双模板磁性分子印迹聚合物结合超声辅助分散固相微萃取用于复杂基质中桑色素与木犀草素超痕量同时测定

《Journal of Food Composition and Analysis》：Sustainable dual-template magnetic molecularly imprinted polymer for ultra-trace simultaneous determination of morin and luteolin in complex matrices

　　

研究人员开发了一种集成超声辅助分散固相微萃取（UA?DSPME）的双模板磁性分子印迹聚合物（MMIP），用于草药产品与水样中桑色素（morin）和木犀草素（luteolin）的同时测定。该MMIP表现出优异的选择性（印迹因子3.26–3.44；相对于咖啡酸、绿原酸和迷迭香酸的选择性系数β＞3.0）和增强的吸附容量（84.1–86.3 mg g-1），为非印迹聚合物（MNIP）的3.4倍。该方法对木犀草素和桑色素的检出限分别为0.42 ng mL-1和0.53 ng mL-1，定量限（LOQ）为1.41–1.78 ng mL-1，线性范围分别为10–6000 ng mL-1（木犀草素）和15–6000 ng mL-1（桑色素）。高提取回收率（93.6–106.5%）与良好精密度（RSD 1.3–5.6%）证明了方法在复杂基质中的稳健性。MMIP经五次重复使用后保留＞94%提取效率。绿色分析指标（AGREE 0.74、AGREEprep 0.67、BAGI 70.0）证实其可持续性：单次分析仅耗0.20 mL甲醇、取消离心步骤、较常规固相萃取（SPE）降低94%环境影响。该方法应用于6种药用植物与地表水样，成功定量原生桑色素（19.14–320.4 ng mL-1）与木犀草素（19.61–335.2 ng mL-1），加标回收率93.6–106.5%。双模板策略实现了结构相似黄酮无干扰同时检测，是契合绿色化学十二原则的高通量生态友好平台。

研究背景与立项依据

黄酮类化合物是植物源多酚中结构最多样的类群，桑色素与木犀草素共享黄酮母核但B环羟基取代模式不同（桑色素2′,4′?；木犀草素3′,4′?），导致传统吸附剂易交叉结合。二者在草药与环境水体中均以超痕量存在，共提取物（酚酸、色素）引起色谱干扰与信号抑制。常规柱固相萃取（SPE）溶剂消耗大（10–60 mL/样）、步骤繁、对结构相似物选择性不足。超声辅助提取（UA）快但选择性低，分散固相微萃取（DSPME）可整合提取与净化但依赖吸附剂设计。磁性分子印迹聚合物（MMIP，Fe₃O₄@SiO₂?NH₂核壳）兼具分子识别与磁分离优势，双模板印迹可在一帧聚合物内同时容纳两个目标空腔，尚未见用于桑色素/木犀草素共测的绿色UA?DSPME报道。论文发表于《Journal of Food Composition and Analysis》。

主要关键技术方法

研究人员以伊朗Yasuj地区花期六种药用植物（Salvia rosmarinus、Thymus daenensis、Salvia officinalis、Glycyrrhiza glabra、Foeniculum vulgare、Achillea millefolium）及双蒸水为样本队列；合成Fe₃O₄@SiO₂?APTMS载体，以桑色素+木犀草素为双模板、甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂、AIBN引发聚合制MMIP，同条件无模板制MNIP；采用Plackett?Burman设计（PBD）初筛10参数、中心复合设计（CCD）优化4参数（pH、MMIP量、超声时间、洗脱体积）；以RP?HPLC?DAD（360 nm）定量；用FE?SEM/TEM、FTIR、VSM表征；以Freundlich/Langmuir等温线、印迹因子（IF α）、选择性系数（β）评价性能；以AGREE、AGREEprep、BAGI评估绿色度。

研究结果

3.1 材料表征：FE?SEM/TEM显示MMIP表面更粗糙、壳层疏松多孔，印证模板脱除留腔；FTIR确认Fe?O（~570 cm^-1）、Si?O?Si（~1080 cm^-1）及聚合物C=O（~1720 cm^-1）保留，MMIP与MNIP谱图重叠说明性能差异源于空腔而非组成；VSM显示MMIP饱和磁化强度~22 emu g^-1，超顺磁、近零滞回，满足磁分离。

3.2 洗脱溶剂：甲醇因极性适中、氢键与π?π破坏力强，回收最高，选为洗脱剂（0.20 mL）。

3.3 PBD筛选：MMIP用量、洗脱体积、超声时间、样品pH（p＜0.05）为显著因子进入CCD。

3.4 CCD优化与响应面：二阶模型极显著（p＜0.0001，R²＞0.996），最佳点为pH 7.0、MMIP 16 mg、超声20 min、甲醇0.20 mL；验证实验桑色素回收＞97%、木犀草素＞98%，与预测偏差＜2%。

3.5 分析验证：线性15–6000（桑色素）和10–6000 ng mL^-1（木犀草素），LOD 0.534/0.424 ng mL^-1，LOQ 1.780/1.414 ng mL^-1，富集因子302.9–318.2（桑色素）与243.5–265.3（木犀草素），回收93.57–106.54%，RSD 1.33–5.65%。

3.6 吸附等温：Freundlich拟合优于Langmuir（MMIP R² 0.993/0.995），Q_max桑色素86.28、木犀草素84.12 mg g^-1，约为MNIP（~25）3.4倍，证 multilayer异质面吸附与印迹效应。

3.7 选择与印迹效应：对咖啡酸、绿原酸、迷迭香酸、褪黑素α=1.01–1.17，桑色素/木犀草素α=3.44/3.26，β＞3.0，空腔立体互补主导识别。

3.8 机理：模板空腔通过氢键（酚羟基?羧基/氨基）+π?π堆叠实现多点识别，MNIP仅靠范德华与疏水非特异吸附。

3.9 实际样本：双蒸水加标回收97.11–99.64%；六种植物提取物中原生桑色素ND–28.51 ng mL^-1、木犀草素ND–38.82 ng mL^-1，加标回收93.57–106.54%，Achillea millefolium基质波动稍大但RSD仍合规。

讨论与结论翻译浓缩

研究人员指出，双模板MMIP?UA?DSPME将分子印迹选择性、磁分离便捷性与超声传质加速融合，解决了结构相似黄酮在复杂基质中交叉吸附与绿色化矛盾。CCD?Desirability策略以近90%实验量削减锁定全局最优。MMIP五次循环＞94%效率、单样0.20 mL甲醇、无离心，AGREE 0.74/AGREEprep 0.67/BAGI 70.0，较传统SPE降94%环境负荷，符合绿色化学十二原则。结论：所建双模板MMIP?UA?DSPME?HPLC法可实现草药与水体中桑色素、木犀草素超痕量（亚ng/mL级）、无干扰、同时、可复用测定，为植物质控与新兴酚类污染物监测提供基准级绿色多组分分析平台。