近日，中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院張峰首席專家團(tuán)隊(duì)在磁性材料研制上取得新進(jìn)展，在傳統(tǒng)的單模板印跡技術(shù)的基礎(chǔ)上，首次制備出以甲基對硫磷和喹硫磷為雙模板的磁性分子印跡材料用于農(nóng)殘凈化檢測，所制備的磁性分子印跡材料將有機(jī)磷農(nóng)殘的凈化富集通量提升至12種，凈化時(shí)間縮短至10min；在單酶固定化技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多巴胺自聚合特性及磁性固定化材料優(yōu)勢制備共固定化雙酶（CRL/TLL-PDA@Fe3O4）用于食用油脂改性，所制備的磁性共固定化雙酶，克服了游離酶易失活、熱穩(wěn)定性差、不易回收利用的缺陷，且磁性固定化雙酶系統(tǒng)又具有多酶的協(xié)同作用，有效提高催化效率。
一、磁性雙模板分子印跡的農(nóng)殘凈化新材料
在農(nóng)殘分析中，樣品凈化對檢測結(jié)果有著重要影響。目前，基于分子印跡技術(shù)的新型固相萃取材料在痕量農(nóng)殘分析中已顯示出優(yōu)異的性質(zhì)，不僅可以對目標(biāo)物實(shí)現(xiàn)富集還能提高靈敏度，降低檢出限和基質(zhì)效應(yīng)。然而，分子印跡固相萃取技術(shù)還存在以下瓶頸：（1）凈化容量低，僅對單一模板分子藥物有高的特異性識別和富集凈化能力；（2）吸附速度慢，凈化時(shí)間長。突破分子印跡聚合材料的上述瓶頸，實(shí)現(xiàn)多種痕量藥物的同時(shí)、快速檢測將有重要意義。
研究團(tuán)隊(duì)提出了新的制備策略，將傳統(tǒng)單模板印跡材料擴(kuò)展為雙模板，以Fe3O4@SiO2為磁性載體，以廣泛使用的磷酸酯和雜環(huán)磷酸酯類代表物質(zhì)甲基對硫磷（MP）和喹硫磷（QP）為雙模板分子，甲基丙烯酸（MAA）和4-乙烯基吡啶（4-VP）為混合功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）為交聯(lián)劑，偶氮二乙腈為（AIBN）為引發(fā)劑，乙腈為溶劑進(jìn)行制備磁性雙模板分子印跡聚合材料。所制備的材料具有高凈化容量和快吸附速度，對2類模板分子類似物12種常見有機(jī)磷類農(nóng)藥表現(xiàn)出同時(shí)選擇性，且吸附時(shí)間僅需10 min。研究團(tuán)隊(duì)還證實(shí)：將該材料作為固相萃取填料對實(shí)際樣品中的痕量有機(jī)磷類殘留進(jìn)行富集時(shí)，檢測靈敏度和選擇性均得到提高。該策略為保障食品安全提供了研究新思路，磁性雙模板分子印跡材料在食品安全、醫(yī)藥研發(fā)、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域均有廣闊的發(fā)展空間。
相關(guān)研究由在讀研究生劉利俠在導(dǎo)師張峰研究員的指導(dǎo)下完成，得到了楊敏莉研究員等老師的指導(dǎo)幫助，相關(guān)新材料申請了發(fā)明專利，研究論文發(fā)表在SCI 2區(qū)期刊《Microchimica Acta》上。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的支持。
二、磁性共固定化雙酶
固定化酶技術(shù)已成為生物催化領(lǐng)域的核心技術(shù)，被廣泛的用于油脂改性領(lǐng)域。在大多數(shù)方法中，用于功能性油脂制備的生物催化劑通常使用單一脂肪酶作為生物催化劑。然而，對于更復(fù)雜的功能產(chǎn)物的制備，單一酶已不能滿足實(shí)際需求，可能需要用多種酶進(jìn)行一系列酶催化反應(yīng)，而連續(xù)多步操作涉及中間產(chǎn)物純化步驟，操作復(fù)雜耗時(shí)長。因此，急需開發(fā)一種簡單、經(jīng)濟(jì)的酶法改性技術(shù)。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合納米技術(shù)和生物技術(shù)，選擇仿生聚多巴胺膜功能化的磁性納米粒子為固定載體，通過共價(jià)鍵將皺褶假絲酵母脂肪酶（CRL）和疏棉狀嗜熱絲孢菌脂肪酶（TLL）共固定在聚多巴胺包裹的Fe3O4上制備共固定化雙酶（CRL/TLL-PDA@Fe3O4）。以中國普遍食用的植物油（大豆油、菜籽油和花生油）為原料，基于所制備的固定化雙酶開發(fā)了一種新穎的“一鍋法”制備富含多功能成分的功能性油脂技術(shù)，并考察最佳反應(yīng)工藝條件，系統(tǒng)研究酶用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)體系、底物比例等酶法改性參數(shù)對脂質(zhì)組成的影響。并對比分析采用共固定化雙酶一鍋法制備和采用單酶兩步法制備的功能性油脂。研究表明，與采用單酶的兩步反應(yīng)比較，雙脂肪酶系統(tǒng)反應(yīng)表現(xiàn)出比連續(xù)兩步反應(yīng)更好的協(xié)同效應(yīng)，具有更好的催化效果，且磁性固定化雙酶可重復(fù)利用。因此基于磁性固定化雙酶制備的產(chǎn)品成本較低，操作簡便，在工業(yè)上有良好的應(yīng)用前景。
相關(guān)研究成果由我院的姚桂紅助理研究員在張峰研究員的指導(dǎo)下完成，得到了凌云研究員等老師的指導(dǎo)幫助，相關(guān)成果已申請國家發(fā)明專利，研究論文發(fā)表在SCI 1區(qū)期刊《LWT - Food Science and Technology》上。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才項(xiàng)目的支持。
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