℃后，逐滴加入6mL的氨水溶液，并在此温度下机械搅拌5小时。最后用乙醇、水等溶液洗涤磁性明胶材料。

二、乙烯基修饰环糊精的制备

将6g的环糊精溶解在50mL的无水二甲基甲酰胺中，随后加入1.0g的甲基丙烯酸缩水甘油酯，将溶液温度升到80℃后搅拌5小时。最后用大体积的乙酸乙酯溶解反应产物后，在氮气保护下吹干溶液，得到乙烯基修饰的环糊精。

三、环糊精修饰磁性明胶的制备

将磁性明胶溶解在水溶液中，然后加入0.2mL丙烯酸和0.2mL乙烯基修饰的环糊精，常温抚育过夜后，加入10mg的过氯酸铵，继续常温反应12小时，得到环糊精修饰磁性明胶。

本申请的发明人发现，采用实施例2中所描述的方法比实施例1的制备效率更高。

下面结合附图2-5详细描述本发明的环糊精修饰磁性明胶的使用。

如图2所示为磁性明胶(a)和环糊精修饰磁性明胶(b)的电镜图，从图中可以看出磁性明胶是有很多小颗粒组成，粒径大约220nm，而环糊精修饰磁性明胶由于没有膜的多层修饰，粒径没有发生改变，但是可以发现由于基团修饰，颗粒之间存在一些粘连，且颗粒边缘比较模糊。

从图3可以看出磁性明胶和环糊精修饰磁性明胶均表现出较好的磁敏感性，能够用于实际样本中莫西菌素的快速磁分离萃取.

图4为磁性明胶、丙烯酸修饰磁性明胶、环糊精修饰磁性明胶对莫西菌素的吸附效果图，可以看出，磁性明胶含有氨基，对莫西菌素的吸附效果一般；因为丙烯酸的羧基和明胶氨基的作用，使得丙烯酸修饰磁性明胶缺乏功能基团，因而吸附容量最低；环糊精修饰磁性明胶由于内腔疏水而外部亲水的特性，对莫西菌素表现出最佳的吸附效果。

因此，本发明的方法可以用于制备对莫西菌素具有高吸附效果的环糊精修饰磁性明胶。

本发明所制备的环糊精修饰磁性明胶可以用作磁性吸附剂，进而建立一种快速、高效的前处理技术，用于食品样本中莫西菌素的选择性萃取，结合荧光衍生化和液相色谱分析技术，可以实现食品样本中莫西菌素的残留检测。

莫西菌素的简要检测过程为：用乙腈振荡提取食品中的莫西菌素，弃去沉淀物后加入磁性吸附剂，继续振荡5分钟，莫西菌素就吸附在磁性吸附剂表面，用乙腈/水(9/1，v/v)清洗磁性吸附剂进一步去除样本基后，用甲醇/乙酸(9/1，v/v)将吸附在磁性吸附剂表面的莫西菌素洗脱下来，衍生化后，进液相色谱分析。

如图5所示，(a)为食品样本直接进样分析的色谱图、(b)为利用环糊精修饰磁性明胶进行吸附萃取后进行液相色谱分析后的结果、(c)为以不含任何杂质的莫西菌素作为样本进行液相色谱分析后的结果。从图中可以看出，在样本未经处理的情况下，图(a)中样本基质干扰严重，且与标准样品(c)相比，样本基质已经影响莫西菌素的衍生化反应。而如图(b)中显示的，由于环糊精修饰磁性明胶的高效萃取效果，样本基质去除较为干净，且莫西菌素的回收率在85％以上，能够用于食品样本中莫西菌素的残留检测。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤A)、制备磁性明胶；

步骤B)、制备乙烯基修饰的环糊精；

步骤C)、将所述磁性明胶和所述乙烯基修饰的环糊精混合制备环糊精修饰磁性明胶，

其中，所述步骤B)包括：

步骤B1)、将第一预定量的环糊精溶解于无水二甲基甲酰胺获得环糊精溶液；

步骤B2)、在所述环糊精溶液中加入第二预定量的甲基丙烯酸缩水甘油酯；

步骤B3)、对所获得的环糊精溶液进行加热搅拌；

步骤B4)、利用过量的乙酸乙酯溶解反应产物并在保护气体的保护下风干溶液，获得乙烯基修饰的环糊精；

所述步骤C)包括：将所述步骤A)获得的磁性明胶溶解在水溶液中，然后加入丙烯酸和乙烯基修饰的环糊精，常温抚育预定时间，加入过氯酸铵，继续常温反应第一预定时间，得到环糊精修饰磁性明胶。

2.根据权利要求1所述的高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶的制备方法，其特征在于，所述第一预定时间为10-14小时。

3.根据权利要求1所述的高吸附莫西菌素的环糊精修饰磁性明胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤B3)中，加热温度为60-100℃。

4.一种环糊精/丙烯酸修饰磁性明胶，其特征在于，所述环糊精/丙烯酸修饰磁性明胶是通过权利要求1-3中任意一项所述方法制备的。