《色谱》期刊：基于环糊精的农药吸附剂的研究进展

　　色谱, 2021, 39(2): 173-183

　　DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.08018

　　专论与综述

　　基于环糊精的农药吸附剂的研究进展

　　张金凤, 李萍, 马玖彤, 贾琼*

贾琼

《色谱》青年编委

　　个人简介

　　吉林大学化学学院教授,博士生导师。2003年博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所,2003年至2005年在日本北九州大学从事博士后研究工作。迄今已在Anal Chem, Chem Commun, Nanoscale等期刊上发表150余篇SCI收录论文。

　　长期从事复杂样品分离分析方法研究及应用,围绕复杂样品体系中高丰度干扰背景下的低丰度目标物的选择性富集和高灵敏检测展开了系统深入的研究:

　　(1)高效分离富集材料的开发——制备基于超分子大环化合物、多孔材料等的高效分离富集材料,与质谱、色谱、光谱等检测手段结合,发展生物、食品、环境等复杂样品中的蛋白质、有机污染物、重金属等的分离分析方法；

　　(2)新型荧光探针材料的开发——制备基于纳米簇、多孔材料、插层材料等的荧光探针,并用于环境、生物样品分析,为环境污染监测和疾病诊断等实际应用提供新型高灵敏检测手段。

　　农药是指农业上用于防治病虫害及调节植物生长的化学药剂。农药的使用极大地增加了作物的产量,改善了作物的品质。目前,已报道的农药种类超过40000种,可以按照原料来源、化学结构、加工剂型、用途等对农药分类。其中,按照用途分类,可以分为杀菌剂、杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀线虫剂、杀软体动物剂、除草剂、植物生长调节剂8类。

　　随着农药的大量使用,农药残留所引发的问题越来越多。农药广泛残留于农副产品、水体、土壤等,残留的农药通常具有微量致毒、难生物降解、生物累积等特性,对人类的身体健康以及生态环境安全存在直接或潜在的威胁。检出限低、检测时间短、响应速度快、抗干扰能力强的农药残留检测方法一直是研究的热点,色谱法、光谱法是非常经典的检测方法。但农药残留往往是微量的甚至是痕量的,直接检测效果不佳,在检测前进行分离预富集处理是获得低检出限的有效方法。因此高效的农药富集材料成为研究者们关注的焦点。

　　近年来,研究者们已利用催化法、电化学法、膜分离法、吸附法等方法用来分离富集农药。其中吸附法操作步骤简单,处理过程快速,有机溶剂用量少,且可以富集复杂样品中存在的痕量农药,以达到快速检测、高效去除样品中残留农药的目的,是目前农药富集领域广泛使用的技术。在吸附法中,吸附材料的研究一直是十分活跃的领域,既是吸附分离成败的关键,也是检测痕量农药残留的关键,开发合成过程简单、环保、稳定性高、可重复性高、成本低的吸附剂对于农药的高效检测和吸附具有重要的意义。

　　超分子化合物在吸附领域已经取得了一定进展。环糊精(CD)是超分子化合物的一个分支,是继冠醚之后出现的一类具有空腔的大环化合物。环糊精能够作为主体通过主客体作用形成包合物；另外,还可以通过醚化、酯化、氧化等化学反应对环糊精进行后修饰,以提高其吸附性能。近年来,环糊精在分离预富集领域得到了极高的关注,被广泛报道用作农药的吸附剂。本文基于环糊精吸附剂在农药吸附领域的应用进行综述,并在此基础上对今后的研究加以展望,为其在农药分离富集研究领域的应用提供参考和思路。

　　大纲

　　1 环糊精概述

　　2 环糊精在农药吸附领域的应用

　　2.1 杀菌剂

　　2.2 杀虫剂

　　2.3 除草剂

　　2.4 植物生长调节剂

　　3 总结与展望

　　环糊精对农药的吸附主要通过空腔的主客体作用与农药形成包合物,再利用疏水作用、静电作用、范德华力、氢键作用以及立体效应的协同作用提高吸附富集效果,为痕量农药的检测工作提供了基础。

　　基于环糊精的吸附剂吸附性能好,可重复利用性强,成本低,无二次污染,在农药分离预富集领域具有很好的应用前景。

　　但是仍存在一些弊端,如本文综述的个别吸附剂样品预富集与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务。此外,上述已研发的吸附剂有的降解机理不明确,易造成二次污染。

　　综上,易回收、环境友好的农药吸附剂是目前的主要研究方向。

　　其次,目前样品的预富集与吸附和检测方法的发展是相对独立的工作,检测农药残留的方法一般都需要价格昂贵的仪器,所以开发能够减少工作量、降低成本的联用检测机制是未来极具前景的研究方向。

　　最后,基于环糊精的智能吸附剂的研发也是降低检测残留微量农药的成本、减少残留微量农药危险的一个高效快捷的方法,如研发既能高效吸附又可以根据残留农药浓度响应的用肉眼可观察到颜色变化的智能材料。