孟德欣　孟德悅

【摘 要】 分子印跡技術(shù)以它獨特的特點受到人們的親睞，并將其廣泛應(yīng)用各個領(lǐng)域。本文重點介紹分子印跡技術(shù)，并簡要說明其在食品中的應(yīng)用。并分析目前該技術(shù)存在的缺點和改進方向，為更好地將分子印跡技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】分子印跡技術(shù)；食品；應(yīng)用

分子印跡技術(shù)（molecular imprinting technique，MIT） 也叫分子模板技術(shù)， 是將高分子科學、材料科學、生物化學、化學工程等學科有機結(jié)合在一起，為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點上與模板分子完全匹配的聚合物（即分子印跡聚合物，molecular imprinting polymer ，MIP） 的一種新型實驗制備技術(shù)。 近年來，分子印跡技術(shù)發(fā)展迅速，越來越多的人把分子印跡技術(shù)應(yīng)用到食品中。

1. MIT基本原理

MIT指對特定的目標分子具有高選擇性和特異性識別的聚合物的制備和應(yīng)用技術(shù)。其原理為模板分子與功能單體預聚合后，在引發(fā)劑的作用下和交聯(lián)劑反應(yīng)形成剛性交聯(lián)狀的聚合物，利用洗脫液將模板分子洗脫下來后，在模板分子的原位置可以形成具有特異性識別該分子的識別位點。

根據(jù)形成聚合物形成方式的不同，MIT主要分為共價法、非共價法。由于非共價鍵法的優(yōu)點眾多，因此，非共價結(jié)合型 MIP 技術(shù)已成為近年來分子印跡研究的主要方向。

2. MIPs的制備方法及表征

影響MIPs制備的主要因素有模板分子自身結(jié)構(gòu)，功能單體、交聯(lián)劑、溶劑、引發(fā)劑等的選擇等。

2.1模板分子

一般地，分子中含強極性基團的化合物易于制備高效能的 MIP。由于氫鍵具有飽和性和方向性，化學鍵作用較強，如含有氨基、羥基、羰基等基團的印跡分子，相對較易與功能單體間形成氫鍵，更易制備選擇性高和親和性強的 MIP。

2.2功能單體

功能單體的選擇對于分子印跡聚合物的吸附性能有很大影響，功能單體的選擇取決于與模板分子的作用方式。識別印跡聚合物的方式主要有共價鍵和非共價鍵法，因此首先根據(jù)不同的制備方式選擇相應(yīng)的功能單體。而對于有些結(jié)構(gòu)比較特殊的模板分子還可以考慮使用雙功能單體或多種功能單體，因為多種功能單體可以形成多種類型的結(jié)合位點，能夠提高聚合物對模板分子的識別作用。

2.3交聯(lián)劑的選擇

交聯(lián)劑的種類有限，既要使生成的印跡聚合物具有一定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的結(jié)合位點，又要求分子印跡聚合物的交聯(lián)度很高（70～90%）。因此，由于預聚合溶液中交聯(lián)劑的溶解性，減少了對于交聯(lián)劑種類和濃度的選擇。目前應(yīng)用比較多的交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TRIM）。

2.4溶劑的選擇

溶劑的選擇在分子印跡制備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對分子間的作用力和 MIP 的形態(tài)影響很大，且起著致孔劑的作用。通常選擇的溶劑要具備以下條件：（1）能夠溶解模板分子和功能單體；（2）能夠形成大的流通孔；（3）對模板分子與功能單體之間的相互作用干擾盡量小。一般根據(jù)印跡分子與功能單體間可能的作用力類型選擇適宜極性的溶劑。

2.5引發(fā)劑的選擇

在分子印跡聚合反應(yīng)中多為自由基引發(fā)反應(yīng)，因此在反應(yīng)時需加入引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。其中油溶性反應(yīng)的引發(fā)劑有偶氮二異丁腈（AIBN）和過氧化苯甲酰（BPO）等；水溶性反應(yīng)的引發(fā)劑為過硫酸鉀（K2S2O8）和過硫酸鈉（Na2S2O8）等。

2.6 MIPs 的制備方法

分子印跡技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)形成了許多成熟的制備方法。MIP 比較常見的制備方法有本體聚合、乳液聚合、沉淀聚合、懸浮聚合等。隨著科技的發(fā)展以及分子印跡技術(shù)研究的深入，出現(xiàn)了一些新型的分子印跡技術(shù)的研究方法。例如表面印跡技術(shù)、磁性納米材料、膜材料、以及各種新型印跡載體等。

2.7分子印跡聚合物的表征

目前，MIPs的表征手段主要沿用了固體聚合物的表征方法，表1分別從形貌表征、化學表征、識別行為和性能表征等幾個方面對MIPs的表征技術(shù)和表征目的進行了總結(jié)。

3.MIT在食品中的應(yīng)用

隨著人們生活質(zhì)量和對食品安全衛(wèi)生要求的提高，動物源食品中藥物殘留問題已成為社會關(guān)注的焦點，它不僅危害消費者，也影響我國肉食品出口。因此在控制食品安全方面，迫切需要發(fā)展高選擇性、高靈敏度的食品安全分析。分子印跡聚合物的特異親和力和選擇性等特點使其在食品領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。

呂運開等以氟苯尼考為模板分子，甲基丙烯酸為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，用乳液-懸浮聚合法制備分子印跡聚合物微球。將制備的微球用于固相萃取，建立酰胺醇類抗生素的在線固相萃取-高效液相色譜檢測方法，優(yōu)化在線萃取條件及影響因素。在最佳條件下，分離檢測了牛奶中的酰胺醇類藥物，實現(xiàn)了有效地凈化，其加標回收率為80.6%～96.7%，檢出限為6.8～27.8g/kg。

荊濤等[3]建立了一種分子印跡固相萃取-液相色譜聯(lián)用技術(shù)（online MISPE-HPLC）來檢測食品樣品中痕量四環(huán)素類抗生素。該研究分別采用土霉素、四環(huán)素、金霉素和強力霉素為模板分子，制備了四種分子印跡聚合物，進行了模板分子的選擇對印跡效果影響的初步機制研究。在此基礎(chǔ)上，以土霉素和金霉素為模板分子，制備了一種雙模板分子印跡聚合物，其對四環(huán)素一族均表現(xiàn)出極高的吸附容量和選擇性， 系統(tǒng)研究了其分子識別機制。隨后，以此聚合物作為固相萃取吸附劑與液相色譜儀聯(lián)用，建立了一種快速、靈敏、高效的自動化在線分析系統(tǒng)，用于食品樣品中四環(huán)素類抗生素的殘留檢測。

Zhang 等[4]以三聚氰胺為模板，甲基丙烯酸為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑，通過表面印跡技術(shù)合成了一種基于多壁碳納米管（CNT）的新型復合印跡材料（MIP/CNT）。用掃描電子顯微鏡（SEM）對 MIP/CNT 表面結(jié)構(gòu)進行表征。以吸附動力學及 Scatchard 吸附模型評估其吸附過程。結(jié)果表明該 MIP/CNT 吸附劑對三聚氰胺呈現(xiàn)出迅速的動態(tài)吸附平衡及高吸附容量（79.9μmol/g）。將此MIP/CNT 作為吸附劑，建立在線 SPE-HPLC 檢測方法，用于動物飼料和奶粉中三聚氰胺的檢測。富集因子為 563，檢出限（S/N=3）為 0.3 μg/L，定量限（S/N=10）為 4.5μg/L。

4.總結(jié)與展望

本文介紹了分子印跡技術(shù)及其在食品中的應(yīng)用。分子印跡技術(shù)近年來得以飛速發(fā)展，在食品分析樣品前處理中更是應(yīng)用頗多。但還有許多解決的問題，比如受目前合成技術(shù)的局限，分子印跡聚合物存在一定非選擇性吸附；在分子印跡過程中，若模板分子洗脫不夠完全，MIPs在后續(xù)的實驗過程中會出現(xiàn)模板滲漏進而對定量分析造成干擾；在選擇模板分子時，親水性大分子難以印跡等等。同時分子印跡在線檢測需要對儀器進行改裝，設(shè)備較復雜。相信隨著生物技術(shù)、電子技術(shù)、合成手段和化學改性手段等技術(shù)的迅猛發(fā)展，分子印跡技術(shù)的應(yīng)用會日益完善，應(yīng)用范圍也將更加廣泛。

【參考文獻】

[1]鄭平，姚劍，徐業(yè)平.分子印跡固相萃取技術(shù)及其在食品安全分析中的應(yīng)用[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2011： 1-92

[2]呂運開，張婧琦，王曉虎，李攀，劉曉輝.基于分子印跡聚合物微球的在線固相萃取-液相色譜聯(lián)用技術(shù)測定牛奶中酰胺醇類藥物殘留[J].食品科學，2013

[3]荊濤.基于新型分子印跡復合材料的快速檢測技術(shù)在環(huán)境醫(yī)學中的應(yīng)用研究[D].武漢：華中科技大學，2011

[4] Zhang HB， Zhang ZH， Hu YF， et al.Synthesis of a Novel Com-posite Imprinted Material Based on Multiwalled Carbon Nano-tubes as a Selective Melamine Absorbent[J]. J Agric Food Chem， 2011， 59（4）： 1063.1071