中國檢驗檢疫科學(xué)研究院成功研制基于共價有機(jī)框架材料的真菌毒素富集凈化新材料

　　復(fù)雜食品基質(zhì)中痕量有害物的精準(zhǔn)定量分析一直是一個難點，因此需要對樣品進(jìn)行有效的富集凈化前處理。富集凈化技術(shù)的核心在于高效吸附材料的研發(fā)。共價有機(jī)框架材料（covalent organic frameworks，COFs）是一種新興的多孔有機(jī)材料，因其性能優(yōu)異，具有高比表面積、結(jié)構(gòu)規(guī)律、穩(wěn)定性高、易于功能化等特點，在樣品前處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近日，中國檢驗檢疫科學(xué)研究院張峰首席專家團(tuán)隊在共價有機(jī)框架材料上取得進(jìn)展，在溫和的制備條件下合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的新型磁性共價有機(jī)框架材料（Fe3O4@TAPB-Tp），成功應(yīng)用于食品中玉米赤霉烯酮類真菌毒素的富集凈化與檢測，材料用量僅需3毫克，富集凈化時間僅需2分鐘，重復(fù)使用10次后仍能保持良好穩(wěn)定性。

 

　　在痕量物質(zhì)分析中，樣品富集凈化對儀器分析有重要影響。目前，磁性共價有機(jī)框架材料在富集凈化前處理中表現(xiàn)優(yōu)異，然而，已報道的材料合成方法還存在以下技術(shù)瓶頸：（1）材料制備條件苛刻，需要高溫、高壓等反應(yīng)；（2）合成過程需要多次反應(yīng)，制備時間較長；（3）合成的材料吸附容量低，親水性較差，吸附平衡時間長。突破材料合成的上述技術(shù)瓶頸，對實現(xiàn)COF快速制備、降低成本具有重要意義。

 

　　在本報道中，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種簡單快速、條件溫和的核殼結(jié)構(gòu)共價有機(jī)框架材料的制備策略，以羧基功能化的 Fe3O4為磁性內(nèi)核，1,3,5-三（4-氨苯基）苯（TAPB）和 1,3,5-三甲?；g苯三酚（Tp）為功能單體，在65℃的溫和條件下制備了Fe3O4@TAPB-Tp，整個制備過程少于2.5小時。通過FT-IR、TEM、SEM、XRD和TGA等手段對材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征，結(jié)果表明合成的Fe3O4@TAPB-Tp具有較大的比表面積（163.19 m2 /g）、多孔結(jié)構(gòu)以及良好的順磁性、分散性、親水性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。隨后通過對吸附條件的優(yōu)化，研究團(tuán)隊建立了基于磁固相萃取的UHPLC-MS/MS檢測食品中5種玉米赤霉烯酮類真菌毒素的分析檢測方法。該磁性吸附材料對動物源性食品（牛奶和雞蛋）和植物源性食品（玉米、植物油和啤酒）中痕量玉米赤霉烯酮類真菌毒素進(jìn)行富集凈化時，檢測靈敏度和重現(xiàn)性均得到提高。吸附劑用量僅需3毫克，富集凈化時間僅需2分鐘，玉米赤霉烯酮的方法定量限（LOD：0.012 μg/kg）完全滿足國標(biāo)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中真菌毒素限量》（GB 2761-2017）的限量要求（60 μg/kg），相比國家標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中玉米赤霉烯酮的測定》（GB 5009.209-2016），具有更寬的線性范圍和更低的檢測靈敏度（國標(biāo)方法定量限最低為4 μg/kg），且遠(yuǎn)低于目前國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17372-2016的檢測定量限（50 μg/kg）。該策略為食品安全檢測領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的研究思路與理論支撐，共價有機(jī)框架材料在環(huán)境能源、生物醫(yī)藥、臨床研究等領(lǐng)域均有廣闊的發(fā)展前景。

 

　　該研究由我院研究生王友法、母國棟在張峰首席專家的指導(dǎo)下完成，得到了劉通副研究員的指導(dǎo)幫助，相關(guān)研究成果申請了發(fā)明專利，研究論文發(fā)表在SCI 2區(qū)期刊《Microchimica Acta》（IF = 5.833）上。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目的支持。