用于食品安全檢測的分子印跡聚合物計算模擬研究.pdf

1、食品安全是關系到人類健康的重大問題，食品中各種危害物的檢測技術是保障食品安全的技術基礎。為了保障中國食品安全，亟待開發(fā)準確、高效、靈敏的檢測方法，發(fā)展現代的食品非法添加物、農藥殘留、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、全檢測領域得到了越來越廣泛的應用。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、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、農藥、抗生素的代表性物質鄰苯二甲酸二(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測和部分

3、實驗驗證。研究結果如下:
　　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半經驗算法，對其幾何構型進行了優(yōu)化，紅外光譜進行了分析，得到無虛頻、能量最低、最穩(wěn)定的結構;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;再對復合物進行優(yōu)化，進行結合能的計算，結果得到DEHP與MAA和AN形成的穩(wěn)定復合物的結合能△E最低，分別為-19.3

4、1kJ mol-1和-17.71kJ mol-1，其結構最穩(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。實驗結果與分子模擬結果相符。
　　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)定的結構;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;再對復合物進行優(yōu)化，進行結合能的計算，結果得到抗蚜威與MAA形成的穩(wěn)定復合物的結合能△E最低，為-38.06kJ mol-1，其結構最穩(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。實驗結果與分子模擬結果相符。
　　3.以氯霉素為模板分子，MAA功能單體，采用PM3半經驗算法，對其幾何構型、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時的結合能，得到氯霉素與MAA比例為1∶3時形成的穩(wěn)定復合物的結合能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，結構較穩(wěn)定。