磁性分子印跡聚合物在食品安全檢測領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

高婉茹，黃昭，李跑，覃思，曹亞男，劉霞

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點(diǎn)實驗室，湖南長沙410000）

食品安全問題，一直以來都是人民群眾和政府高度重視的問題。如果蔬中的農(nóng)藥殘留、牛奶等乳制品中的抗生素殘留，以及非法添加違禁物或過量使用食品添加劑等，這不僅會給消費(fèi)者健康帶來潛在威脅，也會限制我國食品的出口貿(mào)易。檢測技術(shù)是食品安全預(yù)防與控制的重要支撐技術(shù)。雖然食品安全的檢測方法有很多，如化學(xué)法、免疫法、光譜法、色譜法及傳感器法等，但也常常受到準(zhǔn)確度、靈敏度、檢測時間、基質(zhì)干擾和樣品前處理費(fèi)時等問題的制約。對于食品等具有復(fù)雜基質(zhì)的樣品，直接測定痕量污染物還比較困難，若對其采用適當(dāng)?shù)臉悠非疤幚砑夹g(shù)，可降低基質(zhì)干擾，有效富集分離樣品中的待測物，可提高后續(xù)檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度和靈敏度。因此開發(fā)靈敏、簡便、準(zhǔn)確的前處理技術(shù)，是當(dāng)下的任務(wù)和需求所在[1]。磁性分子印跡聚合物即為一種方便有效，可通過外部磁場對待測物選擇性富集分離的材料，該聚合物的應(yīng)用極大的推動了食品安全檢測領(lǐng)域的發(fā)展。本文簡要介紹分子印跡技術(shù)的原理，及磁性分子印跡聚合物的制備方法；綜述磁性分子印跡聚合物在食品安全檢測領(lǐng)域的相關(guān)研究進(jìn)展，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。

1 磁性分子印跡聚合物簡介

1.1 分子印跡聚合物

分子印跡技術(shù)（molecular imprinting technology，MIT）是指對某一特定的目標(biāo)分子，具有特異性識別的聚合物制備技術(shù)，其工作原理常被比喻為“鎖鑰模型”。該技術(shù)與以往的樣品分離提純方法相比，具有制備簡單、特異性強(qiáng)和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymers，MIPs）的制備，主要是通過以下方式實現(xiàn)的[2-4]：1）使模板分子與功能單體之間通過共價鍵或非共價鍵結(jié)合，形成穩(wěn)定的模板分子-功能單體復(fù)合物；2）在模板分子-功能單體復(fù)合物中加入交聯(lián)劑，引發(fā)劑，以光或熱引發(fā)，使模板分子-功能單體復(fù)合物周圍產(chǎn)生聚合反應(yīng)，形成高度交聯(lián)剛性的分子印跡聚合物。在此過程中，聚合物鏈通過自由基聚合將模板分子-功能單體復(fù)合物“捕獲”到聚合物的立體結(jié)構(gòu)中；3）將聚合物中的模板分子，通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ疵摶蚪怆x出來，形成具有識別模板分子的特異結(jié)合位點(diǎn)。由于該技術(shù)具有量身定做、制備簡單，穩(wěn)定且可反復(fù)使用的優(yōu)勢[5]，目前已被廣泛應(yīng)用在分離提純[6-7]、免疫分析[8]、化學(xué)傳感[9-10]、食品安全[11-12]、環(huán)境檢測[13-14]和藥物分析[15]等領(lǐng)域。

1.2 磁性納米顆粒

磁性納米顆粒由于其特有的物理化學(xué)性質(zhì)，可通過外部磁場，從體系中快速分離，操作簡單且易于分離[16-18]，其主要包括：金屬氧化物、純金屬、磁性合金及其他磁性化合物。目前，F(xiàn)e3O4納米粒子由于具有制備方法簡單、價廉易得、低毒，在外加磁場下具有可控運(yùn)動等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用作制備分子印跡聚合物的磁性載體[19-21]。

1.3 磁性分子印跡聚合物

磁性分子印跡聚合物（magnetic molecularly imprinted polymers，MMIPs）是將磁性材料與分子印跡技術(shù)相結(jié)合，得到兼具磁性快速分離和分子識別特性的聚合物。該MMIPs解決了MIPs在實際應(yīng)用中分離難、吸附量小的問題，有助于縮短檢測時間，提高檢測的準(zhǔn)確度。

自從Ansell R J等[22]首次報道了在全氟化碳中，使用懸浮聚合方法制備出平均直徑為13 μm的超順MMIPs以來，關(guān)于MMIPs的研究得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓展。MMIPs的制備大致可分為以下4個步驟：1）制備出具有良好磁響應(yīng)性能的磁性納米顆粒；2）在磁性納米顆粒表面接上雙鍵和其他功能基團(tuán)（如-NH2，-COOH 等），進(jìn)行功能化修飾；3）在功能化磁性納米顆粒表面進(jìn)行分子印跡聚合反應(yīng)；4）采用洗脫劑（如甲醇、乙酸等）對聚合物中的模板分子進(jìn)行洗脫，制得具有特異性識別位點(diǎn)的MMIPs。

2 磁性分子印跡聚合物制備方法

早期的MIPs均采用本體聚合法制備，生成塊狀產(chǎn)物，經(jīng)研磨、過篩后獲得所需粒徑的粒子，之后除去模板分子，得到聚合物粉體。由于該法制備的MIPs形狀不規(guī)則且產(chǎn)率較低，所以基于磁性納米顆粒為載體，制備粒徑均一、大小可控、且具有優(yōu)良磁響應(yīng)性能的MMIPs受到研究者的廣泛青睞。目前，已發(fā)展了多種MMIPs的制備方法，主要有懸浮聚合法、乳液聚合法、沉淀聚合法和表面印跡法等，方法各有優(yōu)缺點(diǎn)（見表 1）。

表1 磁性分子印跡聚合物制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較Table 1 Advantages and limitations of MMIPs preparation methods

2.1 懸浮聚合法

懸浮聚合法是將功能單體以液滴狀懸浮于水或高極性溶劑中，通過加入引發(fā)劑引發(fā)自由基聚合反應(yīng)的方法，也是制備MIPs常用且簡便的方法之一。該法通常使用疏水性的功能單體，所以對溶劑的極性要求較高，而溶劑極性過高時會干擾模板分子和功能單體的非共價鍵作用，進(jìn)而降低聚合物的識別能力。針對上述問題，Sellergren等[39]提出以乙醇作為分散劑的懸浮聚合法。此法不僅避免溶劑的強(qiáng)極性對識別能力的干擾，而且與本體聚合法相比，體系的聚合溫度更容易控制，MIPs的吸附量高且吸附速率快。同樣，為了避免懸浮聚合法對溶劑極性要求高的問題，Wang等[40]以2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）為模板分子，甲基丙烯酸羥乙酯作為親水性單體，在硅油中采用反向懸浮聚合法制備了親水MMIPs。與疏水MMIPs[印跡因子（imprinting factor，IF）為 1.50]相比，該親水 MMIPs[印跡因子（IF）為3.03]對模板分子具有更高的特異識別性[一般用印跡因子（IF）表示，IF值越大，對模板分子的特異性識別越好]，使得模板分子洗脫后也更容易與其重新結(jié)合。該聚合物對于識別和分離天然水溶性分子及抗體、蛋白質(zhì)等物質(zhì)具有一定的潛力。

傳統(tǒng)的懸浮聚合法反應(yīng)時間一般在12 h以上。為了縮短反應(yīng)時間，Hu等[41]采用微波熱引發(fā)懸浮聚合法制備了MMIPs，并將其用作吸附劑，成功用于豬肉和豬肝中萊克多巴胺的富集分離。然后應(yīng)用高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）對其進(jìn)行檢測，檢測限為0.52 ng/mL，豬肉和豬肝樣品的加標(biāo)回收率分別為82.0%～90.0%和80.4%～86.8%。該試驗用微波加熱替代傳統(tǒng)加熱，不僅顯著縮短了MMIPs的制備時間（低于傳統(tǒng)加熱方式的1/10），而且MMIPs的磁性能和熱穩(wěn)定性均得到改善。雖然懸浮聚合法制備方法簡單，且產(chǎn)物形態(tài)規(guī)則，然而試驗過程中使用到的分散劑不易洗脫，而且該方法不適合高黏度的功能單體。

2.2 乳液聚合法

乳液聚合法能夠在水環(huán)境中制得分散性良好的MIPs，可有效解決水溶性MIPs的制備問題。該法是功能單體借助乳化劑，在水中分散形成乳液狀態(tài)的聚合過程，由此制得粒徑較為均一的球狀聚合物。Zhu等[28]采用三步微乳液聚合法制備了MMIPs，用于識別水楊酸。該聚合物的飽和磁化強(qiáng)度為33.584 emu/g，其中磁性納米顆粒的包覆率為43.4%。該聚合物通過外部磁場，可在2 min內(nèi)實現(xiàn)富集分離。乳液聚合法所制備的MMIPs，雖然具有減少有機(jī)溶劑用量，降低試驗成本，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，但在聚合中加入的乳化劑不易被洗脫，一旦發(fā)生破乳現(xiàn)象，易產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象。因此，Ou等[29]采用Pickering乳液聚合法制備MMIPs，用于樣品中紅霉素的富集分離。他們使用的是嵌入式磁性載體，不僅可以輕松地將該MMIPs從水溶液中分離出來，且內(nèi)部的磁性載體不易發(fā)生漏磁現(xiàn)象。在3次以上的重復(fù)吸附-解吸重復(fù)循環(huán)中，該聚合物表現(xiàn)出優(yōu)異的再生能力，吸附效率相比于首次吸附僅損失約5.04%。該方法為開發(fā)新的乳液聚合法合成MMIPs提供了新方向。但目前水溶性好的功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑還較少。

2.3 沉淀聚合法

沉淀聚合法是指將模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑等溶解在溶劑中，采用加熱等方法引發(fā)聚合，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，聚合鏈逐漸增長，聚合物在溶劑中的溶解性逐漸降低而沉淀出來[33]。由于沉淀聚合法在反應(yīng)體系中不需要加入任何活性劑或穩(wěn)定劑，因此可制得表面干凈的聚合物，同時也避免了活性劑或穩(wěn)定劑對模板分子的非選擇性吸附。Phutthawong等[42]以咖啡因為模板分子，通過超聲輔助沉淀聚合法制備了MMIPs。該法中制備的MMIPs磁性顆粒無需功能化修飾或使用表面活性劑，且磁性顆粒的包覆率可達(dá)41.4%，可實現(xiàn)在外加磁場下的分離過程中，保持對模板分子的高特異選擇性。Li等[43]通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（reversible addition-fragmentation chain transfer，RAFT）沉淀聚合法制備 MMIPs，用于選擇性識別和去除17β-雌二醇。其制備流程及應(yīng)用如圖1所示，他們首先對制備的磁性納米顆粒進(jìn)行硅烷化修飾；然后采用RAFT沉淀聚合法制備MMIPs，除去模板分子后得到相對應(yīng)的MMIPs；將其應(yīng)用在磁性固相萃取（magnetic solid phase extraction，MSPE）中，循環(huán)吸附至少5次，且吸附效率并未明顯下降。從環(huán)境和食品樣品中富集和去除痕量17β-雌二醇的加標(biāo)回收率在71.7%～108.3%之間。雖然上述這些沉淀聚合法減少了非特異性吸附，但與其他合成方法相比，具有產(chǎn)率較低、溶劑需求量大且毒性高的缺點(diǎn)，增加成本的同時還容易引起環(huán)境問題。

2.4 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是將溶膠-凝膠制備技術(shù)和分子印跡技術(shù)相結(jié)合，即在溶膠-凝膠過程中加入模板分子，具有特定官能團(tuán)的前驅(qū)體和模板分子，通過主客體作用形成預(yù)組裝體；在水解縮合反應(yīng)中，模板分子被包埋到凝膠的空間三維結(jié)構(gòu)內(nèi)，得到溶膠-凝膠MIPs[44]。1949年Dickey[45]首次報道了一種制備溶膠-凝膠MIPs的方法。此后，該方法在MIPs的合成中得到了廣泛關(guān)注。Kia等[35]先是采用共沉淀法制備SiO2功能化的磁性顆粒后，再用溶膠-凝膠法制備了MMIPs。SiO2層通過溶膠-凝膠增強(qiáng)了MIPs的吸附性能。該MMIPs可在60 min內(nèi)將78%的甾醇從溶液中分離出來，其結(jié)合容量為19.5 mg/g。但溶膠-凝膠法的空間網(wǎng)絡(luò)空隙大、較疏松，導(dǎo)致結(jié)合容量可能不夠理想。且該法常用于大分子的印跡，小分子印跡會產(chǎn)生較大程度的非特異性吸附。

圖1 RAFT沉淀聚合法制備MMIPs示意圖及其在磁性固相萃取中的應(yīng)用Fig.1 Preparation of MMIPs by RAFT precipitation polymerization and its application in MSPE

2.5 表面印跡法

表面印跡法是近幾年新興的一種合成分子印跡印跡聚合物的方法。一般是以固相基體為載體，在其表面發(fā)生聚合反應(yīng)，從而形成表面MIPs的制備方法。表面印跡法制備的MMIPs，其大多數(shù)特異性結(jié)合位點(diǎn)分布在表面，有利于模板分子的去除和再結(jié)合，提高了印跡聚合物的吸附量和傳質(zhì)速率[46]。Gao等[47]通過表面印跡法，制備了用于檢測痕量λ-三氟氯氰菊酯的熒光MMIPs。該聚合物同時具備分子識別、快速分離和對目標(biāo)分子的熒光檢測能力。將其吸附λ-三氟氯氰菊酯后進(jìn)行熒光檢測，其線性范圍是0～50 nmol/L，相關(guān)系數(shù)為0.996 2。該試驗不僅為實現(xiàn)非熒光菊酯類農(nóng)藥的選擇性熒光檢測提供了新的途徑，而且為MMIPs在分析領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可能。先前的一些研究表明，以Fe3O4-石墨烯復(fù)合材料為底物的MIPs具有高特異性，更加利于分析物的識別和分離，但對于蛋白質(zhì)方面的研究還較少，Chen等[38]以牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）為模板分子，采用表面印跡法在Fe3O4-氧化石墨烯（graphene oxide，GO）表面上，通過多巴胺（dopamine，DA）自聚合的方式，制備了用于高度識別和分離蛋白質(zhì)的二維（2D）MMIPs。與具有相同體積的3D球形基底相比，2D Fe3O4-GO基底在表面積和體積比上更有優(yōu)勢，為大分子蛋白質(zhì)的識別和分離提供便利。2D MMIPs的合成，為表面印跡技術(shù)提供了新方向，推動了MMIPs對蛋白質(zhì)的識別和分離的應(yīng)用。表面印跡法制備的聚合物，模板分子易洗脫，且有效減少包埋現(xiàn)象。但同時固定模板分子的能力下降，結(jié)合位點(diǎn)空間穩(wěn)定性較低，循環(huán)利用率欠佳。

3 磁性分子印跡聚合物在食品安全檢測領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥在保障、促進(jìn)農(nóng)作物的生長，滿足人們對農(nóng)副產(chǎn)品的需求等方面發(fā)揮著重要作用。若農(nóng)藥不規(guī)范使用，則導(dǎo)致農(nóng)作物、土壤和水中農(nóng)藥殘留量的超標(biāo)。當(dāng)人們長期攝入農(nóng)藥殘留的食品后，會對健康造成潛在危害。

擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是農(nóng)業(yè)上應(yīng)用較為廣泛的一類廣譜殺蟲劑。常規(guī)的樣品前處理方法對食品中痕量擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的富集、分離效果并不理想，繼而影響后續(xù)檢測的準(zhǔn)確度。Zhu等[48]利用Pickering乳液聚合法建立了穩(wěn)定的水包油體系，其中油相中包括Fe3O4磁性納米顆粒和模板分子λ-氯氟氰菊酯，以改性后的酵母在水相中作穩(wěn)定劑，制備出吸附效率高，熱、磁穩(wěn)定性均良好的MMIPs。將此MMIPs用作選擇性識別λ-氯氟氰菊酯的吸附劑，經(jīng)過3次吸附-解吸循環(huán)后，其吸附容量約為第一次的87.99%，具有良好的再生能力，適合于實際應(yīng)用。Yang等[49]以甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA）為功能單體，N-異丙基丙烯酰胺為熱敏單體，采用Pickering乳液聚合法合成了聯(lián)苯菊酯熱敏/磁性分子印跡聚合物，并將其用作聯(lián)苯菊酯選擇性分離的吸附劑。通過透射電鏡、紅外光譜、熱重分析及振動樣品磁強(qiáng)計等系列表征，結(jié)果表明該熱敏/磁分子印跡聚合物同時具備磁敏感性、磁穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。同時，在水溶液中，該熱敏/磁分子印跡聚合物對聯(lián)苯菊酯的吸附具有溫度響應(yīng)，為實際樣品中聯(lián)苯菊酯的吸附和分離提供了思路。

將MMIPs用作磁性固相萃?。╩agnetic solid phase extraction，MSPE）的吸附劑，可有效簡化固相萃取的步驟，省時快速，同時具有較高的萃取能力和萃取效率，避免了傳統(tǒng)固相萃取中，吸附劑裝柱和樣品上樣等耗時問題[50]。將其與色譜檢測技術(shù)相結(jié)合，可明顯提高檢測方法的準(zhǔn)確度和靈敏度，得到更低的檢測限，已用于農(nóng)藥殘留檢測領(lǐng)域。Cheng等[51]以滴滴涕為虛擬模板，采用水相懸浮聚合法制備了MMIPs。將該聚合物作為選擇性吸附劑，建立了一種簡單、快速的渦旋輔助磁性分散固相微萃取的方法，對茶產(chǎn)品中的三氯殺螨醇進(jìn)行了提取分離，并通過氣相色譜（gas chromatography，GC）進(jìn)行檢測，其線性范圍是 0.2 ng/g～160 ng/g，檢測限為0.05 ng/g。Kumar等[52]以Fe3O4納米粒子作為磁性組分，采用沉淀聚合法合成了吡蟲啉MMIPs。他們通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（liquid chromatographytandem mass spectrometry，LC-MS/MS），對加標(biāo)茄子和蜂蜜樣品中的吡蟲啉進(jìn)行檢測，其檢測限為0.05 μg/g，加標(biāo)回收率分別為94.98%和94.15%。

采用傳感器檢測農(nóng)藥殘留時，大多采用生物受體（如抗體、酶等）作為識別元件，存在生物分子價格昂貴、易失活及傳感器使用壽命短等問題。相關(guān)學(xué)者致力于合成仿生抗體，將其代替生物受體作為傳感器的識別元件。Tang等[53]基于Fe3O4羧基功能化的多壁碳納米管/殼聚糖納米復(fù)合物，利用溶膠-凝膠法制備了農(nóng)藥的分子印跡膜。將其作為特異性識別元件，開發(fā)了一種新型仿生電化學(xué)傳感器。他們使用循環(huán)伏安法和差分脈沖伏安法研究了該印跡膜的性能，驗證了方法的適用性和靈敏性，并成功用于加標(biāo)菜豆和黃瓜樣品中乙酰甲胺磷和敵百蟲的檢測，加標(biāo)回收率在85.7%～94.9%間。該研究克服了分子印跡傳感器響應(yīng)時間長、信號穩(wěn)定性差及識別力低等缺點(diǎn)，是食品中檢測多種農(nóng)藥殘留的新發(fā)展方向。

圖2 毒死蜱MMIPs的制備及其在SPR傳感器中的應(yīng)用Fig.2 Preparation process of chlorpyrifos MMIPs and its application in SPR sensors

表面等離子體共振（surface plasmon resonance，SPR）傳感器無需標(biāo)記，具有易于微型化、實時監(jiān)測和自動化等優(yōu)點(diǎn)[54]。Yao等[55]將毒死蜱MMIPs與SPR傳感器相結(jié)合，實現(xiàn)了食品中毒死蜱簡單、快速且高選擇性的檢測。該MMIPs的制備（圖2）是在模板分子毒死蜱的存在下，通過多巴胺自聚合的方式在Fe3O4納米粒子表面制得。制備的MMIPs表現(xiàn)出優(yōu)異的磁性能，借助外部磁場，高效、快速的將毒死蜱從樣品中富集并分離。再將上述吸附了不同濃度毒死蜱MMIPs，直接注入特異性識別毒死蜱的乙酰膽堿酯酶修飾的SPR傳感器中，對其進(jìn)行檢測。試驗結(jié)果顯示，SPR傳感器的角度變化與毒死蜱濃度在 0.001 μmol/L～10 μmol/L內(nèi)有著良好的線性關(guān)系，檢測限為0.76 nmol/L。檢測相同濃度的毒死蜱，上述SPR傳感器的響應(yīng)信號約為傳統(tǒng)SPR傳感器的64倍。該MMIPs既作為高特異性的毒死蜱識別受體，又作為放大器提高了SPR傳感器的響應(yīng)信號，該試驗為簡化樣品前處理和傳感器實時檢測的完美結(jié)合提供了思路。

3.2 獸藥殘留

獸藥常被用于預(yù)防、控制和治療動物疾病或者有目的地調(diào)節(jié)動物生理機(jī)能，若不合理使用，易造成動物源食品中獸藥的殘留，不僅對畜牧業(yè)的發(fā)展造成了影響，且食用后對人體健康有著間接危害。

針對于改善樣品中四環(huán)素類抗生素的富集分離效率問題，Chen等[56]以氯霉素為模板分子，合成了MMIPs，對6種蜂蜜樣品中的氯霉素進(jìn)行了吸附。采用40%的甲醇將氯霉素洗脫后，通過LC-MS/MS對其進(jìn)行檢測，最低檢測限為0.047 ng/g，日內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（relative standarddeviation，RSD）和日間RSD分別為 4.1%～5.3%和2.9%～7.1%，樣品回收率為84.3%～90.9%。Xu等[57]以氨基功能化的磁性納米顆粒為載體，DA和BSA為雙功能單體，制備了新型四環(huán)素類MMIPs。將其應(yīng)用于選擇性的富集和分離痕量四環(huán)素類抗生素，并采用HPLC對牛奶樣品中的4種四環(huán)素類抗生素進(jìn)行測定，其檢測限為 1.02 μg/L～1.21 μg/L，回收率為 84.1%～95.8%，RSD小于6.7%。由于BSA的使用可以排除類似電荷的蛋白質(zhì)，且促進(jìn)小分子四環(huán)素類抗生素的吸附，因此該方法十分適用于直接從富含蛋白質(zhì)的樣品中選擇性富集和分離目標(biāo)物。

喹諾酮類抗菌藥對多種革蘭陰性菌具有殺菌作用，廣泛的應(yīng)用于呼吸道感染、胃腸疾病及其他相關(guān)疾病的治療。然而它在人體內(nèi)殘留量低，不易被檢出。Zheng等[58]利用化學(xué)氧化和溶劑熱法制備了磁性納米顆粒，將其與商品化的MIPs在甲醇中共混自發(fā)組裝成氟喹諾酮類抗菌藥的MMIPs，將其用作MSPE的吸附劑，建立了簡便、高效檢測牛奶中3種氟喹諾酮類的HPLC 方法，檢測限為 1.8 μg/g～3.2 μg/g。該試驗證明了本體聚合法制備的MIPs，可以通過簡單共混的方式合成MMIPs。雖然該方法簡單，但其實際應(yīng)用仍需進(jìn)一步研究。Wang等[59]采用懸浮聚合法合成了一種氧氟沙星MMIPs，用于分離和富集魚類樣品中氧氟沙星的對映異構(gòu)體。在外加磁場下，MMIPs不僅可實現(xiàn)快速分離，也表現(xiàn)出對氧氟沙星對映異構(gòu)體的高度特異性識別和結(jié)合能力（121.4mg/g）。將其作為MSPE的吸附劑，在最佳吸附與解吸條件下，HPLC對左氧氟沙星和右氧氟沙星的檢測限分別為0.059 μg/mL和0.067 μg/mL。該研究表明MMIPs在MSPE中有良好的應(yīng)用前景，有望替代傳統(tǒng)固相萃取。

3.3 食品違禁添加物殘留

食品中違禁添加物和濫用食品添加劑也是當(dāng)下食品安全問題之一。衛(wèi)生部現(xiàn)已公布包括47種可能在食品中違法添加的非食用物質(zhì)，尚有20種無明確檢測的方法。

三聚氰胺是一種被用作化工原料的三嗪類含氮雜環(huán)有機(jī)化合物，不可用于食品中。Anirudhan等[60]采用表面印跡法合成了三聚氰胺MMIPs，其飽和磁化強(qiáng)度為1.72 emu/g。靜態(tài)、動態(tài)吸附實驗表明，該聚合物對三聚氰胺的最大吸附容量為62.25 mg/g。采用HPLC對牛奶樣品進(jìn)行了測定，驗證了該MMIPs作為牛奶中三聚氰胺吸附劑的可行性。該聚合物即使在大量干擾物（如牛奶中蛋白質(zhì)、脂肪等）的存在下，依然表現(xiàn)出對三聚氰胺的高識別能力，高吸附容量及優(yōu)良的質(zhì)量傳遞速率。但表面印跡法制備的MMIPs，存在結(jié)合位點(diǎn)的穩(wěn)定性較弱、循環(huán)利用率較低等問題。為改善上述問題，Zhao等[61]采用水熱法制備了三維（3D）磁性石墨烯-碳納米管雜化復(fù)合物，然后將該復(fù)合物作為載體，合成了3D三聚氰胺MMIPs。由于3D MMIPs的比表面積更大，使其具有更大的吸附容量（123.1 mg/g），傳質(zhì)效率更快，10 min內(nèi)即可完成吸附。將其用作奶粉中三聚氰胺的吸附劑，采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法進(jìn)行檢測，最低檢測限為0.000 45 mg/kg，三聚氰胺的回收率在90.3%～95.7%范圍內(nèi)，適用于痕量三聚氰胺的測定。隨后他們采用該方法對6種奶粉樣品中的三聚氰胺進(jìn)行了檢測。該3D MMIPs的吸附量和吸附效率明顯優(yōu)于普通方法制備的MMIPs，且有機(jī)溶劑消耗少。通常，采用HPLC進(jìn)行檢測，不僅操作復(fù)雜且對樣品的純度要求較高。此外，檢測前需將分析物從MMIPs上洗脫下來，這極有可能導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確性。針對此問題，You等[62]構(gòu)建了一種基于磁性組裝分子印跡光子晶體比色傳感器，對三聚氰胺的含量進(jìn)行檢測。他們以MAA和丙烯酰胺為雙功能單體，采用微乳液聚合法制備了三聚氰胺MMIPs。將MMIPs對三聚氰胺進(jìn)行吸附后，直接通入光子晶體比色傳感器，該傳感器可將MMIPs引起的磁響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號，肉眼可見的對三聚氰胺進(jìn)行了定性及半定量的分析，其檢測限為10-5mg/mL。這種方法與經(jīng)典的HPLC儀器分析相比，具有操作簡便，實時性好等優(yōu)點(diǎn)，但如何提高其選擇性和穩(wěn)定性，是推動其在實際樣品檢測中應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

蘇丹染料是一種具有基因毒性致癌的化學(xué)染料，不允許以任何目的或含量出現(xiàn)在食品中。Piao等[63]以MAA為功能單體，利用表面印跡法制備出蘇丹IVMMIPs，用于從辣椒粉樣品中分離蘇丹染料。通過等溫吸附實驗，動力學(xué)吸附實驗，考察了MMIPs的吸附性和選擇性。將最佳條件下制備的MMIPs對蘇丹染料富集分離后，通過HPLC檢測，4種蘇丹染料的檢測限分別為6.2、1.6、4.3 ng/g 和 4.5 ng/g。該試驗證明利用 MMIPs，能夠快速、高效的將辣椒粉樣品中的蘇丹染料分離出來，且減少了有機(jī)溶劑的使用，縮短了分析時間。

鄰苯二甲酸酯類（phthalate esters，PAEs）是最為常見的塑化劑，長期攝入或在人體中積累，會對人體的腎臟、肝臟等造成損傷，對人體健康構(gòu)成危害。Qiao等[64]針對塑化劑問題，以鄰苯二甲酸二異壬酯為模板分子，通過懸浮聚合法制備出虛擬MMIPs。將其用作固相萃取的吸附劑，采用GC測定了塑料瓶裝飲料中的PAEs，并成功的從塑料瓶裝飲料中提取和分離出5種PAEs。

3.4 重金屬殘留

隨著現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程的加快，重金屬如汞、鉻、鎘、鉛、砷等殘留在環(huán)境及食物鏈中逐漸富集，通過農(nóng)畜產(chǎn)品進(jìn)入人體內(nèi)，長期累積可造成慢性中毒。

原子吸收光譜法是重金屬檢測的常用方法，需要對樣品進(jìn)行消化，存在基質(zhì)干擾較大、靈敏度不高等缺陷。近年來，相關(guān)研究者通過采用磁性離子印跡聚合物（magnetic ion imprinted polymers，MIIPs）對樣品進(jìn)行預(yù)處理，從而達(dá)到對食品中痕量重金屬的快速分析測定。Aboufazeli等[65]制備了磁性多孔硅膠納米Pb（Ⅱ）離子印跡聚合物，其對Pb（Ⅱ）離子的最大吸附容量為68.1 mg/g。結(jié)合火焰原子吸收光譜（flame atomic absorption spectrometry，F(xiàn)AAS）對痕量 Pb（Ⅱ）離子污染的食品進(jìn)行了檢測，檢測限低于1.3 μg/L。由于該吸附劑的特異選擇性，使其成為優(yōu)于FAAS直接測定Pb（Ⅱ）離子含量的方法。Asgharinezhad等[66]合成磁性Ni（Ⅱ）離子印跡聚合物，用于快速提取、富集和測定果蔬及魚中的微量Ni（Ⅱ）離子。他們采用響應(yīng)面法，對吸附的pH值（8.0）、吸附時間（10 min）和磁性Ni（Ⅱ）離子印跡聚合物的用量（7.0 mg）進(jìn)行了選擇，同時優(yōu)化了洗脫步驟。通過FAAS定量測定了其含量，檢測限為0.25 μg/L，RSD小于10%。該磁性Ni（Ⅱ）離子印跡聚合物作為吸附劑，具有良好的穩(wěn)定性，可重復(fù)使用15次，將其用于不同實際樣品中微量Ni（Ⅱ）離子的提取，獲得了良好結(jié)果。Jalilian等[67]以Fe3O4@SiO2@TiO2磁性納米顆粒作為載體，運(yùn)用溶膠-凝膠法，制備了粒徑約45 nm～75 nm的磁性Ag（I）離子印跡聚合物。該聚合物可在6個吸附-解吸循環(huán)中重復(fù)使用，最大吸附容量為62.5 mg/g，6次使用后吸附能力降低約6%。將其結(jié)合FAAS對Ag（I）離子進(jìn)行檢測，檢測限為0.5 ng/mL。此試驗制備的磁性Ag（I）離子印跡聚合物，相比于具有相同電荷和相似離子半徑的干擾離子（如K+、Na+及 Cd2+等），對 Ag（I）離子表現(xiàn)出優(yōu)越的選擇性，適用于萃取食品樣品中微量的Ag（I）離子。

電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（inductively coupled plasma optical emission spectrometer，ICP-OES）同樣是重金屬檢測的方法之一，與FAAS相比，具有分析速度快、靈敏度高等優(yōu)勢，它的發(fā)展將檢測限提高了5倍～10倍。Najafi等[68]制備了粒徑60 nm的磁性Hg（Ⅱ）離子印跡聚合物，其最大吸附容量為（147±2）mg/g。該聚合物因其準(zhǔn)確性及特異選擇性，成為食品樣品中Hg（Ⅱ）離子提取和預(yù)濃縮的合適吸附劑。利用ICPOES，對標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)中微量的Hg（Ⅱ）離子進(jìn)行測定，其檢測限為0.03 μg/mL，回收率為98.3%，RSD為1.47%。隨后該方法成功用于多種魚樣品中微量Hg（Ⅱ）離子的測定。

4 結(jié)論與展望

MMIPs是近年來發(fā)展的一種新型功能材料，具有良好的超順磁性和特異選擇性等特點(diǎn)。目前有關(guān)磁性分子印跡材料的研究日益完善，但仍存在一些問題，例如：1）大多數(shù)MMIPs主要在有機(jī)相中制備和應(yīng)用，而在水環(huán)境中識別性能或吸附容量較低；2）聚合物對磁性顆粒有效包覆率不高，依然存在漏磁現(xiàn)象，其穩(wěn)定性有待提高；3）功能單體和交聯(lián)劑種類較少，開發(fā)新型功能單體有助于提高M(jìn)MIPs特異識別性及穩(wěn)定性。今后的研究應(yīng)主要集中在以下方面：1）開發(fā)先進(jìn)的MMIPs的制備方法，同時改進(jìn)表面印跡技術(shù)，提高表面印跡層的印跡效率。有效提高聚合物對磁性顆粒的包覆率，提高聚合物的穩(wěn)定性、磁響應(yīng)性和特異性。2）深化分子印跡的識別機(jī)理，探索溫和的制備條件，簡化制備步驟，以擴(kuò)大MMIPs對不同類型分子的識別，這對其在不同研究領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。3）加強(qiáng)MMIPs與其他分析方法和檢測儀器的聯(lián)用，節(jié)省分析時間，提高檢測效率，拓寬檢測范圍，使其在快速富集檢測痕量分析物方面具有更廣闊的發(fā)展。