毛永強(qiáng)，李娜，裴鈺，王恒峰，張玉，李東坡，劉思陽

(遼寧工程技術(shù)大學(xué) 理學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

分子印跡聚合物(MIP)因具有高度的識(shí)別性和親和性，在固相萃取、手性分離、色譜分離和傳感器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1-6］。目前分子印跡聚合物的制備方法有很多種，其中沉淀聚合法能夠在溶劑中制備粒徑均一的聚合物，避免繁雜的后處理，具有方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高、吸附性能好等特點(diǎn)，得到人們的關(guān)注［7］。

萊克多巴胺(RAC)是人工合成β-受體激動(dòng)劑之一，能夠顯著提高豬瘦肉率。但RAC 殘留易通過食物鏈在人體內(nèi)畜積，對(duì)人體造成肌肉疼痛、心動(dòng)過速、心率失常、暈眩等危害。盡管我國明令禁止其作為動(dòng)物促生長(zhǎng)劑使用，但在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使下，違法濫用現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此，發(fā)展RAC 檢測(cè)方法對(duì)控制農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全具有重要意義。目前對(duì)食品和飼料內(nèi)RAC 殘留的檢測(cè)，常采用液相色譜法、氣相色譜法、液相色譜-質(zhì)譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法等，但這些方法需要復(fù)雜的前處理，且富集方法大都是非特異性的，往往會(huì)同時(shí)富集干擾成分，存在吸附容量小和印跡因子不高等缺點(diǎn)［8-11］。

本文采用沉淀聚合法制備萊克多巴胺分子印跡聚合物，并通過平衡吸附實(shí)驗(yàn)和Scatchard 分析，研究其對(duì)模板分子萊克多巴胺的吸附性能和識(shí)別能力，從而為建立基于分子印跡技術(shù)檢測(cè)RAC 的方法奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

萊克多巴胺(RAC)、鹽酸克侖特羅(CLE)、沙丁胺醇(SAL)、甲基丙烯酸(MAA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、偶氮二異丁腈(AIBN)、甲醇、乙腈、冰醋酸均為分析純?cè)噭?/p>

U-3100 紫外可見分光光度計(jì);KQ-500DA 型臺(tái)式數(shù)控超聲波清洗器;DF-101S 集熱式恒溫加熱磁力攪拌器;DZF-6050 真空干燥箱;Sigma 3-30K 高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)。

1.2 分子印跡聚合物的制備

在100 mL 燒瓶中，加入2 mmol 功能單體MAA、0.5 mmol 模板分子RAC 和30 mL 體積比為1 ∶1 的甲醇-乙腈混合溶液，充分振蕩后，4 ℃預(yù)聚合12 h，然 后 加 入0. 25 mmol 引 發(fā) 劑AIBN 和10 mmol 交聯(lián)劑EGDMA，通氮?dú)?0 min 除去溶液中溶解氧后，在60 ℃恒溫水浴條件下聚合24 h。用體積比9 ∶1甲醇和乙酸的混合溶液洗脫聚合物，直至紫外可見分光光度計(jì)檢測(cè)不到模板分子RAC 為止。聚合物在60 ℃真空干燥箱中烘干至恒重，得到分子印跡聚合物(MIP)。

非印跡聚合物(NIP)制備，步驟同上，但不加入模板分子RAC。

1.3 平衡吸附性能

稱取20 mg 的MIP 或NIP 置于試管中，分別加入不同濃度(0.05 ～0.50 mg/mL)的RAC 甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，室溫下振蕩反應(yīng)24 h 后，離心后取上清液測(cè)定其吸光度。根據(jù)結(jié)合前后溶液中RAC 的濃度變化，并依據(jù)下式計(jì)算MIP 或NIP 對(duì)RAC 的吸附量［12］。

式中 Q——MIP 或NIP 對(duì)RAC 吸附量，mg/g;

C0——結(jié)合前溶液中RAC 濃度，mg/mL;

C——結(jié)合后溶液中RAC 濃度，mg/mL;

V——RAC 溶液體積，mL;

W——MIP 或NIP 質(zhì)量，g。

1.4 選擇性吸附

選用與萊克多巴胺(RAC)結(jié)構(gòu)相似的鹽酸克侖特羅(CLE)、沙丁胺醇(SAL)作為底物，分別測(cè)定MIP 和NIP 對(duì)RAC、CLE 和SAL 這3 種底物的吸附量。

2 結(jié)果與討論

2.1 印跡聚合物的吸附等溫線

采用靜態(tài)平衡吸附法，測(cè)定不同濃度RAC 在MIP 和NIP 上的吸附等溫線，結(jié)果見圖1。

圖1 RAC 在MIP 和NIP 上的吸附等溫線Fig.1 Adsorption isotherm of RAC on MIP and NIP

由圖1 可知，隨著RAC 濃度的增大，MIP 的特異性吸附量和NIP 的非特異吸附量都隨之增大，且MIP 的吸附量明顯大于NIP，表明制備的MIP 對(duì)模板分子RAC 表現(xiàn)出優(yōu)越的吸附性能。這是因?yàn)樵贛IP 制備過程中，模板分子與功能單體通過非共價(jià)鍵結(jié)合，在交聯(lián)劑作用下形成剛性的三維空間結(jié)構(gòu);洗脫RAC 后，MIP 上便形成與RAC 結(jié)合位點(diǎn)互補(bǔ)、大小和形狀一致的三維立體孔穴，因此MIP 對(duì)模板分子RAC 具有特異性識(shí)別和吸附作用。雖然NIP制備過程與MIP 相同，但由于未加入模板分子RAC，因此未能形成這類三維立體孔穴，僅以非特異方式吸附RAC，因而其吸附量較低。

2.2 印跡聚合物的Scatchard 分析

為考察MIP 對(duì)RAC 的結(jié)合特性，對(duì)RAC 在MIP 上的吸附等溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行Scatchard 分析。方程如下所示:

式中 Q——RAC 在MIP 上平衡結(jié)合量，mg/g;

C0——溶液中RAC 平衡濃度，mg/g;

Qmax——結(jié)合位點(diǎn)最大表觀結(jié)合量，mg/mL;

Kd——結(jié)合位點(diǎn)平衡離解常數(shù)，mg/mL。

以Q/C0對(duì)Q 作圖，曲線見圖2。

圖2 MIP 的Scatchard 曲線Fig.2 Scatchard curve of MIP

由圖2 可知，Q/C0對(duì)Q 曲線呈非線性關(guān)系，但曲線中兩個(gè)部分呈線性關(guān)系，表明MIP 對(duì)RAC 分子存在兩類不同作用性質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)。對(duì)圖2 中這兩段線性部分進(jìn)行擬合，由直線的截距和斜率可近似求得高結(jié)合位點(diǎn)的最大表觀結(jié)合量Qmax1=8.64 mg/g，平衡離解常數(shù)Kd1=8.75 g/mL;低結(jié)合位點(diǎn)的最大表觀結(jié)合量Qmax2=14.93 mg/g，平衡離解常數(shù)Kd2=2.38 g/mL。這是因?yàn)镽AC 中存在羥基、仲胺基兩類不同的功能基團(tuán)，在預(yù)組裝時(shí)分別通過非共價(jià)鍵與功能單體MAA 中羧基結(jié)合，形成兩類不同組成的配合物，洗脫RAC 分子后在MIP 中形成兩類不同性質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)。

2.3 印跡聚合物的選擇性吸附

采用靜態(tài)平衡吸附法，測(cè)定MIP 和NIP 對(duì)RAC結(jié)構(gòu)類似的CLE 和SAL 這3 種底物的吸附量，考察MIP 的選擇性吸附性能，結(jié)果見圖3。

圖3 MIP 和NIP 對(duì)萊克多巴胺、克侖特羅和沙丁胺醇的選擇性吸附Fig.3 Selective adsorption of MIP and NIP for ractopamine(RAC)，clenbuterol (CLE)and salbutamol (SAL)

由圖3 可知，MIP 對(duì)RAC 的吸附量明顯大于對(duì)CLE 和SAL 的吸附量以及RAC、CLE 和SAL 在NIP上的吸附量，這說明MIP 對(duì)模板分子RAC 產(chǎn)生明顯的印跡效應(yīng)。這是因?yàn)镸IP 中存在與RAC 立體結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的三維立體孔穴，這些孔穴在形狀、大小、空間結(jié)構(gòu)和作用位點(diǎn)等與RAC 分子高度匹配，但與CLE 和SAL 分子匹配度低，因此MIP 對(duì)RAC 的吸附量要明顯強(qiáng)于CLE 和SAL。同時(shí)，NIP 中功能基團(tuán)分布是任意的，也沒有與RAC 互補(bǔ)的印跡孔穴，對(duì)3 種底物的吸附能力基本相當(dāng)。這表明所制備的MIP 對(duì)RAC 具有很好的吸附選擇性和分子識(shí)別能力。

3 結(jié)論

采用沉淀聚合法，以萊克多巴胺為模板分子，制備萊克多巴胺分子印跡聚合物。平衡吸附實(shí)驗(yàn)和Scatchard 分析的結(jié)果表明，所制備聚合物對(duì)萊克多巴胺分子存在兩類作用性質(zhì)不同的結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)萊克多巴胺具有良好的親和性和選擇性，從而為建立基于分子印跡聚合物檢測(cè)萊克多巴胺殘留的方法奠定基礎(chǔ)。

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