一种改进的QuEChERS方法，用于通过酶抑制测定法检测动物源性食品中的磺胺类药物

《Journal of Food Composition and Analysis》：A modified QuEChERS method for the determination of sulfonamides in animal-derived food using enzymatic inhibition assay

磺胺类药物（SAs）在动物源性食品中的检测方法研究。采用磁性共价有机框架（COF@Fe3O4）结合绿色深共熔溶剂（NADES）的改良QuEChERS法，通过抑制碳酸酐酶-对硝基苯乙酸酯显色反应，利用智能手机数字图像色度学（DIC）实现快速检测，检出限0.53-0.86 μg/kg?1，加标回收率93.60%-101.60%，相对标准偏差<4.9%。

　　在当今社会，随着人们生活水平的不断提高，动物源性食品的消费量也日益增加。与此同时，动物源性食品中兽药残留的问题逐渐凸显，成为影响食品安全和公众健康的重要因素之一。其中，磺胺类药物（Sulfonamides, SAs）因其广泛的抗菌谱和良好的治疗效果，在畜牧业和水产养殖中被广泛使用。然而，这些药物在动物体内的残留，可能通过食物链进入人体，引发多种健康风险，包括过敏反应、耐药性增强以及潜在的肝肾毒性等。因此，建立一种高效、环保、准确且适用于现场检测的磺胺类药物残留分析方法显得尤为重要。

现有的检测方法通常依赖于高成本的仪器设备，如高效液相色谱（HPLC）、电化学分析和质谱技术（MS），这些方法虽然具有较高的灵敏度和特异性，但在实际应用中面临诸多挑战。例如，这些技术通常需要专业的实验室操作人员，设备昂贵，操作流程复杂，耗时较长，难以满足快速、简便的检测需求。此外，传统的样品前处理过程往往涉及使用有毒溶剂，如乙腈，这不仅增加了环境负担，还可能对人体健康造成威胁。因此，开发一种符合绿色化学理念、操作简便且适用于现场检测的方法，成为当前研究的热点。

在这一背景下，研究人员提出了一种结合改良QuEChERS方法与酶抑制-比色法的新型检测策略。QuEChERS方法因其高效、低溶剂消耗、低成本和操作简便而广受关注，但其传统应用中使用的乙腈作为提取溶剂，以及常用的固相萃取（SPE）材料如PSA、GCB、C18等，均存在一定的局限性。乙腈的高毒性限制了其在绿色化学中的应用，而传统SPE材料的高成本和复杂的预处理步骤则影响了其在实际检测中的推广。因此，研究团队尝试将磁性共价有机框架（Magnetic Covalent Organic Frameworks, MCOFs）作为新型吸附材料，并引入天然深共晶溶剂（Natural Deep Eutectic Solvents, NADESs）作为提取溶剂，以克服上述问题。

MCOFs是通过将COFs与磁性纳米颗粒（如Fe?O?）结合而形成的复合材料，具有高比表面积、良好的吸附性能和磁分离能力。这种材料不仅能够有效吸附磺胺类药物，还能够通过磁力快速分离，避免了传统方法中需要的离心和过滤步骤，显著提高了检测效率。此外，MCOFs在多次使用后仍能保持较高的稳定性和吸附能力，减少了材料的浪费和成本。

在提取溶剂方面，研究人员选择了一种由丙二醇和甜菜碱组成的天然深共晶溶剂（NADESs）。这种溶剂不仅符合绿色化学的要求，而且具有较低的熔点、高挥发性和良好的溶解能力，能够有效提取磺胺类药物。更重要的是，NADESs的制备过程简单，成本低廉，适合大规模应用。通过调整其氢键组分的比例和性质，还可以实现对不同药物的特异性提取，提高检测的准确性。

检测过程则基于酶抑制-比色法的原理。碳ic anhydrase（CA）是一种常见的天然酶，其活性位点由锌离子和溶剂分子组成。在没有磺胺类药物存在的情况下，CA能够催化对硝基苯基乙酸酯（pNPA）的水解反应，生成对硝基苯酚（pNP），使溶液呈现黄色。而当磺胺类药物存在时，它们会通过与锌离子的结合，抑制CA的活性，从而阻止pNPA的水解反应，使溶液保持无色。这种颜色变化可以通过智能手机进行数字图像比色（Digital Image Colorimetry, DIC）分析，从而实现对磺胺类药物残留的定量检测。

在实际操作中，研究人员首先将样品与NADESs混合，通过超声波辅助提取，使磺胺类药物从样品中释放出来。随后，使用MCOFs（TpPa-Cl）@Fe?O?进行吸附和净化，去除干扰物质并富集目标化合物。吸附完成后，通过磁力分离将MCOFs从溶液中取出，再将吸附后的样品与CA反应，观察颜色变化。利用智能手机拍摄反应后的图像，并通过分析图像中的红、绿、蓝（RGB）数据，计算出比色信号的强度，从而实现对磺胺类药物残留的定量分析。

这种方法的优势在于其操作简便、成本低廉、环境友好，并且能够实现快速检测。传统的检测方法往往需要复杂的仪器设备和专业操作人员，而该方法则可以借助智能手机完成，使得检测过程更加灵活和便捷。此外，由于NADESs和MCOFs的使用，避免了有毒溶剂的引入，降低了对环境和人体的潜在危害，符合当前绿色化学的发展趋势。

为了验证该方法的适用性和准确性，研究人员对多种动物源性食品样本进行了检测。实验结果表明，该方法在检测磺胺类药物残留时具有良好的回收率和较低的相对标准偏差（RSD），回收率范围为93.60%–101.60%，RSD均小于4.9%。这表明该方法在实际应用中具有较高的可靠性和重复性。同时，该方法的检测限（LOD）和定量限（LOQ）分别为0.53–0.86 μg·kg?1和1.52–1.95 μg·kg?1，能够满足欧盟对动物源性食品中磺胺类药物总残留量的最高残留限量（MRL）要求。

此外，该方法在不同类型的动物源性食品中表现出良好的适用性。无论是肉类、奶制品还是水产品，均能通过该方法实现有效的磺胺类药物残留检测。这表明该方法不仅适用于单一类型的食品样本，还能广泛应用于多种食品类型，具有较高的通用性。同时，该方法的检测时间较短，能够快速完成样品的前处理和分析，适用于现场快速筛查和常规检测。

为了进一步优化该方法，研究人员对提取溶剂和吸附材料进行了系统研究。通过调整NADESs的组成和比例，可以提高其对磺胺类药物的提取效率。同时，MCOFs的合成条件和表面修饰方式也对吸附性能产生了重要影响。实验结果表明，经过优化的MCOFs具有较高的吸附容量和良好的磁分离性能，能够有效去除样品中的干扰物质，提高检测的准确性。

在实际应用中，该方法不仅可以用于实验室分析，还可以推广至现场快速检测。例如，在食品安全监管、市场抽检以及畜牧业生产过程中，可以利用该方法对磺胺类药物残留进行快速筛查。这种方法的便携性和低成本特性，使其成为一种理想的检测工具，尤其适用于资源有限的地区或需要现场快速判断的场景。

综上所述，该研究提出了一种基于酶抑制-比色法和改良QuEChERS方法的磺胺类药物残留检测技术。该技术通过使用天然深共晶溶剂和磁性共价有机框架，实现了对传统方法的改进，提高了检测的环保性和实用性。实验结果表明，该方法具有较高的灵敏度、准确性和重复性，适用于多种动物源性食品的检测。未来，随着技术的进一步发展和优化，该方法有望在食品安全领域发挥更大的作用，为保障公众健康和推动绿色化学实践提供新的解决方案。