改性ZrO2/Fe3O4磁性納米材料對蜂蜜中三種抗生素富集測定*

尚　峰, 趙開樓

(1 洛陽市質量技術監督檢驗測試中心, 河南　洛陽　471003；2 河南應用技術職業學院應用化學系，河南　鄭州　450042)

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改性ZrO2/Fe3O4磁性納米材料對蜂蜜中三種抗生素富集測定*

尚峰1, 趙開樓2

(1 洛陽市質量技術監督檢驗測試中心, 河南洛陽471003；2 河南應用技術職業學院應用化學系，河南鄭州450042)

合成了ZrO2/Fe3O4納米吸附材料并對其表面進行疏水改性，并對其進行表征。結果表明ZrO2已成功包覆在納米Fe3O4磁核且經過疏水改性后，具有較強的超順磁性，可在外加磁場作用下實現從蜂蜜處理液中快速富集土霉素，四環素和金霉素。吸附在納米材料上的抗生素經解吸附后進行色譜測定，而吸附劑可以循環利用。此種方法不僅節約了樣品前處理成本，而且簡化了前處理過程，在樣品前處理領域具有廣闊的應用前景。

納米；四氧化三鐵；二氧化鋯；抗生素

四環素類抗生素是主要抑制細菌蛋白質合成的廣譜抗生素，高濃度具有殺菌作用。由于其抗菌譜廣，價格低廉，已被廣泛應用于畜禽、水產和蜜蜂養殖中[1]。蜂蜜是具有豐富的營養價值，但長期食用抗生素殘留超標的蜂蜜，會對人類身體健康造成很大影響[2]。世界食品法典委員會和世界各國對蜂產品中四環素族抗生素殘留均有嚴格的限留量要求，我國農業部也對其限量有嚴格規定[3]。納米材料是一類有著巨大應用前景的新型吸附材料，但其粒徑很小，進入水體后很難分離回收,如果對納米材料進行磁化，就可以利用外加磁場，簡單的對其進行回收再利用，從而克服納米材料難于分離回收的缺點[4]。本研究以納米四氧化三鐵為核，以硝酸鋯為無機鋯源，用沉淀沉積法將氧化鋯包覆在四氧化三鐵表面形成二氧化鋯殼，然后對其進行疏水改性，用于富集蜂蜜處理液中的殘留抗生素，然后進行反相色譜檢測，取得了良好的效果。同時，吸附劑還可以再生重新進行利用，這樣就大大節約了前處理中吸附劑的使用成本。

1　實　驗

1.1儀器及工作參數

AL204電子天平，梅特勒一托利多儀器<上海)有限公司；LC-15C高效液相色譜儀，日本島津公司；ODS C18反相色譜柱(4.6×150 mm，5 μm，美國)，安捷倫公司；JXDC-400氮吹儀，上海凈信。

1.2試劑及標準溶液

土霉素、四環素、金霉素標準物質，Sigma公司；乙腈和甲醇(色譜純)，其他試劑均為分析純。蜂蜜樣品為油菜漿，購于超市。

Mcllvaine-Na2EDTA緩沖液：稱取磷酸氫二鈉(Na2HPO4·2H2O)6.8 g、檸檬酸(C6H8O7·2H2O)6.5 g，配成500 mL溶液，并將pH調制4.0，然后加入18.6 g Na2EDTA·2H2O攪拌溶解。

1.3吸附材料合成

納米Fe3O4磁核合成參照文獻[5]，ZrO2/Fe3O4制備參照文獻[6]。取ZrO2/Fe3O41 g，超聲分散于50 mL甲苯中，在氮氣保護下加入1 mL十八烷基三氯硅烷，回流反應24 h，反應完畢，冷卻至室溫，磁析分離，除去殘留反應物，先用甲苯洗滌2次，再用甲醇洗滌2～3次，真空干燥，備用。

1.4標準樣品吸附及洗脫試驗

于3個10 mL比色管中分別加入一定體積的1 mg·mL-1的土霉素、四環素、金霉素標準溶液，加入20 mg吸附劑，定容至10 mL，震蕩一定時間后，磁析分離，取上清液測定，計算平衡吸附量。將吸附土霉素、四環素、金霉素后的吸附材料分散至10 mL流動相中，震蕩30 min，磁析分離，測定上清液中三種抗生素濃度，計算回收率。

1.5色譜工作條件

流動相：乙腈+甲醇+0.01 mol/L草酸溶液(2:1:7)，當天配置；流速：1.0 mL·min-1；檢測波長：280 nm；進樣量15 μL。標準混合液色譜圖如圖4所示。

1.6樣品處理

準確稱取蜂蜜樣品3.57 g于100 mL具塞離心管中加入Na2EDTA-Mcllvaine緩沖液35 mL，于漩渦混合器上充分勻質，使試樣完全溶解后以5000 r/min離心15 min，移出上清液，殘渣再加該緩沖液15 mL，重復上述操作，合并兩次提取液，然后加入30 mg吸附劑(使用前先用甲醇和水活化)，震蕩 30 min 后磁析分離，再分別用5 mL 5%甲醇和5 mL水清洗吸附劑，再放于用5 mL乙腈中使抗生素解吸附，磁析分離，分離液在35 ℃氮吹近干，最后加入1 mL流動相溶解，供液相色譜分析用。

2　結果與討論

2.1吸附劑表征

圖1　吸附劑Fe3O4(a)和ZrO2/Fe3O4(b)的TEM圖

Fe3O4包覆ZrO2改性前后磁化曲線如圖 2所示，從圖2中可以看出，當Fe3O4磁核的飽和磁強度為85 emu·g-1，當包覆ZrO2后，其飽和磁強度減小到了40 emu·g-1，雖然飽和磁強度減小，但吸附劑仍具有良好的超順磁性，完全可以滿足磁析分離的需要。

圖2　吸附劑ZrO2/Fe3O4的磁滯曲線

2.2吸附動力學

當三種抗生素標準溶液質量濃度均為ρ=5.5 μg·mL-1時，分別加入20 mg吸附劑，測定了吸附時間對吸附率的影響結果如圖3所示，對比這三種抗生素在吸附劑上的吸附行為可以發現，金霉素在吸附劑上吸附的速率最快，四環素次之，而土霉素吸附速率最慢，金霉素只需20 min吸附率幾乎就可以達到100%，而四環素與土霉素分別需要40 min和45 min才幾乎能達到100%。

圖3　吸附時間值對三種抗生素在吸附劑上吸附率的影響

2.3洗脫劑的選擇

將吸附抗生素的吸附劑分別使用甲醇和乙腈進行洗脫，結果發現乙腈的洗脫效果高于甲醇的洗脫效果，這說明乙腈的洗脫能力大于甲醇，色譜實驗也表明，對于同一樣品，當使用相同濃度的甲醇和乙腈做洗脫液時，前者的保留時間大于后者，且后者的分離效果更好。另外，吸附劑經洗脫后活化，可重復使用，這也大大節省了吸附劑的使用成本。

2.4標準樣色譜分離

金霉素、四環素和土霉素均具有弱酸性，如果以純甲醇做流動相，分離效果較好，但保留時間較長，而且峰形較寬，若以純乙腈做流動相雖然峰形較好，但分離效果較差，綜合考慮，實驗選擇甲醇-乙腈-草酸的混合物作為流動相較為合適，分離色譜圖如圖4所示，從圖4中可以看出，三種抗生素均實現了良好的分離，且峰形較好，保留時間也合適。

圖4　混合液標準色譜圖

2.5標準曲線和線性關系

分別以峰面積對相應標準系列的金霉素、四環素和土霉素作圖，可以看出當三種抗生素的濃度在5～100 μg·L-1時，峰面積與三種抗生素均成良好的線性關系，其線性方程與相關系數如表1所示。

表1　三種抗生素線性方程

2.6精密度與加標回收率

取三支具塞離心管分別加入3 g蜂蜜樣品，然后各加5 μg的混合標準樣品，按照1.6進行樣品處理和測試，計算回收率和標準偏差，結果列于表2中，從表2中可以看出回收率范圍在95%～97.8%之間，相對標準偏差低于3.1%(測定次數n=8)，均在測定允許的范圍內。

表2　三種抗生素加標回收率及實驗結果

3　結　論

以上結果說明疏水改性的ZrO2/Fe3O4磁性納米吸附材料對金霉素、土霉素和四環素均有較強的吸附能力，將其作為吸附劑富集蜂蜜處理液中的抗生素，然后利用色譜進行測定，所得的加標回收率和標準偏差均在允許范圍內，說明該方法具有較高的準確度與重現性，適用于蜂蜜中抗生素的測定，另外磁性納米材料在預處理過程中磁析分離然后進行洗脫，洗脫后的吸附材料可以重復利用，這樣不僅簡化了前處理過程而且還節約了分離成本和時間，所以納米磁性材料在樣品預處理領域中具有廣闊的應用前景。

[1]賈久滿,要瑞莉.我國動物性產品中抗生素殘留問題的現狀及對策[J].安徽農業科學,2007, 35(7):1368-1370.

[2]杜紅鴿.四環素類藥物殘留分析方法研究進展[J].河南畜牧獸醫:綜合版,2008,29(6):13-14.

[3]中華人民共和國農業部.農業部2002年235號公告動物性食品中獸藥最高殘留限量[S].北京:中國標準出版社,2002．

[4]楊梖,白雪.磁性吸附材料的制備及其在污水處理中的應用[J].環境工程,2015(4):25-29.

[5]符曉蘭,卞學海.納米Fe3O4顆粒及其磁流體的制備與研究[J].東華大學學報:自然科學版, 2011(3):341-345.

[6]彭花萍,梁汝萍.核-殼Fe3O4@ZrO2磁性納米粒子/肌紅蛋白生物膜的制備及其直接電化學[J].分析化學,2009(A02):22-22.

Enrichment and Determination of Three Antibiotics Using Modified Nanometer-size Magnetic ZrO2/Fe3O4*

SHANGFeng1,ZHAOKai-lou2

(1 Luoyang Quality and Technical Supervision and Inspection Center, Henan Luoyang 471003；2 Department of Applied Chemistry, Henan Vocational College of Applied Technology, Henan Zhengzhou 450042, China)

Magnetite ZrO2/Fe3O4nanoparticles were prepared which were modified with Octadecyltrichlorosilane. The adsorbents were used to enrich oxytetracycline, tetracycline, chlortetracycline in treating solution of honey. The results demonstrated the adsorbents could be readily separated and recovered under external magnetic field. This method lowed the cost of pretreatment of sample, simplified the progress of pretreatment of sample.

nanoparticle; ferroferric oxide; zirconium dioxide; antibiotics

河南省教育廳科技公關項目(13B150965)；河南省教育廳科技公關項目(15A150088)。

尚峰(1979-)，男，工程師，研究方向為儀器分析和與食品藥品檢測技術。

趙開樓。

TQ424,X703．1

A

1001-9677(2016)012-0073-03