基于深共晶溶剂的纳米流体在涡流辅助的液-液微萃取技术中用于牛奶中两种抗生素的提取：该方法应用于评估紫外线、微波辐射以及超声波处理对抗生素去污效果的影响

《Food Chemistry: X》：Deep eutectic solvent-based nanofluid in vortex-assisted liquid–liquid microextraction of two antibiotics in milk: Application of the method in evaluating the effects of ultraviolet and microwave radiation, as well as sonication on antibiotic decontamination

开发了一种基于涡旋辅助液-液微萃取（VA-LLME）的新纳米流体萃取法，利用石墨烯氧化物气凝胶和深共熔溶剂（DES）制备纳米流体，有效提取牛奶中的氧四环素和环丙沙星。方法线性范围2.73–200 ng/mL，相关系数≥0.9955，检测限0.745 ng/mL，定量限2.48 ng/mL，微波处理30秒降解率超60%。该方法灵敏度高、重复性好，为牛奶抗生素检测提供了新策略。

　　
本文研究了一种基于涡旋辅助液液微萃取（VA-LLME）与深共熔溶剂（DES）结合的纳米流体（NF）技术，用于高效提取牛奶中两种抗生素（氧四环素和环丙沙星）的残留。该技术通过整合石墨烯氧化物气凝胶（GOA）与DES，优化了样品前处理和检测流程，实现了环境友好、灵敏度高且操作简便的分析方法。以下从研究背景、技术路线、优化过程、性能验证及实际应用等角度进行解读。

### 一、研究背景与问题提出
当前，抗生素残留监测是食品安全领域的重点挑战。传统检测方法（如HPLC、LC-MS）因样品基质复杂（牛奶含高蛋白、脂肪等），常需繁琐的前处理步骤，导致灵敏度不足、干扰因素多。例如，常规液液萃取需使用有毒氯代溶剂，而固相萃取成本高且效率有限。此外，现有方法对痕量抗生素（如<1 μg/kg）的检测能力不足，难以满足欧盟设定的200 μg/kg限量标准。因此，开发一种兼具高灵敏度、低检出限和绿色环保特性的提取技术成为研究热点。

### 二、技术路线与创新点
#### 1. 纳米流体（NF）的制备
研究团队创新性地将石墨烯氧化物气凝胶（GOA）与DES结合，形成新型纳米流体。具体步骤包括：
- **GOA合成**：通过 Hummers 法氧化石墨，再利用铵盐诱导的酸碱诱导自组装（AIS）技术制备三维多孔气凝胶结构，其比表面积达800–1200 m2/g，比传统石墨烯更稳定。
- **DES设计**：选用疏水性香芹酚（T）与亲水性乙酸（A）按2:1摩尔比制备DES，其熔点低至-10℃，具备优异的溶解性和热稳定性。
- **NF复合**：将GOA与DES结合形成稳定纳米流体，通过表面活性剂（如四己基溴铵）抑制纳米颗粒团聚，确保其在牛奶中的均匀分散。

#### 2. 涡旋辅助液液微萃取（VA-LLME）流程
提出“两步涡旋法”提升提取效率：
1. **蛋白质沉淀**：添加硫酸锌（ZnSO?）至250 mg/3 mL牛奶，涡旋4分钟实现99.5%的蛋白质去除率，避免传统TCA沉淀导致的抗生素降解。
2. **纳米流体萃取**：50 μL DES-NF与处理后的牛奶混合涡旋5分钟，利用GOA的π-π相互作用和DES的氢键网络选择性吸附抗生素，离心后富集效率达73.2–105.9%。

#### 3. 逆流萃取与在线分析
创新性引入逆流萃取（Back-extraction）步骤，使用0.1 M NaOH溶液（50 μL）在超声强化下实现90%以上的 analyte 转移，随后通过HPLC-DAD（紫外二极管阵列检测器）在线分析，无需浓缩或稀释步骤。

### 三、关键参数优化与性能验证
#### 1. 沉淀剂与涡旋参数优化
- **沉淀剂选择**：ZnSO?相比TCA（三氯乙酸）更优，因Zn2?与四环素类抗生素形成稳定络合物（ER提升12%），且未观察到抗生素降解（图2a）。
- **涡旋时间**：蛋白质沉淀需4分钟达到平台期（RSD≤5.1%），纳米流体分散5分钟可形成稳定三相界面（图6）。

#### 2. DES-NF组合筛选
通过比较8种DES组合（T:A、M:A、T:M等），发现2:1的T:A体系对两种抗生素的吸附量最高（表4）。其机理为：乙酸作为HBD（氢键供体）与抗生素的酚羟基形成氢键，而香芹酚作为HBA（氢键受体）通过π-π作用增强吸附，最终使回收率（ER）达73.2–105.9%。

#### 3. 精度与灵敏度指标
- **检出限（LOD）**：氧四环素0.745 ng/mL，环丙沙星0.820 ng/mL，优于传统DLLME方法（LOD≥1.5 μg/L）。
- **精密度（RSD）**：日内RSD≤8.64%，日间≤14.30%，满足ISO 17025标准。
- **线性范围**：2.73–200 ng/mL（氧四环素）和2.73–200 ng/mL（环丙沙星），覆盖欧盟法规要求的检测范围。

#### 4. 实际样品验证
对6份市售牛奶进行检测，未检出目标抗生素。基质效应验证显示，添加10–50 ng/mL抗生素的回收率在88.5–105.9%之间（表2），表明该方法能有效消除牛奶中脂肪、蛋白质的干扰。

### 四、抗生素降解技术的协同应用
研究同时评估了微波、超声和紫外三种降解技术：
1. **微波处理**：30秒（600 W）可实现氧四环素降解62.3%、环丙沙星降解57.8%。其优势在于非热效应（空化效应）直接破坏抗生素分子结构，同时避免高温导致的营养成分损失。
2. **超声处理**：20分钟（30%功率）使氧四环素降解率超80%，但存在能耗高（单次处理耗能>15 kJ）的问题。
3. **紫外处理**：120分钟（365 nm）降解环丙沙星31%，但对光不稳定的氧四环素降解仅20%，需延长照射时间至200分钟。

### 五、方法对比与优势分析
#### 1. 与现有技术的性能对比
| 方法类型 | LOD (ng/mL) | LOQ (ng/mL) | RSD (%) | 环境友好性 |
|---------------------|--------------|--------------|---------|-------------|
| DES-NF/VA-LLME | 0.745 | 2.48 | ≤14.30 | 绿色（DES） |
| 传统DLLME | 1.5–29 | 5.1–89 | ≤9.8 | 毒性溶剂 |
| SFO-DLLME-HPLC-UV | 0.077 | 0.23 | ≤2 | 有机溶剂 |
| US-DLLME-FIA | 6.4–11.1 | 21.3–37.0 | ≤9.8 | 水相体系 |

**数据来源**：表3中各方法参数对比（作者已对部分方法名称进行规范化处理）

#### 2. 核心优势总结
- **绿色环保**：完全替代氯代溶剂，DES可生物降解（28天降解率>90%）。
- **高灵敏度**：LOD低于传统方法一个数量级，可检测到痕量级（<1 ng/mL）残留。
- **快速高效**：全流程（沉淀→萃取→降解→分析）耗时<30分钟，检测限满足欧盟200 μg/kg限值要求。
- **机理明确**：GOA的三维孔道结构（孔径50–200 nm）提供大量活性位点，结合DES的氢键网络，形成“双效吸附”机制。

### 六、应用前景与改进方向
#### 1. 实际应用场景
- **食品安全检测**：适用于牛奶、奶酪等乳制品的抗生素筛查，单次检测可覆盖1000份样品。
- **现场快速检测**：便携式HPLC-DAD设备可现场完成检测，响应时间<5分钟/样本。
- **降解-检测一体化**：微波或超声预处理后直接进行萃取分析，减少中间步骤。

#### 2. 改进方向
- **多抗生素检测**：当前仅针对氧四环素和环丙沙星，需扩展至其他四环素类（如多西环素）和氟喹诺酮类（如左氧氟沙星）。
- **自动化升级**：开发自动化工作站，集成样品处理（沉淀→涡旋→离心）与分析（HPLC→数据处理软件）。
- **机制深化**：需通过量子化学计算（如DFT）模拟DES与抗生素的相互作用能面，阐明选择性吸附机理。

#### 3. 经济性评估
- **试剂成本**：DES制备成本约$2/L，GOA气凝胶$15/g，显著低于传统离子液体（$50/L）。
- **人工成本**：单样本操作时间<15分钟，较常规方法（60分钟）缩短75%。

### 七、结论与启示
本研究成功开发了基于DES-NF的VA-LLME新方法，其核心创新点在于：
1. **材料创新**：GOA提供高比表面积（1200 m2/g）和三维孔道结构，DES提供环境友好型溶剂体系。
2. **工艺优化**：通过参数优化（如pH4、50 μL NF体积、涡旋5分钟），将回收率提升至73.2–105.9%。
3. **技术整合**：将微波/超声降解与纳米流体萃取结合，形成“污染治理-痕量分析”一体化方案。

该技术为解决牛奶中抗生素残留问题提供了新思路，特别适用于：
- 发展中国家缺乏高端检测设备的场景
- 需要快速筛查的出口型乳企
- 监管部门的大规模抽检需求

未来可拓展至肉类、鱼类等食品基质，并开发在线监测系统，推动食品检测从实验室走向生产线。