用于食品安全檢測的分子印跡聚合物計算模擬研究.pdf

1、食品安全是關(guān)系到人類健康的重大問題，食品中各種危害物的檢測技術(shù)是保障食品安全的技術(shù)基礎(chǔ)。為了保障中國食品安全，亟待開發(fā)準(zhǔn)確、高效、靈敏的檢測方法，發(fā)展現(xiàn)代的食品非法添加物、農(nóng)藥殘留、抗生素殘留等檢測方法體系，以解決食品檢測基體復(fù)雜、前處理費時費力、干擾多等難題。
　　由于分子印跡聚合物(MIPs)對目標(biāo)化合物有著很強的親和性和選擇性，同時具有抗干擾、穩(wěn)定性好、易于保存、可重復(fù)使用等特點，因此在固相萃取、仿生傳感器、色譜分離等食品安

2、全檢測領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。將分子計算模擬作為合成分子印跡聚合物的初篩手段，能夠替代部分常規(guī)實驗，大大減少實驗次數(shù)、試劑和人力的消耗，顯著提高研發(fā)出具有高親和性和選擇性的分子印跡聚合物的效率。
　　本研究選取食品中非法添加物、農(nóng)藥、抗生素的代表性物質(zhì)鄰苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)、抗蚜威、氯霉素為研究對象，利用Gaussian09軟件并采用量子化學(xué)理論，通過計算機分子模擬對這些特定的分子印跡體系進行了理論預(yù)測和部分

3、實驗驗證。研究結(jié)果如下:
　　1.以DEHP為模板分子，甲基丙烯酸（MAA）、丙烯酰胺(AA)和丙烯腈（AN）為功能單體，采用PM3半經(jīng)驗算法，對其幾何構(gòu)型進行了優(yōu)化，紅外光譜進行了分析，得到無虛頻、能量最低、最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);計算了DEHP和不同功能單體的Mulliken電荷，推測出了它們之間可能發(fā)生作用的活性位點;再對復(fù)合物進行優(yōu)化，進行結(jié)合能的計算，結(jié)果得到DEHP與MAA和AN形成的穩(wěn)定復(fù)合物的結(jié)合能△E最低，分別為-19.3

4、1kJ mol-1和-17.71kJ mol-1，其結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定;實驗驗證，在制備的各種MIPs中，以MAA為單體的MIPs(M-MAA，105μmol g-1)和以AN為單體的MIPs（M-AN，110μmol g-1）的吸附值顯著高于以AN為單體的MIPs(M-AA，40μmol g-1)，說明MAA和AN單體作為功能單體時，吸附能力更強。實驗結(jié)果與分子模擬結(jié)果相符。
　　2.以抗蚜威為模板分子，MAA、AA、甲基丙烯酸甲酯(M

5、MA)、AN為功能單體，采用DFT/B31YP/6-31+G(d，p)算法，對其幾何構(gòu)型進行了優(yōu)化，并分析了其頻率，得到無虛頻、能量最低、最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu);計算了抗蚜威和不同功能單體的靜電勢(ESP)，推測出了它們之間可能發(fā)生作用的活性位點;再對復(fù)合物進行優(yōu)化，進行結(jié)合能的計算，結(jié)果得到抗蚜威與MAA形成的穩(wěn)定復(fù)合物的結(jié)合能△E最低，為-38.06kJ mol-1，其結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定;實驗驗證，M-MAA(16.55mgg-1)的吸附值高于M-A

6、N(14.73mg g-1)，說明MAA作為功能單體時，吸附能力更強。實驗結(jié)果與分子模擬結(jié)果相符。
　　3.以氯霉素為模板分子，MAA功能單體，采用PM3半經(jīng)驗算法，對其幾何構(gòu)型、作用活性位點進行了模擬分析，并計算了氯霉素與MAA印記比例為1∶1，1∶2，1∶3時的結(jié)合能，得到氯霉素與MAA比例為1∶3時形成的穩(wěn)定復(fù)合物的結(jié)合能AE較低，為-68.008kJ mol-1，有效活性作用位點較多，形成氫鍵強度較大，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。