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链霉素是最先被发现的氨基糖苷类抗生素,由于其对结核病菌、有氧革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌独特的功效,链霉素及其同类物被广泛用于现代农业生产中治疗细菌感染。因此,链霉素残留物也常常被发现存在于蜂蜜、肉类、牛奶和其他食物源性食品中,造成了很大的食品安全隐患。包括蒸发光散射仪-高效液相色谱联用法、离子对液相色谱法和酶联免疫法在内的检测食品中链霉素残留的方法多种多样,但由于缺乏对链霉素具有亲和性的色谱柱填料以及检测样品中干扰成分复杂多样,低成本、高效率的适用于链霉素残留的富集、分离和检测方法依然一片空白。通过化学手段人工合成的高分子仿生材料分子印迹聚合物,是将功能单体在模板分子(目标分子,又称印迹分子)的存在下交联聚合,然后洗脱除去模板分子制得的高分子聚合物。它们在立体空穴和作用位点上与模板分子具有互补的结构,又具有模板分子可回收重复使用的优点,因此在分子识别中有着特殊的选择性和良好的应用前景。将分子印迹技术与固相萃取技术相结合形成的分子印迹固相萃取法,为含复杂基质样品中痕量分析物的检测提供新的样品前处理技术。本论文以硫酸链霉素为模板分子,通过分子对接的方法快速筛选除了与链霉素分子能形成稳定氢键作用的功能单体3-氨基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷,以及对应交联剂正硅酸乙酯,从而确立通过溶胶-凝胶法在较温和的条件下制备链霉素分子印迹聚合物的方案。以四氢呋喃、无水乙醇和去离子水(体积比60∶10∶10)的混合溶剂为分散剂,分别考察了氨水和盐酸催化条件下,采用表面印迹聚合技术在市售二氧化硅微球表面和自制的单分散二氧化纳米微球表面分别聚合成了成分、粒径不同的链霉素分子印迹聚合物。扫描电镜形貌结合动态吸附实验表明,二氧化硅微球表面成功包覆上了链霉素分子印迹层。优化的链霉素分子印迹聚合物可用于常用加标动物源性食品中链霉素残留的富集,并可以在干扰物——与链霉素结构近似的氨基糖苷类抗生素双氢链霉素和新霉素以及常常与链霉素残留大量共存的四环素——存在时表现出对链霉素分子的选择性吸附。另外初步考察了基底二氧化硅微球粒径对最终制备的表面二氧化硅分子印迹微球吸附性能的影响,结果表明二氧化硅微球粒径影响了其吸附动力学平衡,但不影响选择性。采用表面印迹法制备的分子印迹聚合物微球可能比纳米微球更适用于实际分离检测。主要工作及主要研究结论如下:
第一章:本章首先简述了包括链霉素在内的氨基糖苷类抗生素残留分离检测现状,综述了分子印迹的发展史、分子印迹的制备方法,概述了分子印迹技术在分离、分析、传感等研究领域面临的新挑战和开创性运用。然后,详述了分子印迹与固相萃取技术相结合在农兽药残留前处理和检测方面的独特优势,分析了分子印迹固相萃取在氨基糖苷类抗生素分离富集方面的应用前景。
第二章:依据计算化学原理,利用Sybyl8.0软件,按照分子对接方法,通过对30种常见功能单体的对接打分,筛选出3-氨基三乙氧基硅烷可以与链霉素分子形成稳定的氢键作用,为最佳功能单体。从而确定了以硫酸链霉素分子为模板、3-氨基三乙氧基硅烷和苯基三乙氧基硅烷为功能单体、正硅酸乙酯为交联剂、氨水或盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备链霉素分子印迹聚合物的实验方案。
第三章:在筛选出的特异性功能单体和交联剂的基础上,采用表面印迹法结合溶胶-凝胶法的技术,在粒径约为50μm的二氧化硅微球表面成功制备出了分子印迹聚合物。选用了体积比为60∶10∶10的四氢呋喃,无水乙醇和去离子水的混合溶剂作为分散剂,反应温度设定为20℃。扫描电镜形态表征和动态吸附性能表征,结果显示二氧化硅微球表面成功包覆上了对链霉素具有大吸附量的分子印迹聚合物层。
第四章:本章采用特定干扰物存在下,考察了所制备分子印迹聚合物对链霉素分子和干扰物——与链霉素分子结构相似、理化性质相近的氨基糖苷类抗生素双氢链霉素和新霉素以及实际检测中常常与链霉素残留大量共存四环素——的选择吸附性能。将所制备的链霉素分子印迹聚合物微球用于加标样品,考察了其对包括蜂蜜、奶粉、猪肉、猪肝脏和猪肾脏五种实际加标样品中链霉素残留的吸附、回收效率,并测试了其稳定性和重复使用性能
第五章:初步考察了不同粒径二氧化硅微球基底材料对最终形成的二氧化硅微球表面印迹聚合物吸附性能的的影响。结果表明,表面印迹法制备的分子印迹聚合物微球比起纳米微球可能更适合用于样品前处理和给定分析物的富集分离。
第六章:小结与展望。