專利名稱：一種固相微萃取萃取頭及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固相微萃取，尤其是涉及一種用于油脂食品中油脂氧化檢測(cè)的固相微萃取新涂層的萃取及分析檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
膳食脂類(lèi)是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一，其在人體營(yíng)養(yǎng)構(gòu)成中起著重要的作用。膳食脂類(lèi)不僅可供給人體熱量和必需的脂肪酸，而且可以作為脂溶性維生素載體，增加食品的風(fēng)味。但是含有膳食脂類(lèi)的食品在加工、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等過(guò)程中很容易被氧化，氧化后的食品除了在口感、風(fēng)味和顏色等方面會(huì)發(fā)生很大的變化外，氧化后產(chǎn)生的一些化合物還會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生危害。氧化后的油品會(huì)導(dǎo)致全身毒性、神經(jīng)毒性、細(xì)胞毒性以及基因毒性等問(wèn)題。因此，發(fā)展一種能夠準(zhǔn)確、快速檢測(cè)油脂氧化程度的方法 對(duì)于油脂類(lèi)食品非常必要。目前，最常用的測(cè)定油脂氧化產(chǎn)物的方法為硫代巴比妥酸反應(yīng)物值法，此法利用脂質(zhì)過(guò)氧化物在酸性條件下加熱分解所生成的丙二醛與硫代巴比妥酸反應(yīng)，生成紅色縮合物，在532nm處有最大吸收峰，通過(guò)測(cè)其吸光值的變化，間接地測(cè)定脂質(zhì)過(guò)氧化程度。一般用于氧化作用開(kāi)始發(fā)生階段或氧化程度不高的體系。但是這種方法中除丙二醛外，其它一些化合物也會(huì)與硫代巴比妥酸反應(yīng)，因此穩(wěn)定性及特異性較差，且易受基質(zhì)及環(huán)境干擾。固相微萃取技術(shù)，自Pawliszyn研究小組在1989年首先提出以來(lái)(Belardi R G,Pawliszyn J. Water Poll μ t. Res. J. Can. , 1989, 24 (I) : 179-191.), 一直受到人們的廣泛關(guān)注。它是一種集富集、濃縮、萃取為一體的樣品前處理技術(shù)，具有快速、靈敏、方便、無(wú)需有機(jī)溶劑并且可以與氣相色譜和液相色譜等分析儀器聯(lián)用等特點(diǎn)。目前，商品化萃取頭的制備技術(shù)已趨于完善，已經(jīng)具有較好的萃取效率并在實(shí)際應(yīng)用中得到很好的發(fā)展。但是萃取頭本身還存在一些缺點(diǎn)，例如缺乏選擇性萃取涂層、石英纖維的機(jī)械強(qiáng)度低、萃取頭使用溫度偏低、不耐有機(jī)溶劑和使用壽命短等卻始終無(wú)法得到改善，這也大大限制了固相微萃取技術(shù)的應(yīng)用范圍。此外，商品化萃取頭的制備技術(shù)作為國(guó)際上重要的商業(yè)保護(hù)技術(shù)，導(dǎo)致其產(chǎn)品價(jià)格一直居高不下，這也不利于固相微萃取技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品及其它生活用品的快速檢測(cè)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的商品化萃取頭所存在的機(jī)械強(qiáng)度低和使用壽命短等不足，提供一種制備方法簡(jiǎn)單、成本較低，對(duì)油脂氧化產(chǎn)生的醛類(lèi)具有較高萃取容量，且克服石英纖維的易斷性、實(shí)用價(jià)值較好、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和易于推廣使用等優(yōu)點(diǎn)的一種固相微萃取萃取頭及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的另一目的在于針對(duì)油脂食品在生產(chǎn)、流通、存儲(chǔ)過(guò)程中易發(fā)生氧化變質(zhì)的問(wèn)題，提供一種可克服現(xiàn)有的硫代巴比妥酸反應(yīng)物值方法易受基質(zhì)及環(huán)境干擾、穩(wěn)定性及特異性差的缺點(diǎn)的基于固相微萃取新涂層的萃取及分析方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用水熱合成的方法制備一種氧化鋅納米棒固相微萃取涂層，并建立基于該涂層的可應(yīng)用于食品中油脂氧化的檢測(cè)方法。本發(fā)明所述固相微萃取萃取頭設(shè)有不銹鋼基質(zhì)，不銹鋼基質(zhì)為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設(shè)有一段不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼纖維的末端設(shè)有氧化鋅納米棒涂層。所述不銹鋼纖維的長(zhǎng)度可為16 18cm，直徑可為O. I O. 15mm ;所述不銹鋼導(dǎo)管的長(zhǎng)度可為I. 2 I. 5cm,內(nèi)徑可為O. 20 O. 25mm,外徑可為O. 4 O. 45mm。所述氧化鋒納米棒涂層的長(zhǎng)度可為3 5 μ m,直徑可為300 500nm。所述一種固相微萃取萃取頭的制備方法包括以下步驟I)在不銹鋼絲基底末端固定一段內(nèi)徑與不銹鋼絲直徑相當(dāng)，外徑與針頭的內(nèi)徑相當(dāng)，長(zhǎng)度為I. 2 I. 5cm的不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼中空導(dǎo)管使涂層靠近不銹鋼中空導(dǎo)管的一端始終處于針管的中心位置，得用于氧化鋅納米棒涂層原位生長(zhǎng)的不銹鋼絲基底；
·
2)將不銹鋼基底依次用丙酮和水超聲清洗5 IOmin后，干燥；3)配制氧化鋅反應(yīng)溶液在25 50mL的反應(yīng)瓶中加入20 40mL去離子水，再往溶液中加入等摩爾的六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺，得到濃度為O. 0125 O. 050mol Γ1的反應(yīng)液，超聲混合均勻；4)將清洗過(guò)的不銹鋼基底浸沒(méi)在反應(yīng)液中，反應(yīng)瓶中留出I 2cm的不銹鋼絲以生長(zhǎng)涂層，密閉反應(yīng)瓶；5)將反應(yīng)瓶置于70 95°C的烘箱中2 12h，待反應(yīng)完成后，取出不銹鋼絲纖維，并用去離子水沖洗氧化鋅納米棒層，去除表面的殘留物，60 80°C下干燥2 4h ;6)將制備好的氧化鋅納米棒纖維與5 μ L微量進(jìn)樣器組裝得到固相微萃取裝置。在步驟I)中，不銹鋼中空導(dǎo)管使涂層靠近不銹鋼中空導(dǎo)管的一端始終處于針管的中心位置，避免與針頭管壁接觸，大大提高了涂層的使用壽命。改裝后的不銹鋼纖維用于氧化鋅納米棒涂層原位生長(zhǎng)的基底。所述一種固相微萃取萃取頭可用于油脂食品的固相微萃取-氣相色譜的萃取及分析，包括以下步驟I)將所有的食品樣品粉碎后取2 4g于干凈的IOmL萃取瓶中，蓋上帶有聚四氟乙烯隔墊的蓋子以保證實(shí)驗(yàn)的氣密性；2)測(cè)定樣品或者加標(biāo)樣品，樣品瓶放在恒溫磁力攪拌器上并用燒瓶夾子固定，樣品預(yù)加熱10 20min ；3)將氧化鋅納米棒固相微萃取的針頭穿透蓋子的隔墊，推出涂層，使涂層處于離樣品最高處O. 5 Icm高，控制溫度為28 95°C，萃取I 15min ； 4 )萃取完成后，將涂層抽回針頭內(nèi)再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進(jìn)樣口，再次推出涂層，利用進(jìn)樣口的高溫200 240°C熱解吸目標(biāo)分析物I 3min后拔出。本發(fā)明所述一種固相微萃取萃取頭可用于油脂食品中醛類(lèi)物質(zhì)的固相微萃取及氣相色譜分析，具體方法如下將從超市購(gòu)買(mǎi)的不同廠家生產(chǎn)的袋裝方便面作為實(shí)驗(yàn)用樣品。所有的方便面樣品粉碎后取2 4g于干凈的IOmL萃取瓶中，蓋上帶有聚四氟乙烯隔墊的蓋子以保證實(shí)驗(yàn)的氣密性。迅速測(cè)定方便面樣品或者加標(biāo)樣品。樣品瓶放在恒溫磁力攪拌器上并用燒瓶夾子固定。方便面樣品預(yù)加熱10 20min后，將氧化鋅納米棒固相微萃取的針頭穿透蓋子的隔墊，推出涂層，使涂層處于離樣品最高處約O. 5 Icm高?？刂茰囟葹?8 95°C，萃取I 15min。萃取完成后，將涂層抽回針頭內(nèi)再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進(jìn)樣口，再次推出涂層，利用進(jìn)樣口的高溫200 240°C熱解吸目標(biāo)分析物I 3min后，將纖維縮回針管后拔出。與現(xiàn)有的硫代巴比妥酸反應(yīng)物值法相比，本發(fā)明所建立的檢測(cè)食品中油脂氧化程度的方法及新型固相微萃取涂層具有以下特點(diǎn)I)建立的基于氧化鋅納米棒涂層的固相微萃取-氣相色譜聯(lián)用的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于食品中由于油脂氧化產(chǎn)生的醛類(lèi)的萃取及分析檢測(cè)。該方法相對(duì)于常用的硫代巴比妥酸反應(yīng)物值的方法具有操作簡(jiǎn)單方便、準(zhǔn)確直接、穩(wěn)定性好、不易受到食品基質(zhì)干擾等優(yōu)點(diǎn)。2)以簡(jiǎn)單的水熱合成方法，在不銹鋼絲基底上在線生長(zhǎng)了氧化鋅納米棒涂層。這種涂層比表面積大，表面具有一定的極性，對(duì)于油脂氧化產(chǎn)生的一系列醛類(lèi)物質(zhì)具有很好 的萃取效率。3)制備的固相微萃取萃取頭是一種納米材料萃取頭，具有制備方法簡(jiǎn)單、成本低、重現(xiàn)性好和易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。4)以不銹鋼基質(zhì)為涂層載體，在不銹鋼絲上固定一段不銹鋼引導(dǎo)管，大大改善了纖維的機(jī)械強(qiáng)度，提高了萃取頭的使用次數(shù)和方法的重現(xiàn)性。5)采用本發(fā)明所制備的固相微萃取萃取頭組成的固相微萃取裝置，其操作方便，便于攜帶，并將大大節(jié)約使用成本，將有利于固相微萃取技術(shù)的在食品檢測(cè)，特別是食品中油脂氧化檢測(cè)方面的推廣和應(yīng)用。


圖I為本發(fā)明所述固相微萃取萃取頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖I中，I為5-μ L微量進(jìn)樣器改裝后的固相微萃取針筒、2為萃取瓶瓶蓋、3為聚四氟乙烯隔墊、4為氧化鋅納米棒固相微萃取涂層、5為待測(cè)樣品、6為萃取瓶。圖2為本發(fā)明所述固相微萃取裝置實(shí)施例的示意圖。在圖2中，I為焊錫、2為鏍帽、3為空心拉桿、4為針筒、5為密封墊圈、6為針頭、7為不銹鋼纖維、8為引導(dǎo)管、9為氧化鋅納米棒涂層。圖3為本發(fā)明所述的固相微萃取新涂層的實(shí)施例的掃描電鏡圖。在圖3中，A :200倍，B 10000 倍。圖4為本發(fā)明所述的固相微萃取萃取頭實(shí)施例與商品化分子篩/聚二甲基硅氧烷對(duì)5種醛類(lèi)化合物混標(biāo)萃取能力的比較圖。在圖4中，橫坐標(biāo)為醛類(lèi)化合物，分別為己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛；縱坐標(biāo)為響應(yīng)信號(hào)；圖標(biāo)從左至右依次為商品化分子篩/聚二甲基硅氧烷萃取頭(85 μ m)和本發(fā)明所述的固相微萃取萃取頭(5 μ m)。圖5為本發(fā)明所述的基于固相微萃取的萃取分析方法實(shí)施例對(duì)實(shí)際食品樣品中5種醛類(lèi)化合物分析檢測(cè)的色譜圖。在圖5中，橫坐標(biāo)為保留時(shí)間(min)，縱坐標(biāo)為響應(yīng)信號(hào)；曲線從上至下分別為實(shí)際食品樣品加標(biāo)后色譜圖，實(shí)際食品樣品；色譜峰從左至右依次歸屬為I己醛，2庚醛，3辛醛，4壬醛，5癸醛。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖I給出本發(fā)明所述的固相微萃取方法實(shí)施例的示意圖，將食品樣品粉碎后取2 4g于干凈的IOmL萃取瓶中。迅速測(cè)定樣品或者加標(biāo)樣品。樣品瓶放在恒溫磁力攪拌器上并用燒瓶夾子固定。方便面樣品預(yù)加熱10 20min后，將氧化鋅納米棒固相微萃取的針頭穿透蓋子的隔墊，推出涂層，使涂層處于離樣品最高處約O. 5 Icm高?？刂茰囟葹?8 95°C,萃取I 15min。萃取完成后,將涂層抽回針頭內(nèi)再拔出針頭,迅速將針管插入氣相色譜進(jìn)樣口，再次推出涂層，利用進(jìn)樣口的高溫200 240°C熱解吸目標(biāo)分析物I 3min后，將纖維縮回針管后拔出，迅速插入氣相色譜中進(jìn)行熱解析，隨后進(jìn)行分析。圖2給出本發(fā)明所述的固相微萃取萃取頭實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，固相微萃取萃取 頭設(shè)有不銹鋼纖維7，在不銹鋼纖維7的一端固定一段引導(dǎo)管8，不銹鋼纖維7末端涂有氧化鋅納米棒涂層9。不銹鋼纖維7的長(zhǎng)度為16 18cm，直徑為O. I O. 15mm，引導(dǎo)管8的長(zhǎng)度為I. 2 I. 5cm,內(nèi)徑為O. 2 O. 25mm。氧化鋅納米棒涂層的長(zhǎng)度為I 2cm，厚度為3 5μπι。其掃描電鏡圖參見(jiàn)圖3。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明固相微萃取方法進(jìn)行詳細(xì)的考察，選用了 5種油脂易氧化產(chǎn)生的醛類(lèi)化合物己醛，庚醛，辛醛，壬醛，癸醛。實(shí)施例I :氧化鋅納米棒涂層通過(guò)水熱合成法直接制備于改裝后的不銹鋼絲基底上。制備前，將不銹鋼基底依次用丙酮和水超聲清洗5min，置于室溫下自然干燥。配制氧化鋅反應(yīng)溶液在25mL的反應(yīng)瓶中加入20mL去離子水，再往溶液中加入等摩爾的六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺，得到0.025mol I/1反應(yīng)液，超聲混合均勻。將清洗過(guò)的不銹鋼基底穿過(guò)自制泡沫瓶蓋，直接垂直浸沒(méi)在反應(yīng)液中，反應(yīng)瓶中留出Icm左右的不銹鋼絲以生長(zhǎng)涂層，密閉反應(yīng)瓶。將該反應(yīng)瓶置于90°C的烘箱中4h。待反應(yīng)完成后，取出不銹鋼絲纖維，并用去離子水沖洗氧化鋅納米棒層，去除表面的殘留物，60°C下干燥2h。將制備好的氧化鋅納米棒纖維與5 μ L微量進(jìn)樣器組裝得到實(shí)驗(yàn)室自制SPME裝置。參見(jiàn)圖2所給出的固相微萃取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，將帶有氧化鋅納米棒涂層9的不銹鋼纖維7插進(jìn)針頭6及密封墊圈5后，再將不銹鋼纖維穿過(guò)針筒4，用焊錫I將其末端固定于柱塞桿3上，用鏍帽2旋緊即可進(jìn)行固相微萃取操作。實(shí)施例2 :以下給出本發(fā)明所制備的氧化鋅納米棒涂層對(duì)5種醛類(lèi)化合物的萃取效率與商品化萃取頭的比較。由圖3可知，對(duì)于大多數(shù)目標(biāo)醛類(lèi)，氧化鋅納米涂層與商品化涂層具有相當(dāng)?shù)妮腿⌒?。氧化鋅納米涂層的厚度只有5 μ m,而商品化的涂層的厚度為85 μ m。由于氧化鋅納米棒具有大的比表面積以及一定的極性表面，因此它對(duì)揮發(fā)性的醛類(lèi)具有較高的萃取效率。這種排列較為規(guī)則的氧化鋅納米棒增加了有效表面積，因此也相應(yīng)的增加了纖維的萃取位點(diǎn)。這種基于氧化鋅納米棒涂層的固相微萃取方法對(duì)于復(fù)雜食品基質(zhì)中氧化產(chǎn)生的醛類(lèi)具有較好的萃取效果。GC/FID操作條件色譜柱選用DB - 5熔融石英毛細(xì)管柱(30mXO. 25mmXO. 25 μ m);載氣高純氮?dú)?純度大于99. 99% );柱流量控制模式恒壓模式，柱流量，I. 4mL/min ;進(jìn)樣模式不分流I. Omin ;進(jìn)樣口溫度220°C ;檢測(cè)器溫度280°C ；尾吹氣流量(N2):30mL/min;檢測(cè)器氣體流量H2, 40mL/min;空氣，400mL/min;色譜柱程序升溫設(shè)定40°C (恒溫 3min), 15。。/min 升溫至 70。。(恒溫 Imin), 30°C /min 升溫至 220。。。實(shí)施例3 :以下給出本發(fā)明所建立的基于氧化鋅納米棒涂層的固相微萃取-氣相色譜法對(duì)于三種實(shí)際方便面樣品中目標(biāo)醛類(lèi)的檢測(cè)結(jié)果。表I表明，此方法能夠檢出方便面樣品中的目標(biāo)醛類(lèi)化合物，并具有較好的回收率，回收率范圍為70. 5% 129. 4%。表I
權(quán)利要求
1.一種固相微萃取萃取頭，其特征在于設(shè)有不銹鋼基質(zhì)，不銹鋼基質(zhì)為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設(shè)有一段不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼纖維的末端設(shè)有氧化鋅納米棒涂層。
2.如權(quán)利要求I所述的一種固相微萃取萃取頭，其特征在于所述不銹鋼纖維的長(zhǎng)度為.16 18cm,直徑為 O. I O. 15mm。
3.如權(quán)利要求I所述的一種固相微萃取萃取頭，其特征在于所述不銹鋼導(dǎo)管的長(zhǎng)度為.1. 2 I. 5cm,內(nèi)徑為 O. 20 O. 25mm,外徑為 O. 4 O. 45mm。
4.如權(quán)利要求I所述的一種固相微萃取萃取頭，其特征在于所述氧化鋅納米棒涂層的長(zhǎng)度為3 5 μ m,直徑為300 500nm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種固相微萃取萃取頭的制備方法，其特征在于包括以下步驟 .1)在不銹鋼絲基底末端固定一段內(nèi)徑與不銹鋼絲直徑相當(dāng)，外徑與針頭的內(nèi)徑相當(dāng)，長(zhǎng)度為I. 2 I. 5cm的不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼中空導(dǎo)管使涂層靠近不銹鋼中空導(dǎo)管的一端始終處于針管的中心位置，得用于氧化鋅納米棒涂層原位生長(zhǎng)的不銹鋼絲基底； .2)將不銹鋼基底依次用丙酮和水超聲清洗5 IOmin后，干燥； .3)配制氧化鋅反應(yīng)溶液在25 50mL的反應(yīng)瓶中加入20 40mL去離子水，再往溶液中加入等摩爾的六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺，得到濃度為O. 0125 O. 050mol L-1的反應(yīng)液，超聲混合均勻； .4)將清洗過(guò)的不銹鋼基底浸沒(méi)在反應(yīng)液中，反應(yīng)瓶中留出I 2cm的不銹鋼絲以生長(zhǎng)涂層，密閉反應(yīng)瓶； .5)將反應(yīng)瓶置于70 95°C的烘箱中2 12h，待反應(yīng)完成后，取出不銹鋼絲纖維，并用去離子水沖洗氧化鋅納米棒層，去除表面的殘留物，60 80°C下干燥2 4h ; .6)將制備好的氧化鋅納米棒纖維與5μ L微量進(jìn)樣器組裝得到固相微萃取裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的一種固相微萃取萃取頭的制備方法，其特征在于在步驟I)中，不銹鋼中空導(dǎo)管使涂層靠近不銹鋼中空導(dǎo)管的一端始終處于針管的中心位置，避免與針頭管壁接觸。
7.如權(quán)利要求I所述的一種固相微萃取萃取頭在油脂食品的固相微萃取-氣相色譜的萃取及分析中的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于包括以下步驟 .1)將所有的食品樣品粉碎后取2 4g于干凈的IOmL萃取瓶中，蓋上帶有聚四氟乙烯隔墊的蓋子以保證實(shí)驗(yàn)的氣密性； .2)測(cè)定樣品或者加標(biāo)樣品，樣品瓶放在恒溫磁力攪拌器上并用燒瓶夾子固定，樣品預(yù)加熱10 20min ； .3)將氧化鋅納米棒固相微萃取的針頭穿透蓋子的隔墊，推出涂層，使涂層處于離樣品最高處O. 5 Icm高,控制溫度為28 95°C,萃取I 15min ； .4 )萃取完成后，將涂層抽回針頭內(nèi)再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進(jìn)樣口，再次推出涂層，利用進(jìn)樣口的高溫200 240°C熱解吸目標(biāo)分析物I 3min后拔出。
全文摘要
一種固相微萃取萃取頭及其制備方法和應(yīng)用，涉及一種固相微萃取。萃取頭設(shè)有不銹鋼基質(zhì)，不銹鋼基質(zhì)為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設(shè)有一段不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼纖維的末端設(shè)有氧化鋅納米棒涂層。制備時(shí)，在基底末端固定一段不銹鋼中空導(dǎo)管，不銹鋼中空導(dǎo)管使涂層靠近不銹鋼中空導(dǎo)管的一端始終處于針管的中心位置，配制氧化鋅反應(yīng)溶液，加入六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺得反應(yīng)液，將基底浸沒(méi)在反應(yīng)液中，反應(yīng)瓶中留出1～2cm的不銹鋼絲以生長(zhǎng)涂層，密閉反應(yīng)瓶；待反應(yīng)完成后，取出不銹鋼絲纖維，沖洗氧化鋅納米棒層，去除表面的殘留物，干燥；將制備好的氧化鋅納米棒纖維與5μL微量進(jìn)樣器組裝得到固相微萃取裝置。
文檔編號(hào)B01J20/281GK102847525SQ20121036253
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者陳曦, 姬姣姣, 王翊如, 何春燕, 屈艷勤 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)