專利名稱：一種固相微萃取萃取頭及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
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的固相微萃取新涂層的萃取及分析檢測方法。
背景技術：
膳食脂類是人體必需的營養(yǎng)物質之一，其在人體營養(yǎng)構成中起著重要的作用。膳食脂類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，增加食品的風味。但是含有膳食脂類的食品在加工、運輸、存儲等過程中很容易被氧化，氧化后的食品除了在口感、風味和顏色等方面會發(fā)生很大的變化外，氧化后產生的一些化合物還會對人類健康產生危害。氧化后的油品會導致全身毒性、神經毒性、細胞毒性以及基因毒性等問題。因此，發(fā)展一種能夠準確、快速檢測油脂氧化程度的方法 對于油脂類食品非常必要。目前，最常用的測定油脂氧化產物的方法為硫代巴比妥酸反應物值法，此法利用脂質過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，生成紅色縮合物，在532nm處有最大吸收峰，通過測其吸光值的變化，間接地測定脂質過氧化程度。一般用于氧化作用開始發(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與硫代巴比妥酸反應，因此穩(wěn)定性及特異性較差，且易受基質及環(huán)境干擾。固相微萃取技術，自Pawliszyn研究小組在1989年首先提出以來(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注。它是一種集富集、濃縮、萃取為一體的樣品前處理技術，具有快速、靈敏、方便、無需有機溶劑并且可以與氣相色譜和液相色譜等分析儀器聯用等特點。目前，商品化萃取頭的制備技術已趨于完善，已經具有較好的萃取效率并在實際應用中得到很好的發(fā)展。但是萃取頭本身還存在一些缺點，例如缺乏選擇性萃取涂層、石英纖維的機械強度低、萃取頭使用溫度偏低、不耐有機溶劑和使用壽命短等卻始終無法得到改善，這也大大限制了固相微萃取技術的應用范圍。此外，商品化萃取頭的制備技術作為國際上重要的商業(yè)保護技術，導致其產品價格一直居高不下，這也不利于固相微萃取技術廣泛應用于食品及其它生活用品的快速檢測中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有的商品化萃取頭所存在的機械強度低和使用壽命短等不足，提供一種制備方法簡單、成本較低，對油脂氧化產生的醛類具有較高萃取容量，且克服石英纖維的易斷性、實用價值較好、物理化學性質穩(wěn)定和易于推廣使用等優(yōu)點的一種固相微萃取萃取頭及其制備方法和應用。本發(fā)明的另一目的在于針對油脂食品在生產、流通、存儲過程中易發(fā)生氧化變質的問題，提供一種可克服現有的硫代巴比妥酸反應物值方法易受基質及環(huán)境干擾、穩(wěn)定性及特異性差的缺點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用于食品中油脂氧化的檢測方法。本發(fā)明所述固相微萃取萃取頭設有不銹鋼基質，不銹鋼基質為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設有一段不銹鋼中空導管，不銹鋼纖維的末端設有氧化鋅納米棒涂層。所述不銹鋼纖維的長度可為16 18cm，直徑可為O. I O. 15mm ;所述不銹鋼導管的長度可為I. 2 I. 5cm,內徑可為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徑與不銹鋼絲直徑相當，外徑與針頭的內徑相當，長度為I. 2 I. 5cm的不銹鋼中空導管，不銹鋼中空導管使涂層靠近不銹鋼中空導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)配制氧化鋅反應溶液在25 50mL的反應瓶中加入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的反應液，超聲混合均勻；4)將清洗過的不銹鋼基底浸沒在反應液中，反應瓶中留出I 2cm的不銹鋼絲以生長涂層，密閉反應瓶；5)將反應瓶置于70 95°C的烘箱中2 12h，待反應完成后，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微量進樣器組裝得到固相微萃取裝置。在步驟I)中，不銹鋼中空導管使涂層靠近不銹鋼中空導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驗的氣密性；2)測定樣品或者加標樣品，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，將涂層抽回針頭內再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進樣口，再次推出涂層，利用進樣口的高溫200 240°C熱解吸目標分析物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物質的固相微萃取及氣相色譜分析，具體方法如下將從超市購買的不同廠家生產的袋裝方便面作為實驗用樣品。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驗的氣密性。迅速測定方便面樣品或者加標樣品。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。控制溫度為28 95°C，萃取I 15min。萃取完成后，將涂層抽回針頭內再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進樣口，再次推出涂層，利用進樣口的高溫200 240°C熱解吸目標分析物I 3min后，將纖維縮回針管后拔出。與現有的硫代巴比妥酸反應物值法相比，本發(fā)明所建立的檢測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-氣相色譜聯用的方法，實現了對于食品中由于油脂氧化產生的醛類的萃取及分析檢測。該方法相對于常用的硫代巴比妥酸反應物值的方法具有操作簡單方便、準確直接、穩(wěn)定性好、不易受到食品基質干擾等優(yōu)點。2)以簡單的水熱合成方法，在不銹鋼絲基底上在線生長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，對于油脂氧化產生的一系列醛類物質具有很好 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，具有制備方法簡單、成本低、重現性好和易于批量生產等優(yōu)點。4)以不銹鋼基質為涂層載體，在不銹鋼絲上固定一段不銹鋼引導管，大大改善了纖維的機械強度，提高了萃取頭的使用次數和方法的重現性。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的在食品檢測，特別是食品中油脂氧化檢測方面的推廣和應用。


圖I為本發(fā)明所述固相微萃取萃取頭實施例的結構示意圖。在圖I中，I為5-μ L微量進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為待測樣品、6為萃取瓶。圖2為本發(fā)明所述固相微萃取裝置實施例的示意圖。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施例與商品化分子篩/聚二甲基硅氧烷對5種醛類化合物混標萃取能力的比較圖。在圖4中，橫坐標為醛類化合物，分別為己醛、庚醛、辛醛、壬醛、癸醛；縱坐標為響應信號；圖標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施例對實際食品樣品中5種醛類化合物分析檢測的色譜圖。在圖5中，橫坐標為保留時間(min)，縱坐標為響應信號；曲線從上至下分別為實際食品樣品加標后色譜圖，實際食品樣品；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。
具體實施方式
以下實施例將結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖I給出本發(fā)明所述的固相微萃取方法實施例的示意圖，將食品樣品粉碎后取2 4g于干凈的IOmL萃取瓶中。迅速測定樣品或者加標樣品。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。控制溫度為28 95°C,萃取I 15min。萃取完成后,將涂層抽回針頭內再拔出針頭,迅速將針管插入氣相色譜進樣口，再次推出涂層，利用進樣口的高溫200 240°C熱解吸目標分析物I 3min后，將纖維縮回針管后拔出，迅速插入氣相色譜中進行熱解析，隨后進行分析。圖2給出本發(fā)明所述的固相微萃取萃取頭實施例的結構示意圖，固相微萃取萃取 頭設有不銹鋼纖維7，在不銹鋼纖維7的一端固定一段引導管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的長度為16 18cm，直徑為O. I O. 15mm，引導管8的長度為I. 2 I. 5cm,內徑為O. 2 O. 25mm。氧化鋅納米棒涂層的長度為I 2cm，厚度為3 5μπι。其掃描電鏡圖參見圖3。以下結合具體實施例對本發(fā)明固相微萃取方法進行詳細的考察，選用了 5種油脂易氧化產生的醛類化合物己醛，庚醛，辛醛，壬醛，癸醛。實施例I :氧化鋅納米棒涂層通過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。配制氧化鋅反應溶液在25mL的反應瓶中加入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反應液，超聲混合均勻。將清洗過的不銹鋼基底穿過自制泡沫瓶蓋，直接垂直浸沒在反應液中，反應瓶中留出Icm左右的不銹鋼絲以生長涂層，密閉反應瓶。將該反應瓶置于90°C的烘箱中4h。待反應完成后，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微量進樣器組裝得到實驗室自制SPME裝置。參見圖2所給出的固相微萃取裝置的結構示意圖，將帶有氧化鋅納米棒涂層9的不銹鋼纖維7插進針頭6及密封墊圈5后，再將不銹鋼纖維穿過針筒4，用焊錫I將其末端固定于柱塞桿3上，用鏍帽2旋緊即可進行固相微萃取操作。實施例2 :以下給出本發(fā)明所制備的氧化鋅納米棒涂層對5種醛類化合物的萃取效率與商品化萃取頭的比較。由圖3可知，對于大多數目標醛類，氧化鋅納米涂層與商品化涂層具有相當的萃取效率。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，因此它對揮發(fā)性的醛類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，因此也相應的增加了纖維的萃取位點。這種基于氧化鋅納米棒涂層的固相微萃取方法對于復雜食品基質中氧化產生的醛類具有較好的萃取效果。GC/FID操作條件色譜柱選用DB - 5熔融石英毛細管柱(30mXO. 25mmXO. 25 μ m);載氣高純氮氣(純度大于99. 99% );柱流量控制模式恒壓模式，柱流量，I. 4mL/min ;進樣模式不分流I. Omin ;進樣口溫度220°C ;檢測器溫度280°C ；尾吹氣流量(N2):30mL/min;檢測器氣體流量H2, 40mL/min;空氣，400mL/min;色譜柱程序升溫設定40°C (恒溫 3min), 15。。/min 升溫至 70。。(恒溫 Imin), 30°C /min 升溫至 220。。。實施例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-氣相色譜法對于三種實際方便面樣品中目標醛類的檢測結果。表I表明，此方法能夠檢出方便面樣品中的目標醛類化合物，并具有較好的回收率，回收率范圍為70. 5% 129. 4%。表I
權利要求
1.一種固相微萃取萃取頭，其特征在于設有不銹鋼基質，不銹鋼基質為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設有一段不銹鋼中空導管，不銹鋼纖維的末端設有氧化鋅納米棒涂層。
2.如權利要求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度為.16 18cm,直徑為 O. I O. 15mm。
3.如權利要求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管的長度為.1. 2 I. 5cm,內徑為 O. 20 O. 25mm,外徑為 O. 4 O. 45mm。
4.如權利要求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度為3 5 μ m,直徑為300 500nm。
5.如權利要求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徑與不銹鋼絲直徑相當，外徑與針頭的內徑相當，長度為I. 2 I. 5cm的不銹鋼中空導管，不銹鋼中空導管使涂層靠近不銹鋼中空導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)配制氧化鋅反應溶液在25 50mL的反應瓶中加入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的反應液，超聲混合均勻； .4)將清洗過的不銹鋼基底浸沒在反應液中，反應瓶中留出I 2cm的不銹鋼絲以生長涂層，密閉反應瓶； .5)將反應瓶置于70 95°C的烘箱中2 12h，待反應完成后，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微量進樣器組裝得到固相微萃取裝置。
6.如權利要求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，不銹鋼中空導管使涂層靠近不銹鋼中空導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用。
8.如權利要求7所述的應用，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驗的氣密性； .2)測定樣品或者加標樣品，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，將涂層抽回針頭內再拔出針頭，迅速將針管插入氣相色譜進樣口，再次推出涂層，利用進樣口的高溫200 240°C熱解吸目標分析物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用，涉及一種固相微萃取。萃取頭設有不銹鋼基質，不銹鋼基質為不銹鋼纖維，在不銹鋼纖維的一端設有一段不銹鋼中空導管，不銹鋼纖維的末端設有氧化鋅納米棒涂層。制備時，在基底末端固定一段不銹鋼中空導管，不銹鋼中空導管使涂層靠近不銹鋼中空導管的一端始終處于針管的中心位置，配制氧化鋅反應溶液，加入六水合硝酸鋅和六亞甲基四胺得反應液，將基底浸沒在反應液中，反應瓶中留出1～2cm的不銹鋼絲以生長涂層，密閉反應瓶；待反應完成后，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微量進樣器組裝得到固相微萃取裝置。
文檔編號B01J20/281GK102847525SQ20121036253
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權日2012年9月21日
發(fā)明者陳曦, 姬姣姣, 王翊如, 何春燕, 屈艷勤 申請人:廈門大學