基于量子化学的食品中磺胺类兽药残留广谱性仿生抗体的合成机理及应用研究

In this study, based on the quantum chemistry, magnetic molecularly imprinted polymers and molecularly imprinting solid phase microextraction fiber with both pure water-compatible and stimuli-responsive binding properties will be prepared via the inverse titration chemical precipitation technology, organic-inorganic hybrid surface molecular imprinting technique and surface-initiated reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization technique, which have high selectivity for sulfadiazin, sulfamerazine, sulfadimidine, sulfathiazole, sulfamoxol, sulfamethizole, sulfamethoxypyridazine, sulfachlorpyridazine, sulfadoxin and sulfisoxazole and 10 or more than 10 sulfonamides. The molecularly imprinting materials are confirmed by static contact angle experiments, 13C-NMR,1H-NMR et al experiments. Selective adsorption mechanism of water-compatible and stimuli-responsive molecularly imprinted polymers for the target compounds will be explored via density functional method, function groups determination of polymers and simulation food system. Using the prepared molecularly imprinting materials as extraction materials, methods of magnetic molecularly imprinting martrix solid phase dispersion extraction and solid phase microextraction technology will be established for enriching and purifying the sulfonamides in food of animal origin such as milk, egg, honey and pork et al. And the new determination methods of sulfonamides in food of animal origin will be established.

本研究拟以量子化学为依托，采用溶胶-凝胶反滴定化学共沉淀技术，有机-无机杂化表面分子印迹技术和表面引发可逆加成链断裂转移聚合技术制备针对磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺噻唑、磺胺嘧啶、磺胺多辛、磺胺甲二唑、磺胺甲氧嗪、磺胺氯哒嗪、磺胺恶唑和磺胺异噁唑等10种或10以上的磺胺类兽药具有高选择性的磁性水相兼容性仿生抗体，研究聚合物的合成机理。以静态接触角实验、13C-NMR、1H-NMR等手段对制备的分子印迹材料进行表征；采用密度泛函方法、聚合物的功能自由基团的测定和模拟食品系统探索水相分子印迹聚合物选择性吸附目标化合物的机理。以制备的分子印迹材料为固相萃取材料，建立牛奶、鸡蛋、蜂蜜和猪肉等动物源性食品的磁性分子印迹基质分散固相萃取、固相微萃取技术富集和净化磺胺类兽药痕量残留的快速样品前处理方法和新型检测方法。

本项目采用量子化学密度泛函理论（DFT），模拟研究了功能单体和模板分子形成聚合物的模型，从分子水平研究了分子印迹聚合物的制备的机理。以模拟研究的理论为基础，以磺胺二甲基嘧啶为模板分子，采用有机-无机杂化和表面分子印迹技术相结合，分别制备了针对磺胺类兽药的亲水性/非亲水性磁性/非磁性分子印迹材料和亲水性固相微萃取纤维，并将制备的分子印迹材料用作固相萃取材料，建立了磁性基质分散固相萃取复杂食品样品的前处理方法。. 采用Gaussian 09软件，基于密度泛函理论（DFT）采用lc-wpbe B3LYP/6-31G（d，p）方法模拟筛选出了磺胺类兽药的分子印迹功能单体甲基丙烯酸，SMZ与MAA的比例为1:4，分子印迹前聚合物拥有最大的结合能，并且形成6个氢键。模拟计算得到的分子印迹前聚物在甲苯中的溶剂化能量最低，这表明甲苯最适合作为磺胺类药物分子印迹聚合物合成的溶剂。. 以磺胺二甲基嘧啶为模板，甲基丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯为混合功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯和3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基丙烯酸酯作为交联剂，偶氮二异丁腈作为引发剂，分别制备了对10种磺胺类具有特异性的亲水性/非亲水性的磁性/非磁性的分子印迹材料和固相微萃取纤维。采用透射电镜，傅里叶红外光谱，热重分析仪等对制备的材料进行表征；采用吸附动力学，平衡结合实验和选择性实验考察了材料对目标物的选择性。以猪肉，牛奶，鸡肉和羊奶作为样品，制备的材料用作固相萃取材料，采用高效液相色谱进行检测，建立了亲水性分子印迹固相萃取/基质分散固相萃取样品前处理方法，实现了不同样品体系中磺胺类兽药的高效富集，并可应用于实际样品中磺胺类兽药痕量残留检测。