基于天然黄酮类化合物的超交联聚合物结合高效液相色谱-质谱技术精准检测禽畜及水产品中酚类内分泌干扰物

【字体: 时间:2025年09月04日 来源:Food Chemistry: X 6.5

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  本研究针对食品中酚类内分泌干扰物(EDCs)检测难题,创新性地以天然黄酮类化合物非瑟酮为单体合成新型超交联聚合物(STF-HCP1),通过氢键和π-π相互作用实现对双酚A等污染物的高效吸附。结合固相萃取与液相色谱-质谱联用技术,建立了鸡肉和鱼肉中痕量酚类EDCs的灵敏检测方法,检出限低至0.58-3.2 ng g-1,回收率达91.1-106%。该研究为食品安全监测提供了新方法,同时开辟了利用天然原料制备高效吸附剂的新途径。

  

在当今工业化社会中,酚类内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs)已成为威胁食品安全和人类健康的隐形杀手。这类物质广泛存在于塑料制品、食品包装和日化产品中,通过食物链在生物体内富集,即使极低浓度也能干扰内分泌系统。双酚A(BPA)等典型EDCs已被证实与乳腺癌、甲状腺疾病等重大疾病密切相关,欧盟和中国虽已制定严格限量标准(0.05 mg kg-1),但现有检测方法面临灵敏度不足、前处理复杂等挑战。

针对这一科学难题,河北农业大学吴秋华团队在《Food Chemistry: X》发表创新研究,首次以天然黄酮类化合物非瑟酮(fisetin)为构建单元,通过Friedel-Crafts反应合成具有丰富酚羟基的超交联聚合物(STF-HCP1)。研究人员将材料表征技术与密度泛函理论计算相结合,系统探究了吸附机理,并建立固相萃取-高效液相色谱/质谱(SPE-HPLC/MS)联用分析方法,实现了禽畜和水产品中4种酚类EDCs的精准检测。

关键技术方法包括:1)采用1,3,5-三(溴甲基)苯为交联剂制备STF-HCP1;2)通过N2吸附-脱附、扫描电镜等技术表征材料特性;3)优化固相萃取条件(100 mL样品体积、0.3 mL甲醇洗脱);4)建立HPLC/MS检测方法(C18色谱柱,SIM模式);5)采用市售鸡肉和鱼肉样本验证方法可靠性。

【材料表征】

STF-HCP1展现出442.8 m2 g-1的高比表面积和双峰孔结构(0.73 nm微孔和2.25 nm介孔),接触角测试证实其亲水性(69°)优于不含羟基的对照材料(92°)。热重分析显示材料在350℃内保持稳定,XRD证实其为非晶态结构。

【吸附性能】

吸附实验表明STF-HCP1对双酚B(BPB)的吸附量高达81.6 mg g-1,显著优于商业吸附剂(HLB、C18等)。动力学研究符合准二级模型,等温线拟合显示为单层化学吸附,DFT计算揭示每个EDCs分子可形成10个氢键(键能-58.48~-72.28 kJ mol-1)和3个π-π堆积位点(距离2.266-3.141 ?)。

【方法验证】

优化后的SPE方法仅需0.3 mL甲醇即可实现156-229倍富集因子。方法验证显示鸡肉样品中BPA的LOD为2.10 ng g-1,鱼肉样品回收率91.1-106%(RSD<6.7%)。实际样本检测发现鸡胸肉中含1.25 ng g-1 BPF,鲳鱼中检出4.50 ng g-1 PTBP,均低于欧盟限量标准。

该研究突破性地将天然活性成分转化为功能材料,为解决食品安全检测中的关键技术瓶颈提供了双重创新:一方面建立了灵敏度高(LOD低至亚ppb级)、操作简便的EDCs检测方法;另一方面开创了以可再生资源制备高性能吸附剂的新策略。尽管STF-HCP1的选择性仍有提升空间,但其25次循环使用的稳定性(回收率>80%)和0.3 mL洗脱溶剂的环保性,展现出显著的产业化应用潜力,为发展绿色分析化学技术提供了重要参考。

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