湯軼偉，李 譯，蘭建興，魏立巧，高子媛，張德福，高 雪，勵建榮（渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，渤海大學(xué)食品研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

分子印跡技術(shù)在恩諾沙星檢測中的應(yīng)用

湯軼偉，李 譯，蘭建興，魏立巧，高子媛，張德福，高 雪，勵建榮*
（渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院，渤海大學(xué)食品研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧錦州121013）

恩諾沙星屬喹諾酮類抗生素藥物，常被應(yīng)用在畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病的防治中，但是長期食用殘留有該藥物的食品會嚴(yán)重?fù)p害人體健康。分子印跡技術(shù)以其操作簡單、性能優(yōu)越等特征廣泛應(yīng)用在食品安全檢測中。本文綜述了國內(nèi)外分子印跡技術(shù)在樣品前處理、高效液相色譜及傳感器等方面對恩諾沙星檢測的最新應(yīng)用研究進展，分析了該技術(shù)的應(yīng)用前景及需要解決的問題。

恩諾沙星，分子印跡技術(shù)，檢測方法

恩諾沙星（Enrofloxacin，ENR）屬于第三代喹諾酮類抗生素藥物，其結(jié)構(gòu)式見圖1，具有高效廣譜、耐藥菌少、與其他抗菌藥的耐藥交叉性小等特點，被廣泛用于畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖疾病的防治[1]。近年來，由于長期或不規(guī)范用藥導(dǎo)致食品殘留和環(huán)境中ENR含量不斷增加，嚴(yán)重的危害了生態(tài)環(huán)境和人類健康[2-3]。

圖1 恩諾沙星結(jié)構(gòu)式Fig.1 The structure of enrofloxacin

目前，檢測ENR殘留的方法主要有微生物法[4]、高效液相色譜法（HPLC）[5]、免疫檢測法[6-7]等。微生物法簡單快速，但檢測限高，特異性差；色譜檢測法耗時長、樣品前處理復(fù)雜且需要昂貴的儀器，難以大規(guī)模使用；免疫檢測法簡單、快速，檢出限低，可進行大規(guī)模篩選，但是ENR抗體的制備需要大量實驗動物，而且抗體在惡劣環(huán)境下易于失活，影響檢測結(jié)果。

分子印跡技術(shù)（molecular imprinting technique，MIT）是近年發(fā)展起來的制備功能性材料的新方法，利用該技術(shù)制備的分子印跡聚合物（MIP）具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、成本低、可重復(fù)利用等特點，已成為檢測領(lǐng)域研究的熱點，也為樣品中ENR的提取和檢測提供了新選擇。本文綜述分子印跡技術(shù)在樣品前處理、HPLC、傳感器、仿生熒光免疫分析等方面的最新研究進展，為提高我國的ENR殘留檢測能力提供技術(shù)保障。

1 分子印跡技術(shù)

分子印跡技術(shù)以Ficher提出的酶-底物相互作用的“鎖-鑰匙”模型為理論基礎(chǔ)，以該技術(shù)制備的功能性材料稱為分子印跡聚合物（molecular imprinted polymers，MIPs）。MIPs制備過程：首先，將功能單體和模板分子溶解在某種溶劑中形成類似酶與底物結(jié)合物的契合物；然后加入交聯(lián)劑，在引發(fā)劑的作用下使形成的契合物與交聯(lián)劑發(fā)生自由基共聚合形成高分子聚合物；最后用適當(dāng)?shù)姆椒ǔツ０宸肿?，得到與底物（模板分子）相匹配的三維立體孔穴結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有類似酶對底物的專一性。

根據(jù)聚合過程中模板分子和功能單體之間作用力形式的不同，分為由Wulff等[8]提出的共價鍵聚合和由Mosbach等[9]提出的非共價鍵聚合。根據(jù)聚合方式的不同又可分為本體聚合、懸浮聚合、沉淀聚合、表面印跡聚合、可控/活性自由基聚合等[10]。

2 分子印跡技術(shù)在ENR檢測中的應(yīng)用

2.1 樣品前處理

良好的樣品前處理技術(shù)對復(fù)雜樣品中痕量、超痕量物質(zhì)的分析極為重要。傳統(tǒng)的樣品前處理方法主要有：液液萃取、固液萃取和索氏提取等。這些方法需要使用大量的有機溶劑和樣品、處理時間長、操作繁瑣、易造成二次污染并且特異性較差。固相萃?。⊿olid-phase extraction，SPE）技術(shù)的出現(xiàn)為樣品前處理帶來了突破性的發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的固相萃取材料鍵合硅膠、無機基質(zhì)材料和混合型固相萃取材料通常特異性不強，在富集分析物的同時，一些干擾物也會一同被富集，干擾儀器分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和檢出限[11]。分子印跡聚合物以其高親和性、高特異性和高穩(wěn)定性等優(yōu)點在ENR檢測的樣品前處理中得到了廣泛的研究。

2008年，張毅等[12]以ENR為模板分子，甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，采用活性/可控自由基聚合制備了ENR分子印跡微球。實驗通過改變AIBN和可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移劑（二硫代苯甲酸異丙苯酯，CDB）的比例控制分子印跡微球粒徑和分散性，可使微球的粒徑達到2.0～2.2μm，分散性良好；吸附實驗顯示，該聚合物的最大吸附容量為65.2μmol/g且具有較好的選擇性。該實驗結(jié)果為ENR分子印跡聚合物作為新型SPE吸附材料提供了可能。

Benito-Pe?a E等[13]以ENR為功能單體，異丁烯酰胺為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，偶氮二異戊腈為引發(fā)劑合成ENR分子印跡聚合物。以該聚合物對河水樣品中ENR殘留凈化富集，回收率可達66%～100%（RSD：2%～12%；n=3）；建立的SPE-HPLC檢測方法的檢測限0.01μg/L，有效去除了樣品提取過程的雜質(zhì)，降低了檢出限。

Yan H Y等[14]以氧氟沙星為模板分子，甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，在甲醇/水（10∶1；v∶v）環(huán)境下聚合制備分子印跡聚合物。以該聚合物作為SPE萃取材料對牛奶中ENR及其代謝物環(huán)丙沙星（CPX）凈化富集，平均添加回收率為81.2%～94.8%（RSD＜7.5%，n=5）；HPLC檢測結(jié)果顯示，經(jīng)該分子印跡聚合物處理的牛奶樣品沒有雜質(zhì)干擾，且能有效富集ENR和CPX。

2009年，Benito-Pe?a E等[15]以文獻[13]制備的ENR分子印跡聚合物應(yīng)用在緩沖溶液及尿樣中ENR等藥物的樣品處理中。實驗結(jié)果顯示兩種樣品的添加回收率為84%～88%（RSD＜6.0，n=3），以此為樣品前處理方法建立的HPLC檢測方法的檢出限為1.9ng/mL。該MIP-SPE柱前處理方法簡單、有效并且能重復(fù)使用90次以上，大大降低了樣品前處理成本。

Díaz-Alvarez M等[16]第一次比較了陽離子交換柱和CPX分子印跡聚合物對嬰兒食品中ENR等喹諾酮及氟喹諾酮類藥品殘留凈化富集效果。實驗結(jié)果表明，陽離子交換柱能實現(xiàn)對喹諾酮和氟喹諾酮藥物的富集、凈化，以此為樣品前處理過程建立的HPLC檢測方法的檢出限為0.03～0.11μg/g；以CPX分子印跡聚合物為凈化富集材料建立的HPLC檢測方法的檢出限為0.009～0.0445μg/g，大大優(yōu)于陽離子交換柱的凈化富集效果，但是由于分子印跡聚合的特異性，使該方法只能對氟喹諾酮類藥物有效。

2010年，Wang X Y等[17]以ENR為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑制備了ENR分子印跡聚合物。以該聚合物對雞肉中ENR藥物富集、凈化處理，結(jié)果顯示不同ENR添加水平下的回收率為77.84%～86.52%（RSD＜4%，n=6），以此為樣品前處理方法建立的高效毛細(xì)管電泳檢測雞肉中ENR方法的檢出限92.02μg/kg。實驗結(jié)果表明，該方法適合雞肉中ENR殘留的測定。

Sun X L等[18]以諾氟沙星（NOR）為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，添加室溫離子液為致孔劑，采用原位分子印跡技術(shù)直接在不銹鋼柱（100mm×4.6mm，id）中制備了NOR分子印跡整體柱。以該整體柱直接與HPLC泵相連，對豬肉中NOR、ENR等8種藥物進行凈化、富集。實驗結(jié)果顯示，該分子印跡整體柱對這8種藥物的回收率為78.16%～ 93.50%，所建立的HPLC檢測方法對ENR的檢出限為1.15μg/L，該方法為豬肉中NOR、ENR等藥物殘留的檢測奠定了基礎(chǔ)。

Qiao F X等[19]以氧氟沙星為模板分子、甲醇/水為聚合溶劑制備的分子印跡聚合物為分散固相萃取材料對雞肉中ENR和環(huán)丙沙星藥物進行提取、凈化和富集處理。實驗結(jié)果顯示，最優(yōu)條件下該方法對雞肉中ENR的添加回收率為82.7%～96.6%（RSD＜5%，n=5），以該方法為樣品前處理方法建立的HPLC檢測方法的線性范圍為0.03～200μg/g。該方法操作簡單，有機溶劑需要量少，能滿足雞肉樣品前處理的要求。

Zheng M M等[20]以培氟沙星為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，直接在直徑為530μm毛細(xì)管中制備分子印跡聚合物。以該毛細(xì)管分子印跡整體柱對牛奶樣品中的ENR等6種藥物進行提取、凈化和富集，結(jié)果顯示對ENR的添加回收率為94.5%～96.5%，建立的HPLC檢測方法的檢出限為0.8ng/mL。

超過95%的學(xué)生認(rèn)為該教學(xué)方法可以提高學(xué)習(xí)的積極性和主動性，加深對護理程序的理解和應(yīng)用，同時也增強溝通交流能力。學(xué)生贊同能培養(yǎng)人文關(guān)懷素養(yǎng)、增強團隊協(xié)作能力、培養(yǎng)臨床實踐能力、培養(yǎng)臨床思維能力、使知識掌握更牢固的比例分別為：91.5%、90.3%、93.4%、92.6%、94.1%（見表1）。

Chen L G等[21]以環(huán)丙沙星為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，F(xiàn)e3O4為磁性基質(zhì)，制備了磁性分子印跡聚合物。以該聚合物對水樣中ENR等氟喹諾酮類藥物進行提取、凈化和富集，實驗結(jié)果顯示該磁性印跡聚合物對喹諾酮類藥物的添加回收率為76.3%～94.2%，能有效去除水樣中雜質(zhì)對檢測過程的影響，建立的LC/MS檢測方法的線性范圍為20～ 2000ng/L，該方法在對湖水、河水、污水等實際樣品的應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的性能。

2011年，Qiao F X等[22]以氧氟沙星和茶堿為模板分子，MAA為功能單體制備分子印跡聚合物。以該聚合物為固相分散材料對血液中氧氟沙星、ENR、環(huán)丙沙星、茶堿、咖啡因等藥物進行提取、凈化、富集，實驗結(jié)果顯示：最優(yōu)條件下對血樣的添加回收率為89.5%～104.0%（RSD＜5.0%，n=3），所建立的HPLC檢測方法對ENR的檢出限為0.08μg/g。該方法以兩種分子為模板制備分子印跡聚合物，增加了MIP對目標(biāo)物的特異富集范圍，提高了提取、富集效率。

2012年，Blasco C等[23]以商品化的喹諾酮分子印跡聚合物SPE對蛋中環(huán)丙沙星、ENR、氧氟沙星等11種喹諾酮藥物進行提取、凈化和富集。實驗結(jié)果顯示，對樣品的添加回收率為90%～106%（RSD＜8%，n=3），建立的LC-MS/MS方法的檢出限為0.12～ 0.85ng/g，測定限為0.36～2.59ng/g。

2013年，Luaces M D等[24]以依諾沙星為模板分子，MAA和三氟甲基丙烯酸為功能單體，EDMA為功能單體，偶氮二異戊腈為引發(fā)劑制備分子印跡聚合物。以該聚合物為SPE吸附材料對水樣中ENR藥物進行提取、凈化和富集。實驗結(jié)果顯示，最優(yōu)條件下對不同濃度礦泉水、自來水、河水樣品中ENR的添加回收率為84%～119%（RSD＜7.6%，n=3）；在以該樣品處理方法為基礎(chǔ)建立的3（1，10-鄰二氮菲）-釕（II）/過硫酸銨系統(tǒng)（MISPE-FI-CL）化學(xué)發(fā)光檢測分析中對ENR的最低檢出限為0.27μg/L。

分子印跡聚合物具有的獨特選擇性和親和力與SPE的高效萃取率相結(jié)合，提高了樣品前處理效率和ENR的提取率，能克服樣品體系復(fù)雜（污水、畜禽產(chǎn)品等）、預(yù)處理繁雜等不利因素，提高分析儀器的檢測能力，也為不同樣品前處理的標(biāo)準(zhǔn)化奠定基礎(chǔ)。

2.2 在HPLC中的應(yīng)用

HPLC既能對待測物進行分離，又能對待測物定量分析，關(guān)鍵是選擇合適的色譜柱。目前，該方法多以高純硅膠鍵合的C18、C8、苯基柱為分離柱，以有機溶劑-酸性溶液-離子對試劑為流動相[25]。但是，使用HPLC方法對食品中ENR殘留進行檢測分析之前都需要采用一定方法對樣品提取物進行凈化、富集，以提高檢測的精確度和檢出限。

2008年，Liu H N等[26]以ENR為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合技術(shù)直接在不銹鋼色譜柱（150mm×4.6mm，id）中合成ENR分子印跡聚合物。實驗優(yōu)化了引發(fā)劑、功能單體的量對整體柱中分子印跡聚合物粒徑與孔穴的影響，通過以該整體柱作為HPLC的分離柱對ENR和洛美沙星進行實際分離，研究了整體柱分子印跡聚合物結(jié)構(gòu)與分離效果的關(guān)系，為分子印跡整體柱在HPLC對ENR的檢測奠定了基礎(chǔ)。直接在色譜柱中合成ENR分子印跡聚合物具有制備簡單，操作方便等優(yōu)點，但是該方法模板分子不易洗脫，應(yīng)用過程中會有目標(biāo)物泄露現(xiàn)象。

2011年，Rodríguez E等[27]以ENR為模板分子，采用沉淀聚合方法制備ENR分子印跡聚合物微球。以此分子印跡聚合物為固相萃取材料在線聯(lián)接HPLC檢測水樣中痕量ENR等6種喹諾酮類藥物，ENR分子印跡聚合物在色譜柱的一端對喹諾酮類藥物進行凈化富集，實驗結(jié)果顯示最優(yōu)條件下該方法的回收率為62%～102%（RSD＜6%，n=3），檢出限為1～11ng/L。該方法為在線凈化、富集處理水樣中ENR殘留，提高檢測效率奠定了基礎(chǔ)。

2.3 在傳感器中的應(yīng)用

傳感器由識別元件和信號轉(zhuǎn)換器組成，分子印跡聚合物常以膜或微球的形式結(jié)合在識別元件表面，當(dāng)MIP與印跡分子結(jié)合后能產(chǎn)生與待測物成定量關(guān)系的信號，通過檢測輸出信號來實時定量分析待測物含量，可分為光傳感器、化學(xué)傳感器、質(zhì)量傳感器等。分子印跡傳感器具有較高的靈敏度、較好的選擇性和較低的價格等優(yōu)點，受到科研工作者的廣泛關(guān)注。目前，ENR分子印跡傳感器的研究主要為光學(xué)傳感器，這種傳感器造價低廉，容易操作，應(yīng)用前景廣闊。分子印跡聚合物膜衍射光柵制備過程見圖2。

2011年，Barrios C A等[28]以ENR為模板分子，MAA和甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，ABDV為引發(fā)劑，以SiO2/Si為基礎(chǔ)采用轉(zhuǎn)移微模塑法制備微圖案化ENR分子印跡聚合物膜衍射光柵。實驗結(jié)果顯示，以該衍射光柵為基礎(chǔ)建立仿生光衍射傳感器的衍射效率與目標(biāo)分子ENR的濃度呈正相關(guān)，最優(yōu)條件下該方法的檢出限為18μmol/L。ENR分子印跡光衍射傳感器檢測方法具有快速、成本低、特異性好等優(yōu)點，為該類型傳感器的深入研究及商品化奠定了基礎(chǔ)。

圖2 分子印跡聚合物膜衍射光柵制備過程[28]Fig.2 Representation of the molecular imprinting polymers diffraction grating

2012年，Xuan-Anh T等[29]以ENR為模板分子，MAA為功能單體，HEMA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑合成分子印跡聚合物。以該聚合物為固定小分子基質(zhì)材料建立了熒光偏振（fluorescence polarization）傳感器檢測自來水、牛奶中ENR殘留的快速檢測方法。實驗結(jié)果顯示，最優(yōu)條件下水樣品的最低檢出限為36ng/L，牛奶為0.28μmol/L。該方法簡單、快速，能直接通過結(jié)合在分子印跡聚合物上的ENR的熒光偏振強度對溶液中的待測物定量分析。

2013年，Zdunek J等[30]建立了以分子印跡納米絲為基礎(chǔ)的光學(xué)傳感器檢測ENR抗生素的方法。納米絲傳感器以多孔氧化鋁為納米模制備的共價型ENR表面分子印跡聚合物，檢測時首先將傳感器在含有ENR的乙腈/HEPES緩沖液（100mmol/L，pH7.5，50∶50，v∶v）中孵育20min，然后在10mmol/L Eu3+溶液中孵育一段時間使結(jié)合在分子印跡聚合物表面的ENR與Eu3+形成絡(luò)合物，通過檢測稀土元素Eu3+-ENR絡(luò)合物發(fā)出的熒光強度（λexc=340nm；λem=612nm）測定溶液中待測物ENR的含量。實驗結(jié)果顯示，最優(yōu)條件下該方法的線性范圍為0.53～5μmol/L。該方法具有發(fā)射波長長、發(fā)射普帶窄等特點，適合傳感器的應(yīng)用。

2.4 其他方面的應(yīng)用

2013年，Descalzo A B等[31]建立了核-殼型分子印跡聚合物福斯特能量轉(zhuǎn)移（Forster resonance energy transfer，F(xiàn)RET）熒光檢測ENR含量的檢測方法。福斯特能量轉(zhuǎn)移示意圖見圖3。該方法將Ru（phen）32+發(fā)射供體埋入納米硅球中后為核，然后在硅球外合成厚約7nm的ENR分子印跡聚合物殼，受體為ENR-花青素偶聯(lián)物。實驗優(yōu)化了Ru（phen）32+硅球核及分子印跡聚合物殼的合成條件，建立了仿生競爭熒光檢測方法。實驗結(jié)果顯示，該方法的最低檢測限為2μmol/L。該方法具有快速、簡單、無背景吸收等特點，有望成為熒光免疫分析的替代方法。

圖3 福斯特能量轉(zhuǎn)移示意圖[31]Fig.3 Forster resonance energy transfer

3 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)的儀器法和免疫檢測法是ENR殘留檢測和篩查的常用方法。然而，儀器法通常需要昂貴的實驗儀器和復(fù)雜的樣品前處理程序，不適合現(xiàn)場快速檢測的需要；免疫分析法也易受環(huán)境條件影響產(chǎn)生假陽性結(jié)果。所以，以分子印跡技術(shù)制備的分子印跡聚合物以其優(yōu)良的理化性質(zhì)、簡單的制備方法迅速成為檢測領(lǐng)域研究的熱點。

ENR分子印跡聚合物的研究已制備出可重復(fù)使用、理化性質(zhì)穩(wěn)定的新型樣品前處理材料，為建立統(tǒng)一的樣品前處理技術(shù)奠定基礎(chǔ)；分子印跡整體柱的制備為色譜柱固定性材料的的選擇提供了新方法；分子印跡生物傳感器的研究也為實時、在線檢測樣品中ENR提供可能；仿生熒光免疫分析的探索為尋找生物抗體替代品提供了思路。但是，ENR分子印跡聚合物的研究還有待進一步深入：a.目標(biāo)分子與分子印跡聚合物之間的分子識別機理還僅限于分子之間的相互作用力的研究（如氫鍵、疏水作用力等），更深入的分子識別機理研究還有待研究；b.分子印跡聚合物結(jié)合位點與傳質(zhì)機理認(rèn)識尚淺；c.提高ENR仿生免疫分析方法的特異性、靈敏度和重現(xiàn)性是該方法能否代替?zhèn)鹘y(tǒng)免疫分析的關(guān)鍵，可以通過改進制備ENR分子印跡聚合物的方法，提高分子印跡聚合物水相分子識別能力加以改善。

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Research progress in application of molecular imprinted technique in determination of enrofloxacin

TANG Yi-wei，LI Yi，LAN Jian-xing，WEI Li-qiao，GAO Zi-yuan，ZHANG De-fu，GAO Xue，LI Jian-rong*
（Food Science Research Institute of Bohai University，F(xiàn)ood Safety Key Lab of Liaoning Province，College of Chemistry，Chemical Engineering and Food Safety，Bohai University，Jinzhou 121013，China）

Enrofloxacin（ENR）is a kind of fluoroquinolones which is usually used in the livestock，poultry，and aquatic production to prevent and cure diseases.However ENR residues in food are definitely harmful to health.Molecular imprinted technique（MIT）is widely used in food safety detection because of its simple operation and superior performance.In this article，MIT applied in sample pretreatment techniques，HPLC，sensors，etc，to detect ENR was reviewed based on domestic and foreign bibliography，and the application prospect of MIT was also introduced.

enrofloxacin；molecular imprinted technique；detection method

TS201.6

A

1002-0306（2014）12-0368-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.072

2013－10－14 *通訊聯(lián)系人

湯軼偉（1981-），男，講師，研究方向：食品安全與檢測方法。

國家“十二五”科技支撐計劃（2012BAD29B06）；遼寧省高校重大科技平臺“食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心”與“遼寧省食品安全重點實驗室”開放課題資助項目（LNSAKF2011021）。