《色譜》期刊：基于環糊精的農藥吸附劑的研究進展

　　色譜, 2021, 39(2): 173-183

　　DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08018

　　專論與綜述

　　基于環糊精的農藥吸附劑的研究進展

　　張金鳳, 李萍, 馬玖彤, 賈瓊*

賈瓊

《色譜》青年編委

　　個人簡介

　　吉林大學化學學院教授,博士生導師。2003年博士畢業于中國科學院長春應用化學研究所,2003年至2005年在日本北九州大學從事博士后研究工作。迄今已在Anal Chem, Chem Commun, Nanoscale等期刊上發表150余篇SCI收錄論文。

　　長期從事復雜樣品分離分析方法研究及應用,圍繞復雜樣品體系中高豐度干擾背景下的低豐度目標物的選擇性富集和高靈敏檢測展開了系統深入的研究:

　　(1)高效分離富集材料的開發——制備基于超分子大環化合物、多孔材料等的高效分離富集材料,與質譜、色譜、光譜等檢測手段結合,發展生物、食品、環境等復雜樣品中的蛋白質、有機污染物、重金屬等的分離分析方法；

　　(2)新型熒光探針材料的開發——制備基于納米簇、多孔材料、插層材料等的熒光探針,并用于環境、生物樣品分析,為環境污染監測和疾病診斷等實際應用提供新型高靈敏檢測手段。

　　農藥是指農業上用于防治病蟲害及調節植物生長的化學藥劑。農藥的使用極大地增加了作物的產量,改善了作物的品質。目前,已報道的農藥種類超過40000種,可以按照原料來源、化學結構、加工劑型、用途等對農藥分類。其中,按照用途分類,可以分為殺菌劑、殺蟲劑、殺螨劑、殺鼠劑、殺線蟲劑、殺軟體動物劑、除草劑、植物生長調節劑8類。

　　隨著農藥的大量使用,農藥殘留所引發的問題越來越多。農藥廣泛殘留于農副產品、水體、土壤等,殘留的農藥通常具有微量致毒、難生物降解、生物累積等特性,對人類的身體健康以及生態環境安全存在直接或潛在的威脅。檢出限低、檢測時間短、響應速度快、抗干擾能力強的農藥殘留檢測方法一直是研究的熱點,色譜法、光譜法是非常經典的檢測方法。但農藥殘留往往是微量的甚至是痕量的,直接檢測效果不佳,在檢測前進行分離預富集處理是獲得低檢出限的有效方法。因此高效的農藥富集材料成為研究者們關注的焦點。

　　近年來,研究者們已利用催化法、電化學法、膜分離法、吸附法等方法用來分離富集農藥。其中吸附法操作步驟簡單,處理過程快速,有機溶劑用量少,且可以富集復雜樣品中存在的痕量農藥,以達到快速檢測、高效去除樣品中殘留農藥的目的,是目前農藥富集領域廣泛使用的技術。在吸附法中,吸附材料的研究一直是十分活躍的領域,既是吸附分離成敗的關鍵,也是檢測痕量農藥殘留的關鍵,開發合成過程簡單、環保、穩定性高、可重復性高、成本低的吸附劑對于農藥的高效檢測和吸附具有重要的意義。

　　超分子化合物在吸附領域已經取得了一定進展。環糊精(CD)是超分子化合物的一個分支,是繼冠醚之后出現的一類具有空腔的大環化合物。環糊精能夠作為主體通過主客體作用形成包合物；另外,還可以通過醚化、酯化、氧化等化學反應對環糊精進行后修飾,以提高其吸附性能。近年來,環糊精在分離預富集領域得到了極高的關注,被廣泛報道用作農藥的吸附劑。本文基于環糊精吸附劑在農藥吸附領域的應用進行綜述,并在此基礎上對今后的研究加以展望,為其在農藥分離富集研究領域的應用提供參考和思路。

　　大綱

　　1 環糊精概述

　　2 環糊精在農藥吸附領域的應用

　　2.1 殺菌劑

　　2.2 殺蟲劑

　　2.3 除草劑

　　2.4 植物生長調節劑

　　3 總結與展望

　　環糊精對農藥的吸附主要通過空腔的主客體作用與農藥形成包合物,再利用疏水作用、靜電作用、范德華力、氫鍵作用以及立體效應的協同作用提高吸附富集效果,為痕量農藥的檢測工作提供了基礎。

　　基于環糊精的吸附劑吸附性能好,可重復利用性強,成本低,無二次污染,在農藥分離預富集領域具有很好的應用前景。

　　但是仍存在一些弊端,如本文綜述的個別吸附劑樣品預富集與吸附的效果不是很理想,因此提高吸附容量是目前的一大任務。此外,上述已研發的吸附劑有的降解機理不明確,易造成二次污染。

　　綜上,易回收、環境友好的農藥吸附劑是目前的主要研究方向。

　　其次,目前樣品的預富集與吸附和檢測方法的發展是相對獨立的工作,檢測農藥殘留的方法一般都需要價格昂貴的儀器,所以開發能夠減少工作量、降低成本的聯用檢測機制是未來極具前景的研究方向。

　　最后,基于環糊精的智能吸附劑的研發也是降低檢測殘留微量農藥的成本、減少殘留微量農藥危險的一個高效快捷的方法,如研發既能高效吸附又可以根據殘留農藥濃度響應的用肉眼可觀察到顏色變化的智能材料。