發(fā)布時(shí)間：2020-11-17 16:25

　　 咖啡因又名咖啡堿,在茶葉、咖啡、茶飲料與功能飲料中含量較高。少量攝入咖啡因可提神醒腦,但過(guò)量或長(zhǎng)期攝入將影響人體健康,誘發(fā)一系列疾病,因此,有效分離分析咖啡因,對(duì)保障食品安全非常重要。針對(duì)茶葉等復(fù)雜樣品中咖啡因分離分析困難的問(wèn)題,本文以咖啡因?yàn)槟０?采用表面印跡聚合法制備了磁性介孔硅基表面分子印跡微球(MMIPs),通過(guò)其結(jié)構(gòu)性能表征、吸附與應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn),獲得的MMIPs結(jié)構(gòu)層次清晰、粒徑均一、鍵合牢固、吸附性能優(yōu)越,能夠從復(fù)雜樣品中特異性識(shí)別咖啡因,不僅可用于咖啡因的納米銀比色分析與HPLC分析,還可用于咖啡因的分離脫除。主要研究結(jié)果如下:(1)磁性介孔硅基表面分子印跡微球的制備與表征利用表面分子印跡技術(shù),以球形納米Fe304為載體,咖啡因?yàn)槟０宸肿印ⅵ?甲基丙烯酸為功能單體、乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑、偶氮異丁腈為引發(fā)劑,成功制備了磁性表面分子印跡微球。通過(guò)透射電鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)測(cè)定(VSM)、粒徑分析、BET 比表面積測(cè)定、熱重分析(TGA)、X射線(xiàn)衍射(XRD)對(duì)聚合物結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,結(jié)果表明該表面分子印跡微球經(jīng)過(guò)雙鍵修飾和印跡層包覆后,結(jié)構(gòu)層次清楚,鍵合牢固,表面多孔,而且依然具有超順磁性,在外加磁場(chǎng)的作用下極易聚集,可大大提高吸附操作后的液固分離效率。(2)磁性介孔硅基表面分子印跡微球?qū)�咖啡因的特異性識(shí)別研究通過(guò)對(duì)制備的MMIPs進(jìn)行靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附和選擇性吸附試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)MMIPs和非印跡微球(MNIPs)對(duì)咖啡因的熱力學(xué)吸附過(guò)程都是速率受限的單分子層吸附過(guò)程,且MMIPs的飽和吸附量(37.49mg/g)是MNIPs(5.24mg/g)的7倍左右,吸附性能優(yōu)越;MMIPs和MNIPs對(duì)咖啡因的動(dòng)力學(xué)吸附行為符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,存在一個(gè)最大吸附速率。在相同條件下,咖啡因初始濃度為0.3 mg/mL時(shí),MMIPs對(duì)咖啡因的吸附量(28.75 mg/g)明顯高于其他結(jié)構(gòu)類(lèi)似物(黃嘌呤、茶堿、可可堿),而MNIPs對(duì)咖啡因的吸附量(4.04 mg/g)和其他類(lèi)似物的則非常接近,MMIPs的印跡因子α=7.12,分離因子β咖啡因/黃嘌呤=6.01,β咖啡因/可可堿= 3.40,β咖啡因/茶堿=3.76,表明制得的磁性分子印跡微球識(shí)別咖啡因的特異性較強(qiáng)。(3)磁性介孔硅基表面分子印跡微球-納米銀比色法對(duì)飲料中咖啡因的快速檢測(cè)利用納米銀(AgNPs)溶液和分析物之間的相互作用后的顏色變化,可對(duì)分析物進(jìn)行快速顯色分析,但對(duì)復(fù)雜樣品選擇性不強(qiáng),采用磁性分子印跡微球進(jìn)行前處理可大大加強(qiáng)AgNPs顯色的選擇性。通過(guò)還原法制備了 AgNPs溶液,獲得其最佳制備條件為:1mmol/LAgN03溶液,2mmol/LNaBH4溶液,n(AgN03):n(NaBH4)=1:5,用冰水配制溶液,反應(yīng)時(shí)間為20 min,攪拌速度為1400 r/min。采用咖啡因-MMIPs對(duì)飲料進(jìn)行前處理,將咖啡因富集分離后,通過(guò)AgNPs比色法快速分析其含量。當(dāng)咖啡因濃度為5～30 mg/L時(shí),可用肉眼進(jìn)行快速篩查和半定量分析;當(dāng)濃度為0.1～5 mg/L可使用紫外-可見(jiàn)光譜法,在λmax=393 nm處進(jìn)行定量分析,其檢測(cè)結(jié)果與HPLC直接分析非常吻合。因此,將MMIPs的前處理技術(shù)與AgNPs的比色分析加以結(jié)合,可用于飲料中咖啡因含量的快速比色分析。(4)磁性介孔硅基表面分子印跡微球?qū)Σ枞~中咖啡因的分離脫除研究首先制備了以咖啡因?yàn)槟０宓腗MIPs萃取小柱(體積:1mL,填料質(zhì)量:50 mg),并對(duì)MMIPs萃取小柱的淋洗和洗脫條件進(jìn)行優(yōu)化,其最佳淋洗液為氯仿,洗脫液為V甲醇:V乙酸=9:1,洗脫體積為10mL。同時(shí)對(duì)萃取小柱脫除法和振搖吸附-磁性分離脫除法進(jìn)行了加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn),萃取小柱的回收率85.76%～94.57%,振搖吸附-磁性分離脫除法的回收率為89.28%～97.93%,后者脫除回收率更高。通過(guò)比較兩種方法對(duì)茶飲料中咖啡因的脫除率,發(fā)現(xiàn)萃取小柱脫除率為86.30%,振搖吸附-磁性分離脫除法的脫除率達(dá)93.32%,后者脫除率也更高,說(shuō)明了磁性表面分子印跡微球,在免去制備萃取柱的繁瑣步驟的同時(shí),又保證了較高的吸附效率與脫除率。
【學(xué)位單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：O631.3;O647.3;TS201.2
【部分圖文】：

聚合物中就形成了與模板分子空間構(gòu)型相匹配的具有多重作用點(diǎn)的空??穴，這樣的空穴將對(duì)目標(biāo)分子有“記憶”效應(yīng)，從而對(duì)復(fù)雜樣品中的印跡分子實(shí)現(xiàn)??高選擇性識(shí)別。圖１－２為分子印跡原理示意圖。由于制備的印跡聚合物無(wú)論在化??學(xué)識(shí)別體系還是生物識(shí)別體系兼具優(yōu)點(diǎn)，因此，分子印跡技術(shù)在分離純化、傳感??器以及催化等領(lǐng)域也具有十分重要的應(yīng)用前景。??Ｓｆｌｆ－ａｓｓ？ｒｉｎｂ�。�??￡＼＾ｊ?＋?＾?，ｎ??Ｔｅｍｐｌａｔｅ?Ｍｏｎｏｍｅｒ?（Ｔｏｓｓｌｉｎｌｉｃｒ??Ｐｏｌｙｍｅｎ／ａｂｌｅｇｒｏｕｐ；?ｏｒ?Ｗ??Ｆ？ｌ＞?ｎｉｅｒｉ／＾１?ｉｏｎ??．貧、?麵??Ｒ＾ｄＨ＞％ａｌ?ｏｆ?ｔｅｍｐｌａｔｅ??、．?ｘ－＞＾９ＰＥ，＞ｚ??圖１－２分子印跡原理示意圖［２２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ??１．２．２分子印跡聚合物的分類(lèi)??１．２．２．１共價(jià)型??制備ＭＩＰｓ時(shí)，印跡模板分子與功能單體通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合先形成共價(jià)型化合??物，再加入交聯(lián)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，聚合之后通過(guò)化學(xué)方法使共價(jià)鍵斷裂，然后除??去印跡模板分子，得到的ＭＩＰｓ［２３］存在與印跡模板分子的空間形狀和官能團(tuán)互補(bǔ)??的識(shí)別位點(diǎn)。迄今為止

?２．２．２磁性表面分子印跡微球的制備??ＭＭＩＰｓ的制備過(guò)程如圖２－１所示。首先將ＦｅＣｌ３＿６Ｈ２０?（１．３５?ｇ）、乙酸鈉（３．６０??ｇ）和聚乙二醇（ｌｇ）溶于４０?ｍＬ乙二醇中。超聲３０?ｍｉｎ后，置入一個(gè)聚四氟乙??烯內(nèi)襯的不銹鋼高壓釜，密封，加熱到２００°Ｃ反應(yīng)８?ｈ�；旌衔锝�(jīng)水、乙醇交替清??洗四次，在５０°Ｃ真空中千燥１２?ｈ即得磁性Ｆｅ３０４納米顆粒。??？?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?Ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ?Ｅｌｕｔｉｎｇ?＾???＾?＃?一￣＂?？??Ｆｅ３〇４?Ｆｅ３０４＠ｍＳｉ０２?＾｜：；?＾??圖２－１?ＭＭＩＰｓ的制備過(guò)程??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｔｈｅ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ＭＭＩＰｓ??然后將１００?ｍｇ納米級(jí)Ｆｅ３０４和１．００?ｇ?ＣＴＡＢ分散于２００?ｍＬ去離子水中，超??聲混勻３０ｍｉｎ，然后在該溶液中緩慢加入ｌｍｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液９００?ｍＬ，超聲５ｍｉｎ??后，于６０°Ｃ機(jī)械攪拌３０?ｍｉｎ。然后于液面下緩慢注入ＴＥＯＳ乙醇溶液（１／４，ｖ／ｖ）??５．〇１１１１＾，繼續(xù)攪拌５?１１＾１１。室溫下靜置１２?１１，磁控分離收集？６３〇４＠。丁八８／５１〇２聚??合物。將收集的Ｆｅ３０４＠ＣＴＡＢ／Ｓｉ０２聚合物分散于１６０?ｍＬ丙酮中

２．３．１紅外光譜分析??采用傅里葉變換紅外光譜儀分析了聚合物制備各階段納米顆粒的接枝鍵合??情況如圖２－２所示。??ａ?２９１７?Ｗｓ?１〇７〇ｆ＿??＿??５７８??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ?（ｃｍ?］）??圖２－２分子印跡微球制備各階段顆粒的紅外光譜圖??（ａ）Ｆｅ３０４?納米顆粒，（ｂ）Ｆｅ３０４＠ＣＴＡＢ／Ｓｉ０２，（ｃ）Ｆｅ３０４＠ｍＳｉ０２，?（ｄ）雙鍵改性?Ｆｅ３０４＠ｍＳｉ０２，（ｅ）ＭＭＩＰｓ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?Ｆｅ３〇４ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ?（ａ），?Ｆｅ３〇４＠ＣＴＡＢ／Ｓｉ〇２（ｂ），Ｆｅ３〇４＠ｍＳｉ〇２（ｃ），??ｖｉｎｙｌ－ｍｏｄｉｆｉｅｄ?Ｆｅ３０４＠ｍＳｉ〇２?（ｄ），?ａｎｄ?ＭＭＩＰｓ?（ｅ）?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ??１２??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2887698