專利名稱：用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭及制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固相微萃取萃取頭，尤其是涉及一種用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭及制備方法與應用。
背景技術：
丙烯酰胺是一種強極性小分子化學物質(zhì)，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑，不易揮發(fā)。在一些油炸、燒烤以及烘焙的淀粉類食品中，如炸薯條、炸土豆片、面包等中能夠檢出丙烯酰胺。丙烯酰胺可以通過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等多種途徑進入人體，進入體內(nèi)后，會在體內(nèi)與DNA上的鳥嘌呤結合形成加合物，導致遺傳物質(zhì)損傷和基因突變，因此丙烯酰胺對人體的健康存在著巨大的威脅，被認為是潛在致癌物。丙烯酰胺的神經(jīng)毒性、遺傳毒性、致癌性以及在淀粉類食物中的高含量引起了國際社會的高度關注。目前，最為常用的方法是利用固相萃取與氣相色譜或者液相色譜結合，實現(xiàn)丙烯酰胺的檢測。但是這些方法的樣品前處理過程復雜繁瑣，消耗大量有機溶劑，因此不能滿足快速安全的檢測要求。 固相微萃取技術，自Pawliszyn研究小組在1989年首先提出以來(Belardi R G，Pawliszyn J. Water Poll U t. Res. J. Can. , 1989, 24 (I) : 179-191.), 一直受到人們的廣泛關注。它是一種集富集、濃縮、萃取為一體的樣品前處理技術，具有快速、靈敏、方便、無需有機溶劑并且可以與氣相色譜和液相色譜等分析儀器聯(lián)用的特點。目前，商品化萃取頭的制備技術已趨于完善，這些商品化涂層已經(jīng)具有較好的萃取效率并在實際應用中得到很好的發(fā)展。但是萃取頭本身還存在一些缺點，例如缺乏選擇性萃取涂層、石英纖維的機械強度低、萃取頭使用溫度偏低、不耐有機溶劑和使用壽命短等卻始終無法得到改善，這也大大限制了固相微萃取技術的應用范圍。此外，商品化萃取頭的制備技術作為國際上重要的商業(yè)保護技術，導致其產(chǎn)品價格一直居高不下，這也不利于固相微萃取技術廣泛應用于食品及其它生活用品的快速檢測中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的商品化萃取頭所存在的石英纖維的機械強度低、萃取頭使用溫度偏低、不耐有機溶劑和使用壽命短等不足，提供具有重現(xiàn)性好(RSD〈8.7%)、萃取容量較高、耐高溫(340°C )及不同極性的有機溶劑(正己烷，二氯甲烷，丙酮，甲醇)的清洗、克服石英纖維的易斷性、實用價值較好、物理化學性質(zhì)穩(wěn)定和易于推廣使用等優(yōu)點的一種用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭及其制備方法與應用。本發(fā)明的另一目的在于針對一些油炸、燒烤以及烘焙的淀粉類食品中產(chǎn)生的丙烯酰胺的問題，提供一種基于固相微萃取新涂層的萃取及分析方法，克服現(xiàn)有的樣品前處理方法步驟繁瑣，使用大量有機溶劑的不足。本發(fā)明的技術方案是將多壁碳納米管(MWCNTs)和全氟磺酸聚四氟乙烯共聚物(Nafion)試劑用物理涂潰法涂到不銹鋼絲纖維上，制備成MWCNTs/Nafion復合涂層，并建立基于該涂層的食品中丙烯酰胺的檢測方法。
本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭設有不銹鋼基質(zhì)，在不銹鋼基質(zhì)的一端設有MWCNTs/Nafion復合涂層。所述不銹鋼基質(zhì)可為不銹鋼纖維。所述不銹鋼基質(zhì)的長度最好為16 18cm,直徑最好為0. I 0. 15mm。MWCNTs/Nafion復合涂層的長度最好為I 2cm,厚度最好為10 50 y m。本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭的制備方法，包括以下步驟I)取2(T50mg MWCNTs于5mL離心管中，用乙醇超聲分散，然后加入10(T500iiL5% Nafion試劑，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I. 5mL離心管中，利用物理涂潰的方法涂至不銹鋼絲表面 f2cm，反復多次涂潰，直到所需厚度，6(T80°C烘箱中干燥f 2h，進樣口 22(T260°C老化3(T60min,用于樣品萃取。與現(xiàn)有的商品化萃取頭相比，本發(fā)明所制備的固相微萃取萃取頭主要有以下特
占-
^ \\\ I)利用物理涂潰法制備得到復合涂層，提高了萃取頭的熱穩(wěn)定性及耐溶劑性。2)制備的固相微萃取萃取頭是一種MWCNTs/Nafion復合材料萃取頭，具有制備方法簡單、成本低、重現(xiàn)性好和易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點。3)以不銹鋼基質(zhì)為涂層載體，大大改善了基質(zhì)的機械強度，提高了萃取頭的使用次數(shù)。4)采用本發(fā)明所制備的固相微萃取萃取頭組成的固相微萃取裝置，其操作方便，便于攜帶，并將大大節(jié)約使用成本，將有利于固相微萃取技術在食品快速檢測及食品品質(zhì)判斷方面的推廣應用。


圖I為本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭實施例的結構示意圖。圖2為本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭實施例的掃描電鏡圖。在圖2中，A :500倍，B 3000倍。圖3為使用本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭實施例的固相微萃取裝置的結構示意圖。在圖3中，I為焊錫、2為鏍帽、3為柱塞桿、4為針筒、5為密封墊圈、6為針頭、7為不銹鋼纖維、8為MWCNTs/Nafion復合涂層。圖4為本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭實施例與商品化85 ii m聚二甲基硅氧烷(PDMS)、65 ii m液固混合萃取纖維(DVB/PDMS)、85 y m聚丙烯酸酯(PA)以及75 y m碳分子篩/聚二甲基硅氧烷(CAR/PDMS)萃取頭對丙烯酰胺萃取能力的比較圖。在圖4中，橫坐標為五種萃取頭，分別為PDMS、PA、CAR/PDMS、DVB/PDMS、MWCNTs/Nafion ;縱坐標為響應信號。
具體實施例方式以下實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖I給出本發(fā)明所述用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭實施例的結構示意圖，固相微萃取萃取頭設有不銹鋼纖維2，在不銹鋼纖維2的一端涂有MWCNTs/Nafion。不銹鋼纖維2的長度為16 18cm，直徑為0. I 0. 15mm。MWCNTs/Nafion涂層I的長度為I 2cm，厚度為10 50iim。其掃描電鏡圖參見圖2。以下結合具體實施例對本發(fā)明的方法及萃取頭性能進行詳細的考察實施例I :取50mg MWCNTs于5mL離心管中，乙醇超聲分散，然后加入500y L5%Nafion試劑，乙醇分散至2. 5mL,制得20mg/mLMWCNTS和I % Nafion混合液。取0. 5mL混合液于I. 5mL離心管中。將不銹鋼纖維(直徑0. 15mm,長度17cm)的一端用丙酮溶液超聲清洗IOmin后，用二次去離子水洗凈，60°C下烘干。將處理過的不銹鋼纖維垂直浸入裝有上述溶液的微量離心管中反復多次涂潰，隨后立即把涂潰有MWCNTs/Nafion涂層的纖維放入80°C烘箱中干燥lh，進樣口 260°C老化30min，得到的涂層厚度為10 50 y m。使用時，參見圖3所給出的固相微萃取裝置的結構示意圖，將帶有MWCNTs/Nafion涂層I的不銹鋼纖維2插進針頭3及密封墊圈4后，再將不銹鋼纖維穿過針筒5，用焊錫7將其末端固定于柱塞桿6上，用鏍帽8旋緊即可進行固相微萃取操作。 實施例2 :以下給出本發(fā)明方法中樣品預處理步驟。脫脂準確稱取試劑樣品I. Og于IOmL尚心管中，加入5mL重蒸正己燒脫脂、震蕩、超聲IOmin,靜置IOmin,過濾取濾洛,再用5mL正己燒,重復上述實驗步驟。萃取將濾渣用甲醇水(V V=I I)萃取，超聲lOmin，在IOOOOrpm的轉速下離心分離IOmin,過濾取上清液。衍生化向所得濾液加入200 ii LlO% (V V) H2SO4水溶液，4°C冰箱中放置lOmin。加人200 ii L0. Imol L^1KBrO3jO. 5g KBr，震蕩搖勻，放置4°C下反應lh。向溶液中緩慢滴加
0.Imol L-1NaS2O3至溶液由橙黃變?yōu)闊o色，后加入IOOii L 10% (V V)三乙胺，使得丙烯酰胺衍生轉化為穩(wěn)定的2-溴丙烯酰胺,最后定容至IOmL,用MWCNTs/Nafion涂層進行固相微萃取。實施例3 :以下給出本發(fā)明所制備的MWCNTs/Nafion萃取頭與四種商品化萃取頭對于丙烯酰胺萃取效率的比較。由圖2可知，涂層的有效面積由于MWCNTs的管狀結構而顯著提高，因此萃取頭的萃取效率也將大大增強。圖4表明，MWCNTs/Nafion涂層對丙烯酰胺的萃取效率要高于其它商品化萃取頭。這主要是因為Nafion試劑對極性物質(zhì)的吸附作用以及MWCNTs大的比表面積提供的萃取容量。GC/E⑶操作條件色譜柱選用Rt-Wax熔融石英毛細管柱(30mX0. 32mmX0. 25 u m)(美國 Agilent 公司)，柱溫程序80°C (保留 2min) —IOmirT1升溫至240°C(保留2min)。解吸附時間4min。進樣口溫度230°C，檢測器溫度280°C，載氣和尾吹氣為高純氮(純度彡99. 999% )。實施例4 :以下給出本發(fā)明所制備的MWCNTs/Nafion萃取頭用于多種食品中丙烯酰胺含量檢測的結果。表I表明，薯條、薯卷及炸雞翅表皮中丙烯酰胺的含量較高，面包、餅干中較少，而非煎炸食品饅頭中則檢測不出丙烯酰胺，加標回收率在78% -110%之間。GC/E⑶操作條件條件同實施例3。表I實際樣品中丙烯酰胺的含量及回收率
權利要求
1.用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭，其特征在于設有不銹鋼基質(zhì)，在不銹鋼基質(zhì)的一端設有MWCNTs/Nafion復合涂層。
2.如權利要求I所述的用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭，其特征在于所述不銹鋼基質(zhì)為不銹鋼纖維。
3.如權利要求I所述的用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭，其特征在于所述不銹鋼基質(zhì)的長度為16 18cm,直徑為0. I 0. 15mm。
4.如權利要求I所述的用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭，其特征在于MWCNTs/Nafion復合涂層的長度為I 2cm,厚度為10 50 y m。
5.如權利要求I所述的用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭的制備方法，其特征在于包括以下步驟 1)取2(T50mgMWCNTs于5mL離心管中，用乙醇超聲分散，然后加入10(T500ii L 5%Nafion試劑，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I. 5mL離心管中，利用物理涂潰的方法涂至不銹鋼絲表面f 2cm，反復多次涂潰，直到所需厚度，6(T80°C烘箱中干燥I 2h，進樣口 22(T260°C老化3(T60min。
全文摘要
用于丙烯酰胺檢測的固相微萃取萃取頭及制備方法與應用，涉及一種固相微萃取萃取頭。萃取頭設有不銹鋼基質(zhì)，在不銹鋼基質(zhì)的一端設有MWCNTs/Nafion復合涂層。取MWCNTs于離心管中，用乙醇超聲分散，然后加入Nafion試劑，乙醇分散至2.5~5mL，得到MWCNTs和Nafion的混合液；取混合液于離心管中，利用物理涂漬的方法涂至不銹鋼絲表面1~2cm，反復多次涂漬，直到所需厚度，60~80℃烘箱中干燥，進樣口220~260℃老化，用于樣品萃取。具有重現(xiàn)性好、萃取容量較高、耐高溫及不同極性的有機溶劑的清洗、克服石英纖維的易斷性、實用價值較好、物理化學性質(zhì)穩(wěn)定和易于推廣使用等優(yōu)點。
文檔編號B01J20/281GK102847524SQ20121035697
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者陳曦, 屈艷勤, 王翊如, 蔣亞琪 申請人:廈門大學