《Microchemical Journal》:Determination of BPA in fruit juices using a synthesized magnetic sorbent by high-performance liquid chromatography with diode-array detection: an AMRI-based method evaluation
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•开发了一种使用Fe?O?@SiO?-PAN吸附剂的磁固相萃取(SPE)方法,用于果汁中双酚A的测定。•该方法达到了2.86 ng mL?1的检测限,具有较好的精密度(RSD < 7%)。•未检测到明显的残留效应(二次洗脱率<5%),证实了吸附剂再生效果良好。•吸附剂在十次重
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开发了一种使用Fe?O?@SiO?-PAN吸附剂的磁固相萃取(SPE)方法,用于果汁中双酚A的测定。
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该方法达到了2.86 ng mL?1的检测限,具有较好的精密度(RSD < 7%)。
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未检测到明显的残留效应(二次洗脱率<5%),证实了吸附剂再生效果良好。
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吸附剂在十次重复使用后回收率仍保持在88%以上,表现出优异的重复使用性能。
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基于AMRI的评价证实了分析可靠性与操作实用性之间的均衡整合。
引言
双酚A是一种工业合成的有机化合物,广泛用于聚碳酸酯塑料和环氧树脂的生产。由于这些材料具有优异的机械强度和化学稳定性,它们被用于众多商业产品中,如食品和饮料包装、饮用水分配系统、牙科密封剂和热敏纸收据[1]。然而,含双酚A材料的大规模生产和广泛应用促进了其向周围环境的迁移。因此,双酚A已成为一种普遍存在的环境污染物,在空气、水生系统、土壤基质以及各种人体生物样本中均可检测到其浓度[2]。
越来越多的科学证据表明双酚A具有内分泌干扰潜力,显示其能够干扰激素信号通路和正常的内分泌调节[3]。即使低水平的暴露也与多种不良健康后果相关,包括生殖和发育过程受损、代谢稳态改变以及某些恶性肿瘤的易感性升高[4]。这些毒理学担忧已促使全球范围内加强监管评估,导致在部分消费品中限制和禁止使用双酚A,特别是针对婴幼儿的产品[5]。
鉴于双酚A在环境介质中的普遍存在及其毒理学相关性的日益认识,建立稳健且高灵敏度的分析方法已成为当务之急[6]。由于膳食摄入对人类总体暴露的直接贡献,准确测定各种基质中的双酚A——尤其是食品和饮料产品——仍然至关重要。因此,能够在痕量水平进行可靠检测和精确量化的分析策略具有重要意义[7]。此类方法的推进在常规监测计划中发挥核心作用,能够系统性地监测双酚A污染、评估人群暴露情况以及验证是否符合监管安全限值。此外,可靠的分析数据对于风险评估过程以及确保消费品的化学安全从而保障公众健康至关重要[8]。
双酚A测定的主要分析方法包括各种色谱法、免疫化学法和基于传感器的技术。其中,液相色谱串联质谱联用(LC–MS/MS)被认为是最强大的平台之一,在复杂基质中对双酚A的定量具有优越的选择性、结构确证能力和超痕量灵敏度[9],[10]。气相色谱-质谱联用(GC–MS)是另一种成熟的技术,特别适用于在增强双酚A挥发性和热稳定性的衍生化程序之后,对环境样品和食品样品进行准确测定[11],[12]。此外,高效液相色谱(HPLC),尤其是与二极管阵列检测器联用(HPLC–DAD),为常规双酚A监测提供了一种快速、可重复且成本效益高的替代方案,适用于超痕量灵敏度不是首要要求的情况[13],[14]。从免疫分析的角度来看,已开发出酶联免疫吸附测定(ELISA)方法,能够实现双酚A的高通量和经济筛选,特别适用于初步评估和大批量样品[15],[16]。最近,利用双酚A氧化还原行为的电化学传感策略引起了越来越多的关注,导致开发了灵敏且便携的传感器平台,适用于现场监测[17],[18]。总体而言,这些分析方法能够在各种基质中灵敏且可靠地测定双酚A,包括食品产品、水系统和生物样本。方法选择通常由分析性能要求、仪器可用性、成本考虑和样品通量需求所决定。
样品制备是双酚A分析测定中的一个关键阶段,因为它直接影响方法的准确度、精密度和整体可靠性。在仪器分析之前,从复杂基质中有效分离和纯化双酚A仍然是必不可少的。为此,人们采用了各种样品制备策略。在常规方法中,液-液萃取(LLE)被广泛使用。该技术依赖于双酚A在不互溶的有机溶剂和水样品相之间的分配。尽管LLE可以提供令人满意的萃取效率,但它通常需要相对较大的溶剂量和重复的萃取步骤,这可能会增加分析时间和环境负担。固相萃取(SPE)被引入作为克服LLE某些局限性的替代方法。SPE具有改进的净化效率、减少的溶剂消耗和增强的富集能力等优势[19],[20]。然而,仍存在一些挑战。需要仔细选择吸附剂材料并优化吸附剂-分析物相互作用,特别是处理食品和饮料样品等复杂基质时。基质干扰可能会损害选择性和分析物回收率,从而影响定量准确性。此外,SPE操作可能繁琐耗时,而完全自动化往往需要专门的仪器和额外的操作成本[21]。为了克服这些不足,本研究提出了一种磁固相萃取(MSPE)策略。该技术利用磁性功能化纳米颗粒作为吸附剂材料,由于其高比表面积和可调的表面化学性质,在萃取性能方面提供了显著提升。磁性特性使得吸附剂可以通过外部磁场从样品溶液中快速分离,无需离心或过滤[22],[23],[24]。因此,MSPE显著缩短了萃取时间,同时增强了分析物的富集效果。该方法还减少了有机溶剂的消耗,支持了对环境可持续分析实践的日益关注。此外,功能化磁性纳米颗粒与双酚A之间的选择性亲和力提高了方法的灵敏度和特异性,同时减轻了基质相关的干扰。由于其易于自动化和微型化,MSPE代表了在高通量分析实验室中进行常规应用的有前景的平台。考虑到这些优势,本研究旨在开发一种快速、灵敏且环境友好的MSPE方法,用于果汁中双酚A的测定,随后使用二极管阵列检测的高效液相色谱(HPLC-DAD)进行分析。这一创新方法旨在提高双酚A量化的可靠性,同时解决传统萃取方法带来的环境问题。尽管人们对使用磁固相萃取测定双酚A的兴趣日益增加,但吸附剂本身的新颖性仍然是一个重要考量。各种功能配体已被固定在磁性材料上以提高萃取选择性;然而,据报道1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)的应用主要集中在金属离子的萃取和预富集上。如表1所总结的,PAN功能化的萃取系统已被广泛用于不同萃取方式的金属离子分析,而将其应用于有机污染物——特别是双酚A——的萃取则在本研究之前从未被报道过。(见图1,图2。)
本研究被设计为分析方法开发研究,而非吸附剂表征研究。因此,所合成吸附剂的性能以直接相关于MSPE应用的参数进行评估,如萃取效率、精密度、重复使用性能以及在真实样品中的成功应用。此外,大多数先前的研究主要集中在常规分析验证上,对分析方法的整体可靠性和环境可持续性关注有限。为了提供更全面的评估,所提出的方法使用分析方法的可靠性指数(AMRI)进行了评估,该指数考虑了分析性能、方法新颖性、样品制备效率和常规适用性;同时使用修正的绿色分析程序指数(MoGAPI)评估了分析工作流程的环境影响。
章节摘要
仪器
对新合成的磁性纳米材料进行了全面表征,以阐明其结构、形貌和化学性质。形貌分析使用配备SEM-Mapping功能的Zeiss Gemini 500场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行,以可视化表面形貌和元素分布。晶体结构使用Bruker AXS D8衍射仪通过X射线衍射(XRD)光谱进行测定。化学成分
磁性纳米颗粒的表征
XRD分析。
通过X射线衍射(XRD)研究了合成和表面修饰后的Fe?O?纳米颗粒的晶体学结构,以评估顺序包覆步骤是否影响了磁性核相的完整性。衍射图谱在2θ ≈ 30.1°、35.5°、43.2°、53.5°、57.1°和62.7°处呈现出特征反射峰,分别对应于反尖晶石型磁铁矿的(220)、(311)、(400)、(422)、(511)和(440)晶面。这些峰
结论
在本研究中,成功合成了一种基于Fe?O?核、二氧化硅中间层和吡啶偶氮萘酚表面功能的多功能磁性纳米复合材料,并将其作为有效的吸附剂用于双酚A的测定。结构和光谱表征证实,逐步修饰策略获得了稳定的核-壳结构,同时保持了Fe?O?核的固有结晶性和磁性响应。二氧化硅的存在
声明
伦理批准和参与同意 不适用。出版同意 所有作者均已阅读并同意本手稿的出版版本。
CRediT作者贡献声明
Songül Ulusoy:监督指导。
未引用参考文献
[36],[37],[43],[44]
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,这些利益或关系可能会影响本文所报告的工作。
致谢
作者衷心感谢G?khan Sarp博士在磁性材料表征方面提供的支持。语言编辑支持由ChatGPT(OpenAI)提供,该工具用于提高手稿选定英文部分的语言准确性和流畅性。该工具未生成或解释任何内容。
Songül Ulusoy