基于MWCNTs@壳聚糖复合材料的一步纯化技术高效去除水产品中49种农药残留的基质干扰

本研究针对QuEChERS农药分析中多壁碳纳米管(MWCNTs)易释放、难回收的环境与经济问题，创新性地开发了MWCNTs@壳聚糖复合材料，通过一步压力过滤纯化技术实现了水产品中49种农药的高效同步净化。结合HPLC-MS/MS验证，该方法回收率达71.2–119.4%，相对标准偏差(RSD)<20.0%，显著提升了复杂基质中农药检测的可靠性，为环境友好型样品前处理技术提供了新思路。

　　

水产品作为人类膳食蛋白质和多不饱和脂肪酸的重要来源，其农药残留问题日益引发公共卫生担忧。农药通过污染水源、饲料等途径进入水产养殖系统，可能引发致癌、内分泌干扰等健康风险。然而，水产品复杂基质对农药残留检测造成严重干扰，传统QuEChERS方法虽采用多壁碳纳米管(MWCNTs)等吸附剂净化，但存在纳米管团聚、泄漏及不可回收等环境隐患。

针对这一技术瓶颈，中国研究人员创新性地将MWCNTs与天然多糖壳聚糖复合，开发出具有多孔结构的MWCNTs@壳聚糖复合材料。通过扫描电镜(SEM)表征证实，该材料成功解决了MWCNTs的聚集问题，其独特的pH响应性溶解特性和丰富官能团(-NH₂, -OH)可高效捕获基质干扰物。研究团队将该复合材料集成至压力过滤净化装置，建立了一步式纯化方法，结合高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)技术，系统评估了49种农药在草鱼、对虾等水产品中的残留情况。

关键技术方法

采用静电络合-交联法制备MWCNTs@壳聚糖复合材料，通过SEM表征其形貌特征；优化QuEChERS前处理流程，以乙腈提取后采用自制复合材料进行压力过滤净化；建立HPLC-MS/MS多反应监测(MRM)方法，在C₁₈色谱柱上实现49种农药的分离检测；通过加标实验验证方法性能，计算回收率与相对标准偏差(RSD)。

研究结果

表征分析：SEM显示复合材料形成均匀多孔结构，MWCNTs分散度显著提升，比表面积增加利于吸附作用。

净化效能：与单一MWCNTs相比，复合材料对脂质、色素的去除率提高15-30%，且无PE滤膜堵塞现象。

方法验证：49种农药在0.5-500 μg/kg范围内线性良好(R²>0.99)，检出限(LOD)为0.1-2.0 μg/kg，定量限(LOQ)为0.3-5.0 μg/kg。

实际应用：在草鱼肌肉样本中检出氟苯尼考等3种农药残留，回收率验证显示基质效应<20%。

结论与意义

该研究成功将环境材料科学与分析化学交叉融合，开发的MWCNTs@壳聚糖复合材料兼具高效净化与绿色回收特性：①通过壳聚糖的氢键作用和MWCNTs的π-π堆积协同去除干扰物；②碱性条件下形成的稳定水凝胶避免纳米管释放；③压力过滤装置实现<5分钟快速净化。相比传统d-SPE方法，该方法减少60%有机溶剂用量，且复合材料可重复使用3次以上性能不衰减。论文发表于《Journal of Hazardous Materials》，为解决纳米材料在分析化学中的环境风险问题提供了范式转换，为水产食品安全监管提供了可靠技术支撑。未来研究将聚焦于复合材料的规模化生产及在茶叶、蜂蜜等复杂基质中的拓展应用。