中国检验检疫科学研究院成功研制基于共价有机框架材料的真菌毒素富集净化新材料

　　复杂食品基质中痕量有害物的精准定量分析一直是一个难点，因此需要对样品进行有效的富集净化前处理。富集净化技术的核心在于高效吸附材料的研发。共价有机框架材料（covalent organic frameworks，COFs）是一种新兴的多孔有机材料，因其性能优异，具有高比表面积、结构规律、稳定性高、易于功能化等特点，在样品前处理领域具有广阔的应用前景。近日，中国检验检疫科学研究院张峰首席专家团队在共价有机框架材料上取得进展，在温和的制备条件下合成了具有核壳结构的新型磁性共价有机框架材料（Fe3O4@TAPB-Tp），成功应用于食品中玉米赤霉烯酮类真菌毒素的富集净化与检测，材料用量仅需3毫克，富集净化时间仅需2分钟，重复使用10次后仍能保持良好稳定性。

 

　　在痕量物质分析中，样品富集净化对仪器分析有重要影响。目前，磁性共价有机框架材料在富集净化前处理中表现优异，然而，已报道的材料合成方法还存在以下技术瓶颈：（1）材料制备条件苛刻，需要高温、高压等反应；（2）合成过程需要多次反应，制备时间较长；（3）合成的材料吸附容量低，亲水性较差，吸附平衡时间长。突破材料合成的上述技术瓶颈，对实现COF快速制备、降低成本具有重要意义。

 

　　在本报道中，研究团队设计了一种简单快速、条件温和的核壳结构共价有机框架材料的制备策略，以羧基功能化的 Fe3O4为磁性内核，1,3,5-三（4-氨苯基）苯（TAPB）和 1,3,5-三甲酰基间苯三酚（Tp）为功能单体，在65℃的温和条件下制备了Fe3O4@TAPB-Tp，整个制备过程少于2.5小时。通过FT-IR、TEM、SEM、XRD和TGA等手段对材料的结构和性能进行表征，结果表明合成的Fe3O4@TAPB-Tp具有较大的比表面积（163.19 m2 /g）、多孔结构以及良好的顺磁性、分散性、亲水性、热稳定性和化学稳定性。随后通过对吸附条件的优化，研究团队建立了基于磁固相萃取的UHPLC-MS/MS检测食品中5种玉米赤霉烯酮类真菌毒素的分析检测方法。该磁性吸附材料对动物源性食品（牛奶和鸡蛋）和植物源性食品（玉米、植物油和啤酒）中痕量玉米赤霉烯酮类真菌毒素进行富集净化时，检测灵敏度和重现性均得到提高。吸附剂用量仅需3毫克，富集净化时间仅需2分钟，玉米赤霉烯酮的方法定量限（LOD：0.012 μg/kg）完全满足国标《食品安全国家标准 食品中真菌毒素限量》（GB 2761-2017）的限量要求（60 μg/kg），相比国家标准《食品安全国家标准 食品中玉米赤霉烯酮的测定》（GB 5009.209-2016），具有更宽的线性范围和更低的检测灵敏度（国标方法定量限最低为4 μg/kg），且远低于目前国际标准ISO 17372-2016的检测定量限（50 μg/kg）。该策略为食品安全检测领域的发展提供了新的研究思路与理论支撑，共价有机框架材料在环境能源、生物医药、临床研究等领域均有广阔的发展前景。

 

　　该研究由我院研究生王友法、母国栋在张峰首席专家的指导下完成，得到了刘通副研究员的指导帮助，相关研究成果申请了发明专利，研究论文发表在SCI 2区期刊《Microchimica Acta》（IF = 5.833）上。该工作得到了国家重点研发计划项目的支持。