可设计离子液体功能化磁性材料的制备及其在食品安全分析中的应用

In response to the frequent food security issues in China and the dire need for trace analysis of complex sample matrix, this program is aimed to design and prepare 14 monomeric and polymeric magnetic composite materials functionalized by ionic liquids with different lengths of alkyl chain and different charge properties, thereby to develop precise, fast and highly sensitive detection method coupled with magnetic solid-phase extraction for illegal food additives. The contents of the proposal include:(1) preparation and characterization of magnetic nanoparticles;(2) preparation and characterization of new ionic liquid -functionalized magnetic materials;(3) evaluation of the extraction performance, enrichment capacity and selective adsorption behavior of the materials; (4) optimization of the extraction procedure using maleic acid in starch, antibiotics and colorant in food as target probes; (5) in-depth investigation of the extraction mechanism. The combination of solid-phase extraction based on ionic liquid -functionalized magnetic composite materials and HPLC will provide strong technical support for the determination of low-concentration additives, push forward the progress of sample pretreatment in analytical chemistry and benefit the development of technology for food security analysis.

针对我国频频出现的食品安全问题，结合复杂样品痕量分析检测的重大需求，本项目拟针对不同的食品非法添加剂检测对象，设计合成14种烷基链长、对阴离子和表面电荷性质不同的键合型或聚合型的离子液体功能化磁性复合材料，发展新型磁性固相萃取技术并应用于食品中非法添加剂的准确、快速、高灵敏检测，开展食品安全检测的痕量分析新技术和新方法研究。主要包括：(1)磁性纳米粒子的制备和理化性质表征；（2）磁性材料多种形式的离子液体功能化；（3）固相萃取性能评价，考察磁性复合材料的富集能力和吸附选择性；(4)以淀粉中马来酸、食品中的抗生素、着色剂作为主要研究对象，优化萃取条件，进行方法学考察和应用；(5)作用机理和萃取机制研究。通过结合离子液体功能化磁性复合材料固相萃取和色谱分析技术，显著提高灵敏度，为食品中低丰度非法添加剂的快速灵敏检测提供技术支持，对推动分析化学样品前处理技术以及食品安全分析技术发展具有积极意义。

自基金资助以来，我们制备的磁性固载十八烷基咪唑离子液体材料，实现了蜂蜜中的黄酮类化合物和桂皮中的肉桂酸化合物的萃取，有效地减少了杂质成分对待测物的干扰，取得了不错的结果。除此之外，我们还产生了一个新的增长点。我们在低共熔溶剂（Deep eutectic solvents, DES）应用于样品前处理和色谱新材料制备方面取得了一些重要的研究进展。在DES中将氮杂碳量子点均匀嫁接到硅胶表面，得到一种新的Nano-on-Micro型的亲水色谱固定相。本研究通过固相合成法制备了氮掺杂的碳量子点，利用其表面丰富的官能团，在DES中采用共价键合的方式成功制备了新型碳量子点改性硅胶分离材料Sil-NCDs (DES)。该研究工作探讨了DES在色谱材料制备过程中的溶剂效应，并以碱基、核苷等为分析物，研究了新型分离介质在亲水色谱模式下的分离性能，深入探讨了分离机理，并将其成功用于西北特色传统中药材冬虫夏草中核苷类成分的分离分析。该研究工作的开展填补了碳量子点在色谱分离材料领域的空白，为复杂样品的分离分析提供了新方法。.在DES中尝试进行硅胶表面的自由基链转移反应，将乙烯咪唑和丙烯酸分别通过单体聚合或共聚的方式修饰在硅胶表面，得到聚乙烯咪唑改性硅胶、聚丙烯酸改性硅胶、乙烯咪唑和丙烯酸共聚改性硅胶三种固定相材料，并进行了亲水色谱性能比较。利用元素分析和红外光谱技术对三种固定相材料进行了表征。通过分离9种碱基核苷、8种氨基酸和6种糖类化合物，考察其亲水色谱性能。通过改变流动相中乙腈含量、盐浓度、pH值和改变柱温，考察不同色谱条件对碱基核苷在三种固定相上保留的变化。三种固定相的稳定性也被考察。通过与氯仿和甲醇两种传统溶剂中制备的三种固定相材料相比，发现在DESs中制备材料的键合量更高。结果表明，DESs可以作为通过单体聚合和共聚反应制备硅胶基质固定相的新型绿色反应溶剂。.本工作成功地建立了磁性离子液体固相萃取材料并用于食品分析中，另外，我们将DES用作新型萃取剂和固定相制备的反应溶剂，建立了新型绿色溶剂体系，具有非常好的应用前景。