王澤嵐 周艷芬 孟 哲 李吉光 李和平 任建林 劉萬(wàn)毅

(寧夏大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，省部共建煤炭高效利用與綠色化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750021)

1 引 言

磺胺類藥物(Sulfonamides，SAs)是一類含有對(duì)氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的藥物，具有低成本、有效性和廣譜抗菌性，在大型畜禽養(yǎng)殖業(yè)中常被作為飼料添加劑用于預(yù)防、治療動(dòng)物疾病以及促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，但是不足的停藥期和濫用可能導(dǎo)致磺胺類藥物在乳制品中殘留。長(zhǎng)期食用含有磺胺類藥物及其代謝物殘留的乳制品，會(huì)引起腎損害[1,2]。歐盟制定了乳制品中大部分SAs的最大允許殘留限(Maximum residue limits，MRL)，并規(guī)定SAs總和低于100g/L[3]，我國(guó)制定了乳制品中16種SAs抗生素殘留量測(cè)定方法的標(biāo)準(zhǔn)[4]。目前，高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是動(dòng)物源食品中痕量磺胺類藥物殘留檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，分離富集前處理幾乎是所有色譜-質(zhì)譜檢測(cè)前的必須步驟[5]。 因此，選擇性地分離富集痕量目標(biāo)物已經(jīng)成為現(xiàn)代分析技術(shù)關(guān)注的熱點(diǎn)。

近年來(lái)，基于磁性納米顆粒(Magnetic nanoparticles，MNPs)作為吸附劑的新型磁性固相萃取技術(shù)(Magnetic solid-phase extraction，MSPE)引起了研究者的極大興趣。MSPE技術(shù)是將磁性吸附劑分散到樣品溶液中，目標(biāo)化合物被選擇性地吸附到分散的磁性吸附劑表面，在外部磁場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物與樣品基質(zhì)的分離。MSPE技術(shù)相比于傳統(tǒng)的固相萃取(Solid-phase extraction，SPE)、固相微萃取(Solid-phase microextraction，SPME)、加速溶劑萃取(Accelerated solvent extraction，ASE)和液液萃取(Liquid-liquid extraction，LLE)等樣品前處理技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)[6～8]: 基于納米結(jié)構(gòu)的吸附劑具有大的表面積，增強(qiáng)的活性位點(diǎn)和表面豐富的官能團(tuán); 操作簡(jiǎn)單、省時(shí)快速，無(wú)需離心過濾等繁瑣操作，可避免SPE中常出現(xiàn)的柱堵塞問題，且磁性吸附材料能夠重復(fù)使用。目前，MSPE技術(shù)在SAs檢測(cè)中的應(yīng)用已有很多文獻(xiàn)報(bào)道，如Li等[9]制備了CoFe2O4-石墨烯納米復(fù)合材料磁性固相萃取牛奶樣品中的磺胺類藥物。Karami-Osboo等[10]采用Fe3O4磁性納米粒子(Fe3O4MNPs)固相萃取牛奶樣品中磺胺嘧啶和磺胺噻唑。曹小吉等[11]制備離子液體自聚集磁性多壁碳納米管固相萃取環(huán)境水樣中的磺胺類藥物。王棟緯等[12]開展了氧化石墨烯對(duì)磺胺甲噁唑和磺胺甲基嘧啶吸附性能的研究。然而，相關(guān)研究采用的磁性固相吸附材料缺乏對(duì)目標(biāo)物SAs選擇性。尤其是納米Fe3O4容易聚集，導(dǎo)致其磁性喪失，且沒有良好的選擇性。納米磁性核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@SiO2復(fù)合物相對(duì)于單一組分納米Fe3O4，更容易通過對(duì)殼層的化學(xué)改性或物理改性而獲得新功能，尤其是聚合物涂覆的多層核殼磁性納米顆粒會(huì)呈現(xiàn)出更好的選擇性。聚合物涂層不僅賦予了磁性納米粒子多種吸附選擇性，而且為磁性納米粒子提供了防止聚集和氧化的保護(hù)層。聚苯胺(Polyaniline，PANI)[13,14]是一種熱穩(wěn)定性良好的共軛導(dǎo)電纖維鏈狀聚合物，其原料廉價(jià)、合成簡(jiǎn)單，有極好的耐酸堿性，在電磁波吸收領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛?；赑ANI涂層表面的π-π鍵和富含的官能團(tuán)，Gao等[15]采用化學(xué)氧化-原位聚合法構(gòu)建了一維磁性聚苯胺(1D-PANI@Fe3O4)復(fù)合材料，用于分離富集蜂蜜中的抗生素喹諾酮； 文銳等[16]研究了磁性聚苯胺/Fe3O4復(fù)合微球吸附廢水中鉻離子； 丁艷等[17]基于聚苯胺穩(wěn)定的光生電子和光生電子空穴的性質(zhì)，構(gòu)建了空心鐵氧體(ZnFe2O4)硅磁/聚苯胺復(fù)合物(ZnFe2O4/SiO2/PANI)，用于光催化降解廢水中的甲基橙。

本研究通過構(gòu)建表面疏松的多層核殼復(fù)合材料，充分暴露纖維狀PANI表面官能團(tuán)，以增強(qiáng)其對(duì)痕量目標(biāo)分析物的選擇性吸附。以硅磁微粒(Fe3O4@SiO2)為核，在冰水浴下，采用化學(xué)氧化-原位聚合共沉淀法制備納米級(jí)纖維聚苯胺包覆的多層核殼硅磁聚苯胺復(fù)合材料(Fe3O4@SiO2@PANI)。將其作為磁性固相吸附劑，采用Box-Behnken Design響應(yīng)面法優(yōu)化影響萃取與洗脫效果的關(guān)鍵參數(shù)(如溶液pH值、吸附劑劑量、富集時(shí)間、洗脫液組成、洗脫體積及次數(shù))，結(jié)合高效液相色譜-質(zhì)譜法(High performance liquid chromatography-mass spectrometry，HPLC-MS)，建立了乳制品中痕量磺胺氯噠嗪(Sulfachloropyridazine，SCP)、磺胺二甲氧嘧啶(Sulfadimethoxine，SDM)、磺胺間甲氧嘧啶(Sulfamonomethoxine，SMM)、磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole，SMZ)簡(jiǎn)單快速的分析方法。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀(LC/MS-2010EV，日本Shimadzu公司); TGL-20M高速冷凍離心機(jī)(長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)有限公司); MX-F渦流混合器(美國(guó)LLC公司); DZF-6020真空干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)； LGJ-10C真空冷凍干燥機(jī)(北京四環(huán)科學(xué)儀器廠有限公司制造); Talos 200s場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡(TEM，美國(guó)FEI公司); JSM-7500F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM，日本電子株式會(huì)社); Spectrum Two型傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)PerkinElmer公司)，KBr壓片，掃描波數(shù)范圍為4000～400 cm-1。

苯胺(An，分析純，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司)，經(jīng)減壓蒸餾后使用; 過硫酸銨、六水合氯化鐵(FeCl3·6H2O)、氨水(25%～28%，m/m)、HCl(36%～38%，m/m)、無(wú)水乙酸鈉、無(wú)水乙醇(煙臺(tái)市雙雙化工有限公司); 乙二醇、聚乙二醇-6000、正硅酸四乙酯(TEOS)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和三氯乙酸(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠); 甲醇、乙腈、甲酸(HPLC級(jí), 純度≥99.0%，Dikma公司); 磺胺氯噠嗪(SCP)、磺胺二甲氧嘧啶(SDM)、磺胺間甲氧嘧啶(SMM)、磺胺甲噁唑(SMZ)、洛美沙星(Lomefloxacin，LOM)和甲氧芐啶(Trimethoprim，TMP)標(biāo)準(zhǔn)品(純度>99.0%，美國(guó)Sigma-Aldrich公司)。

標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制: 分別準(zhǔn)確稱取適量的6種標(biāo)準(zhǔn)品，用甲醇溶解并配制成1000 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別移取適量4種磺胺類抗生素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配制成200 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)混合溶液，于4℃儲(chǔ)存。

2.2 Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合材料的制備

2.2.1Fe3O4納米粒子的制備采用水熱法[18]制備Fe3O4納米粒子。稱取1.10 g FeCl36H2O置于33 mL乙二醇溶液中，超聲5 min，再加入2.94 g無(wú)水醋酸鈉和0.82 g聚乙二醇-6000，超聲溶解后置于50 mL聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封, 置于烘箱，在(1805)℃水熱反應(yīng)16 h。待反應(yīng)結(jié)束并冷卻后，外磁場(chǎng)分離，轉(zhuǎn)移Fe3O4至燒杯，用無(wú)水乙醇和純凈水清洗(每次20 mL)，50℃真空干燥，得到Fe3O4納米粒子。

2.2.2Fe3O4@SiO2的制備在250 mL燒杯中加入100 mL乙醇-水溶液(85∶15，V/V)和0.30 g Fe3O4，超聲分散10 min; 在機(jī)械攪拌下，加入1.8 mL濃NH3·H2O，再緩慢滴加1 mL TEOS，攪拌6 h后,在外磁場(chǎng)的作用下分離，棄去上清液，分別用無(wú)水乙醇和純凈水(每次約20 mL，超聲10 min)洗至pH值近中性，50℃真空干燥，得到硅磁復(fù)合物Fe3O4@SiO2。

2.2.3Fe3O4@SiO2@PANI的制備在500 mL燒杯中分別加入0.40 g硅磁復(fù)合物(Fe3O4@SiO2)、0.3 g CTAB和250 mL 1.2 mol/L HCl，超聲10 min，將燒杯置于冰水浴中，在機(jī)械攪拌下，先逐滴加入0.25 mL苯胺，再滴加5 mL 0.30 mol/L過硫酸銨溶液，持續(xù)攪拌2 h。反應(yīng)結(jié)束后，在外磁場(chǎng)作用下分離，沉淀部分用無(wú)水乙醇及純凈水洗至pH近中性。將合成的材料在凍干機(jī)冷凍干燥。圖1為Fe3O4@SiO2@PANI多層核殼復(fù)合物的合成路線圖。

圖1 Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物的制備示意圖Fig.1 Schematic illustration for preparation of Fe3O4@SiO2@PANI composite. PANI: polyaniline

2.3 高效液相色譜-質(zhì)譜條件

色譜柱: Kromasil-C18色譜柱(100 mm×4.6 mm，3.5 μm); 流動(dòng)相A為0.1%甲酸溶液，B為0.1%甲酸-甲醇溶液; 線性梯度洗脫程序: 0～3 min，30%～40% B; 4～30 min，40%～70% B; 31～35 min，70% B; 36～40 min，70%～30% B。流速: 0.35 mL/min; 柱溫: 35℃; 進(jìn)樣量: 20 μL。

質(zhì)譜條件: 采用電噴霧離子源(Electrospray ionization，ESI)正離子掃描模式，選擇離子掃描(Selective ion monitoring，SIM)模式進(jìn)行定量分析，目標(biāo)物的準(zhǔn)分子離子[M+H]+分別為:m/z285(SCP)、m/z281(SMM)、m/z311(SDM)、m/z254(SMZ)、m/z291(TMP)、m/z352(LOM)。毛細(xì)管電壓3.5 kV; 毛細(xì)管溫度320℃; 噴霧器流速1.5 L/min，干燥器流速10 L/min。

2.4 磁性固相萃取實(shí)驗(yàn)

2.4.1牛奶樣品的預(yù)處理4個(gè)品牌的純牛奶樣品購(gòu)于超市，2個(gè)新鮮牛奶樣品來(lái)自奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)(寧夏銀川)。取30 mL牛奶置于50 mL離心管，8000 r/min離心分離，轉(zhuǎn)移除脂后的牛乳樣品至50 mL離心管，加入4.0 mL乙腈-20%三氯乙酸(10∶1，V/V)。渦旋2 min，沉淀蛋白質(zhì)，8000 r/min離心分離，收集上清液，備用，其pH<6.0。

2.4.2磁性分散固相萃取過程將10.0 mL加標(biāo)100g/L預(yù)處理空白牛奶樣品(pH<6.0)置于50.0 mL具蓋塑料離心管，加入15.0 mg Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合材料，室溫下振蕩孵育40 min，將磁鐵靜置于離心管外壁，分離棄去上清液。加入甲醇-水溶液(7∶3，V/V)，孵育4 min，渦旋1 min，磁性分離洗脫液，過0.22m尼龍濾膜，待HPLC-MS分析。

2.5 Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物的解吸附及循環(huán)使用

收集吸附目標(biāo)物的Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物約60 mg置于10 mL離心管中，加入4 mL甲醇-水(7∶3，V/V)，孵育4 min，渦旋1 min，外磁場(chǎng)分離，棄去洗脫液，再用純水洗至中性，冷凍干燥至恒重。按照2.4.2節(jié)進(jìn)行磁性分散固相萃取實(shí)驗(yàn)，考察材料的循環(huán)使用性能。

2.6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定目標(biāo)物溶液10.0 mL，加標(biāo)濃度100g/L，采用Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，分別考察吸附階段樣品溶液中磺胺類化合物的去除率和洗脫階段磺胺類化合物的回收率。在吸附階段，依據(jù)公式(1)考察溶液pH值、吸附劑劑量、富集時(shí)間3個(gè)變量影響加標(biāo)溶液(100g/L)中磺胺類化合物的去除率; 在洗脫階段，依據(jù)公式(2)考察洗脫液的組成、洗脫液體積及洗脫次數(shù)影響加標(biāo)溶液(100g/L)中磺胺類化合物的回收率。

(1)

(2)

其中，C0、Ce和Ct分別為磺胺類化合物的初始濃度、吸附平衡時(shí)的濃度和t時(shí)間的吸附濃度(μg/L)。

采用Design-Expert 8.0.6設(shè)計(jì)三變量三水平的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)，考察多層核殼Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物磁性分散固相萃取牛奶樣品中磺胺類抗生素的最佳萃取條件。實(shí)驗(yàn)變量與響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)變量與響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)水平

Table 1 Experimental variables and levels of the response surface analysis

吸附階段 Adsorption step水平Level吸附劑劑量Sorbent amount(mg)(A)pH(B)吸附時(shí)間Adsorption time(min)(C)儊110.04.020015.06.040120.08.060洗脫階段 Elution step水平Level洗脫液組成Eluent composition(V/V)(A)洗脫液體積Eluent volune(mL)(B)洗脫次數(shù)Eluent cycles(C)儊13∶70.5107∶31215∶523

3 結(jié)果與討論

3.1 Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合材料的表征

圖2 紅外光譜圖: (a)Fe3O4; (b).Fe3O4@SiO2; (c)Fe3O4@SiO2@PANI; (d)吸附磺胺抗生素的Fe3O4@SiO2@PANIFig.2 Fourier transform infrared (FTIR) spectra: (a) Fe3O4; (b) Fe3O4@SiO2; (c) Fe3O4@SiO2@PANI; (d)Fe3O4@SiO2@PANI after adsorption of analytes

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(Vibrating sample magnetometer，VSM)測(cè)定結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@SiO2@PANI復(fù)合物沒有剩磁和磁矯頑力，具有良好的超順磁性，最大飽和磁化強(qiáng)度(Ms)為42.20 emu/g，可滿足磁性分離的磁響應(yīng)要求。

由多層核殼Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物的掃描電鏡圖(SEM，圖3A)可見，復(fù)合物呈較規(guī)則的球形，平均尺寸200 nm，每個(gè)微球的表面均勻地分布著長(zhǎng)約30 nm的纖維狀PANI。在復(fù)合物的透射電鏡圖(Transmission electron microscope，TEM，圖3B)中，內(nèi)部深色的Fe3O4和漸進(jìn)深色的SiO2，以及最外層的PANI層均清晰可見，表明PANI分子鏈具有較好的柔順性，能夠很好地包覆在Fe3O4@SiO2納米粒子的表面。說(shuō)明低溫氧化自組裝法可成功地制備出均勻、分散性較好、大比表面的Fe3O4@SiO2@PANI多層核殼復(fù)合物，其球形表面疏松地分布大量的納米纖維PANI，使其表面的化學(xué)活性位點(diǎn)充分暴露，有利于對(duì)目標(biāo)物的選擇性吸附。

圖3 Fe3O4@SiO2@PANI的掃描電鏡圖(A)和透射電鏡圖(B)Fig.3 Scanning electron microscopy (SEM) images (A) and transmission electron microscopy (TEM) images(B)of Fe3O4@SiO2@PANI

3.2 磁性固相萃取條件的優(yōu)化

3.2.1洗脫劑的選擇分別考察甲醇、0.1%甲酸-甲醇、甲醇溶液、0.1%甲酸-甲醇溶液、丙酮及丙酮-甲醇溶液(7∶3，V/V)作為洗脫溶液的洗脫效果。結(jié)果表明，采用甲醇-水溶液孵育洗脫一次，即可達(dá)到滿意的洗脫效果。

3.2.2響應(yīng)面設(shè)計(jì)方案根據(jù)Box-Behnken原理，采用Design-Expert 8.0.6進(jìn)行三因素三水平實(shí)驗(yàn)，確定磁性固相萃取牛奶樣品中痕量目標(biāo)物SAs的最佳實(shí)驗(yàn)條件。在富集階段，選擇3個(gè)變量，包括吸附劑劑量、pH值和吸附時(shí)間，依據(jù)式(1)以目標(biāo)化合物的去除率平均值(%)為“實(shí)驗(yàn)響應(yīng)”。同樣，在洗脫階段，選擇主要變量包括洗脫液組成，洗脫液體積和洗脫次數(shù)，依據(jù)式(2)以優(yōu)化目標(biāo)化合物的回收率的平均值(%)為評(píng)價(jià)洗脫性能的“實(shí)驗(yàn)響應(yīng)”。

通過綜合分析, 得到最佳磁性固相萃取條件為: 15.0 mg吸附劑、pH=6、富集時(shí)間40 min為吸附階段的最佳參數(shù); 1.0 mL的甲醇-水溶液(7∶3，V/V)洗脫1次為洗脫階段的最佳參數(shù)。以磺胺氯噠嗪為例，在此條件下由公式計(jì)算的回收率理論值為73.94%，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證測(cè)得磺胺氯噠嗪的平均回收率為73.12%，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值吻合性較好。

3.3 選擇性實(shí)驗(yàn)

3.3.1Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物對(duì)目標(biāo)物的選擇性考察吸附劑Fe3O4@SiO2@PANI對(duì)不同類型抗生素的選擇性富集效果。 磺胺類抗生素磺胺氯噠嗪、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺間甲氧嘧啶、磺胺甲噁唑，喹諾酮類抗生素洛美沙星以及甲氧芐啶，其結(jié)構(gòu)式見圖4。按照2.4.2節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖5A，磁性Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物對(duì)磺胺類目標(biāo)物富集分離的回收率均大于69.7%，富集倍數(shù)高達(dá)20倍。對(duì)于甲氧芐啶和洛美沙星富集分離的回收率分別為8.3%和2.3%。研究結(jié)果表明，在弱酸性條件下，磁性Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物對(duì)磺胺類化合物具有強(qiáng)的選擇性吸附能力。

圖4 目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)式Fig.4 Structural formula of the target compounds

3.3.2Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2@PANI對(duì)磺胺類化合物選擇性的對(duì)比以磺胺類抗生素磺胺氯噠嗪、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺間甲氧嘧啶和磺胺甲噁唑?yàn)槟繕?biāo)分子，吸附材料分別為制備的核殼Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物。按照2.4.2節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考察Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2@PANI對(duì)磺胺類目標(biāo)分子的選擇性吸附。由圖5B可見，F(xiàn)e3O4@SiO2@PANI對(duì)4種磺胺類藥物的富集回收率均大于69.7%，而Fe3O4@SiO2富集回收率均小于18.6%，表明Fe3O4@SiO2@PANI殼層PANI對(duì)4種磺胺類藥物有較高效率的選擇性吸附。

圖5 MSPE吸附劑的選擇性: (A)不同目標(biāo)化合物; (B)不同吸附劑Fig.5 Selectivity of magnetic solid phase extraction (MSPE) sorbents: (A) different target analytes;(B) different sorbents

圖6 吸附劑Fe3O4@SiO2@PANI重復(fù)使用的評(píng)價(jià)Fig.6 Reusability of Fe3O4@SiO2@PANI for MSPE

3.3.4吸附劑解吸和循環(huán)利用在MSPE達(dá)到平衡并磁性分離后，采用甲醇-水溶液(7∶3，V/V)一步渦旋洗脫、冷凍干燥，考察Fe3O4@SiO2@PANI對(duì)磺胺類化合物的MSPE循環(huán)使用效果。以甲醇-水溶液為洗脫劑，甲醇的靜電溶劑化效應(yīng)，破壞了吸附劑殼層PANI活性位點(diǎn)與磺酰基之間的氫鍵，能夠?qū)崿F(xiàn)一步快速洗脫，表明SAs在Fe3O4@SiO2@PANI表面是一個(gè)可逆的吸附-洗脫過程。吸附劑經(jīng)洗脫后，在最佳條件下重復(fù)使用效果見圖6，重復(fù)使用1次目標(biāo)物的提取效率約損失1.0%，2次約損失7.0%，3次約損失40.0%，表明多層核殼Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合材料作為磁性分散固相萃取劑可循環(huán)使用2次。

3.4 方法的分析性能

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，采用基質(zhì)匹配外標(biāo)法對(duì)4種磺胺類目標(biāo)物的線性范圍、相關(guān)系數(shù)、檢出限及精密度等進(jìn)行了考察，結(jié)果見表2，在10～1500 μg/L濃度范圍內(nèi)，。SCP、SDM、SMM和SMZ濃度與色譜峰面積呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)(R2)在0.9976～0.9995之間。本方法采用HPLC-MS檢測(cè)的檢出限(S/N=3)在1.3～8.2g/kg范圍，基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用高靈敏度的HPLC-MS/MS檢測(cè)磺胺的最大允許殘留量范圍(1.0～4.0g/kg)[4]?？疾炝朔椒ǖ闹噩F(xiàn)性，以兩個(gè)濃度水平(50.0和100g/kg)的加標(biāo)樣品進(jìn)行了日內(nèi)及日間精密度的測(cè)定，日內(nèi)精密度≤4.6%，日間精密度≤10.7%(表2)。

表2 Fe3O4@SiO2@PANI-MSPE-HPLC-MS方法的分析性能

Table 2 Performance characteristics of Fe3O4@SiO2@PANI-MSPE-HPLC-MS

名稱Compound線性方程Linear equation相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient(R2)線性范圍Linear range(?g/L)檢出限LOD(?g/kg)定量限LOQ(?g/kg)日內(nèi)精密度Intra-dayRSD(%)日間精密度Inter-dayRSD(%)SCPy=16167.84x+42115.150.999510～15003.110.04.510.7SDMy =45850.71x +88356.600.998910～15001.35.03.48.6SMMy =25586.34x-5934.630.999310～15002.37.54.69.6SMZy =9460.88x +90329.550.997610～15008.26.03.87.8

將本方法與文獻(xiàn)報(bào)道方法以及GB/T 22966-2008標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行比較，結(jié)果(表3)表明，F(xiàn)e3O4@SiO2@PANI對(duì)磺胺類抗生素的富集具有高效的選擇性，方法線性范圍寬，檢出限低，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。

表3 本方法與文獻(xiàn)報(bào)道的測(cè)定牛奶中SAs方法的比較

Table 3 Comparison of references methods and this method for determination of sulfonamides (SAs) in milk

分析物Analyte基質(zhì)Matrix提取方法Extraction檢測(cè)方法Detection method檢出限LOD回收率Recovery (%)參考文獻(xiàn)Reference5SAsMilkCoFe2O4-grapheneHPLC-UV1.16～1.59 μg/L62.0～104.3[9]7SAsMilkCloud point extractionLC-UV2.23～9.79 μg/L67.0～105.7[28]6SAsMilkHydrochloric acid(pH 2)LC-MS/MS2.7～31.5 μg/kg68～115[29]SMM,N-ASMMMilkUltrasonication-LLEHPLC-DADLOQ: <7.5 μg/L>81[30]16SAsMilkOasis HLBHPLC-MS/MS1.0～4.0 μg/kg64.8～103.3[4]4SAsMilkHCP/Fe3O4HPLC-AD2.0～2.5 μg/L84～105[31]4SAsMilkFe3O4@SiO2@PANIHPLC-MS1.3?8.2 ?g/kg69.7?99.6本工作This work

3.5 實(shí)際樣品分析

采用MSPE-HPLC-MS方法對(duì)本地區(qū)的4個(gè)品牌牛奶樣品和2個(gè)新鮮牛奶樣品進(jìn)行分析，在2個(gè)新鮮牛奶樣品中均檢測(cè)到SCP、SDM、SMM和SMZ，4種磺胺類抗生素的總含量約為117.0g/kg，大于奶制品中總磺胺類殘留的MRL。新鮮牛奶樣品和加標(biāo)濃度為100 μg/kg的新鮮牛奶樣品的SIM離子流色譜圖見圖7。品牌牛奶加標(biāo)回收率結(jié)果如表4所示，4種磺胺類目標(biāo)物的回收率在69.7%～99.6%之間，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[4]對(duì)奶制品中SAs目標(biāo)物回收率的要求。

圖7 新鮮牛奶樣品(A)和加標(biāo)新鮮牛奶樣品(B)的SIM離子流圖Fig.7 Typical chromatogram of fresh milk sample (A) and spiked fresh milk sample (B) in selective ion monitoring (SIM) scan mode

表4 品牌牛奶樣品中4種磺胺類目標(biāo)化合物的測(cè)定

Table 4 Determination results of four SAs target compounds in brand milk sample (n=3)

分析物Compound加標(biāo)值Spiked(?g/kg)1#牛奶1# Milk sample測(cè)得值Found(?g/kg)回收率Recovery(%)RSD(%, n=3)2#牛奶2# Milk sample測(cè)得值Found(?g/kg)回收率Recovery(%)RSD(%, n=3)3#牛奶3# Milk sample測(cè)得值Found(?g/kg)回收率Recovery(%)RSD(%, n=3)SCPSDMSMMSMZ043.23.638.232.54.05088.189.83.884.592.63.979.794.44.1100135.492.22.2128.490.24.5121.789.23.4500454.782.34.3473.287.03.7462.185.94.6021.34.1nd24.25.25056.169.76.236.072.05.162.376.23.710093.572.24.377.177.14.095.070.84.8500378.871.53.7355.170.03.9401.775.64.7027.04.833.56.125.05.85068.883.64.478.790.47.164.879.65.4100108.581.53.5124.090.55.6108.583.54.4500418.578.34.7445.082.34.7412.377.55.3023.65.220.85.235.35.65068.890.32.468.896.04.882.594.43.7100116.693.03.1119.598.73.9125.590.24.1500511.697.63.9519.099.65.1526.498.23.9

4 結(jié) 論

建立了基于多層核殼Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物的磁性固相萃取HPLC-MS分析測(cè)定牛奶中4種痕量磺胺類抗生素的方法。在磁性納米粒子Fe3O4@SiO2表面修飾上一層疏松的納米纖維PANI涂層，所合成的Fe3O4@SiO2@PANI復(fù)合物對(duì)磺胺類化合物具有好的識(shí)別能力。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Box-Behnken響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，分別對(duì)吸附階段溶液pH值、吸附劑劑量和富集時(shí)間以及洗脫階段中洗脫液的組成、體積及洗脫次數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本方法操作簡(jiǎn)便、快速、綠色環(huán)保，選擇性好，檢出限低，重現(xiàn)性好，適用于牛奶樣品中痕量磺胺類抗生素的富集及檢測(cè)。