稳健的基于三嗪的COF膜用于复杂动物源性食品中兽药抗生素的高效富集和超灵敏测定

《Food Chemistry》:Robust triazine-based COF membrane for efficient enrichment and ultrasensitive determination of veterinary antibiotics from complex animal-derived food

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月25日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •获得了具有独特电荷分布和疏水性的稳健TpTAPT。•TpTAPT膜实现了优异的抗生素富集效果,并具有出色的抗干扰能力。•建立了兽用抗生素的超灵敏检测方法。•实现了牛奶和干肉中痕量抗生素的精确量化。引言抗生素已被广泛应用于畜牧业和水产养殖业以防止和治疗细菌感染(Acosta等

  
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    获得了具有独特电荷分布和疏水性的稳健TpTAPT。
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    TpTAPT膜实现了优异的抗生素富集效果,并具有出色的抗干扰能力。
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    建立了兽用抗生素的超灵敏检测方法。
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    实现了牛奶和干肉中痕量抗生素的精确量化。

引言

抗生素已被广泛应用于畜牧业和水产养殖业以防止和治疗细菌感染(Acosta等,2025;Huang等,2025),但其不当或过量使用会导致动物源性食品(尤其是牛奶、肉类和鸡蛋)中出现抗生素残留(Adegbeye等,2024;Gugger & Hergenrother,2024;Wilkinson等,2022)。抗生素残留的出现已成为主要的食品安全问题,因为长期饮食暴露会带来潜在的健康风险,以及沿食品链的抗菌药物耐药性的产生和传播,进而影响食品质量并进一步威胁人类健康。为解决这一问题,欧盟和世界卫生组织(WHO)等监管机构已制定了食品中兽药残留的最高残留限量(MRLs)以保护消费者健康(Wang等,2023;Zhang等,2024)。这些日益严格的要求对能够准确测定等于或低于法定限值的痕量抗生素残留的可靠分析方法提出了更高的需求。然而,复杂的基质干扰和低存在浓度使得准确的抗生素测定和分析具有挑战性,这主要受限于复杂基质的干扰和低存在浓度(Timofeeva等,2024)。因此,迫切需要开发高效的样品预处理技术以最大程度减少基质干扰,进而实现对复杂食品基质中痕量抗生素残留的灵敏准确测定。
传统预处理技术,包括液-液萃取(LLE)(Sun等,2024;Xu等,2025)、固相萃取(SPE)(Gao等,2025;Li等,2024)和QuEChERS法(Varenina等,2023;Zhang等,2019),虽被广泛使用,但通常涉及繁琐的操作步骤、较长的处理时间以及过量的有机溶剂消耗,这极大地限制了其效率和绿色性,并增加了分析成本。固相微萃取(SPME)提供了一种实用的解决方案,因其简化操作步骤、低成本、环保性和自动化等优势而备受青睐(Hu等,2023;Kuang等,2025;Shi等,2026;Zheng等,2023;Zhou等,2023;Zhou & Pawliszyn,2025;Zhu等,2024)。在各种SPME吸附剂中,共价有机框架(COFs)因其可调结构、明确的孔道和丰富的功能位点而引起了广泛关注(Feng等,2025;Jrad等,2024;Li等,2025;Liu等,2023;Wu等,2025)。与COF涂层纤维相比,COF基膜具有更大的萃取相体积和更大的吸附剂容量,对于提高富集性能和从复杂基质中增强选择性(尤其是食品基质)极具潜力。
在此,通过席夫碱反应,使用1,3,5-三羰基间苯二酚(Tp)和1,3,5-三嗪-2,4,6-三苯胺(TAPT)合成了三嗪基共价有机框架(TpTAPT)膜,并进一步进行界面组装。通过将TpTAPT膜固定到超薄聚二甲基硅氧烷(PDMS)上,成功构建了具有增强机械稳定性和更大萃取相体积的可移植SPME膜。所制备的TpTAPT膜通过静电作用、π-π堆积和疏水相互作用,对磺胺类(SAs)、氟喹诺酮类(FQs)和大环内酯类(MAs)表现出高效的富集效率,同时有效减轻了复杂样品中的基质干扰。结合液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS),开发了高灵敏方法并成功应用于三种牛奶和三种干肉样品中抗生素残留的精确测定。本研究不仅展示了一种有效的膜基SPME技术,用于高灵敏和有效地分析抗生素,还为COF膜在食品安全监测中的应用潜力提供了新的见解。

章节摘要

TpTAPT膜的合成

基于我们已报道的工作并进行了小修改,制备了TpTAPT膜(Feng等,2025)。简要地,将0.03 mmol的TAPT(10.7 mg)溶解在50 mL干乙腈和50 mL干二氯甲烷中。胺溶液在室温下搅拌10分钟后,加入20 μL三氟乙酸(TFA)作为催化剂。然后以2 mL/min的缓慢速率向混合溶液中加入100 mL二氯甲烷中的0.03 mmol Tp(6.3 mg)。反应混合物在35°C下搅拌并保温15小时。反应后,80 mL

表征

三嗪基TpTAPT通过温和条件下的席夫碱反应制备,并进行了详细表征。TpTAPT的SEM图像(图3a)显示带状形貌和不规则网络结构。在FT-IR光谱(图3b)中,明显观察到TpTAPT的新伸缩振动带位于1286 cm?1和1624 cm?1,分别归属于-C-N-和C=img style="vertical-align:middle" src="https://sciencedirect.elseviercdn.cn/shared-assets/55/entities/dbnd.gif" alt="双键">O键。同时,胺配体相关的-NH2特征峰出现在3465和3318 cm

结论

在本研究中,成功合成了稳健的三嗪基COF,并将其均匀固定在超薄PDMS上制备了TpTAPT膜。由于多种官能团、独特的表面电荷分布和疏水性,所制备的膜对常见兽用抗生素表现出显著改善的萃取效率(优于商用SPME纤维和膜6.1-213.1倍和1.1-167.6倍),并具有优异的

作者贡献声明

Xiaoying Feng:撰写 – 原稿、方法论、调查。Xiaohan Yu:验证、调查。Tingting Tu:调查。Chunying Wei:形式分析。Luyi Chen:撰写 – 审阅与编辑、资源、概念化。Juan Zheng:撰写 – 审阅与编辑、资源、项目管理、资金获取、概念化。Gangfeng Ouyang:监督、资源。

未引用参考文献

Liu等,2022
Yaffe等,2025
Zhang等,2022

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系,这些关系可能影响本文中报告的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(22476219,22276222)的支持。
Xiaoying Feng|Xiaohan Yu|Tingting Tu|Chunying Wei|Luyi Chen|Juan Zheng|Gangfeng Ouyang
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