PCN-222 metal - cadru organic un sorbent selectiv și extrem de eficient pentru extracția
Abstract
Introducere
Aspartamul (ASP; N-L-a-aspartil-1-fenilalanina-1-metil ester), un îndulcitor artificial, este utilizat în principal în alimente, băuturi răcoritoare, produse dietetice și fructe conservate pentru a crește calitatea produsului și termenul de valabilitate [1]. Există câțiva martori care susțin că există o relație între aportul de ASP și probleme de sănătate dăunătoare, cum ar fi obezitatea, cariile dentare, carcinogenitatea, riscul problemelor neurologice de apariție a tumorilor cerebrale și leucemia [2, 3]. Prin urmare, este necesar să se dezvolte o metodă analitică rapidă, simplă și sensibilă pentru detectarea ASP în produsele alimentare. Potrivit Organizației comune pentru alimentație și agricultură, Organizației Mondiale a Sănătății și Comitetului de experți în aditivi alimentari, valoarea zilnică admisibilă a ASP este între 0 și 40 mg/kg de masă corporală pe zi [4].
Spectroscopia (spectrofotometrie, colorimetrie și chemiluminiscență) [5,6,7], tehnici electrochimice [8] și cromatografie [9] sunt cele mai importante metodologii analitice care au fost dezvoltate pentru determinarea ASP. Dintre acestea, cromatografia lichidă de înaltă performanță (HPLC) este cea mai comună tehnică aplicată pentru determinarea îndulcitorilor, inclusiv ASP; dar această metodă suferă de solvenți organici foarte toxici, timp îndelungat de analiză și costuri ridicate.
Spectrofotometria este o tehnică obișnuită atractivă, cu avantaje, inclusiv precizie ridicată, precizie ridicată și costuri reduse de analiză [10], care este adecvată pentru determinarea multor compuși organici și anorganici. Principalele dezavantaje asociate cu această tehnică sunt lipsa de selectivitate și fezabilitatea detectării concentrațiilor scăzute de analiți [11]. Aceste probleme pot fi depășite prin aplicarea unei tehnici adecvate de extracție înainte de efectuarea spectrofotometriei.
Extracția în fază solidă (SPE) este una dintre cele mai importante metode de preparare a probelor care a fost aplicată pe scară largă în acest scop pentru separarea și preconcentrarea aditivilor alimentari și a îndulcitorilor artificiali într-o mare varietate de matrice de probe [12]. Avantajele acestei metode includ selectivitate ridicată, recuperare ridicată, bună reproductibilitate, susceptibilă de automatizare și cerințe scăzute de solvenți organici [13, 14]. În SPE, absorbantul este cea mai importantă parte care afectează în mod direct acuratețea, selectivitatea și sensibilitatea extracției și multe cercetări sunt axate pe îmbunătățirea sorbanților SPE [15].
Prin urmare, am decis să pregătim, să caracterizăm și să aplicăm PCN-222 (Fe) MOF ca sorbent pentru SPE a aspartamului, o moleculă de grup funcțional care conține acid carboxilic, din probe cu diferite matrice. Factorii experimentali care afectează extracția au fost studiați și optimizați.
Experimental
Produse chimice
Toți reactivii au fost de calitate analitică și utilizați fără purificare suplimentară. Clorură de zirconiu (IV) (ZrCl4), 4-formilbenzoat de metil (C9H8O3), pirol (C4H5N), acid benzoic (C7H6O2), clorură de fier (II) tetrahidrat (FeCl2 · 4H2O), acid propionic (C3H8O2) Clororman, metanol (CH4O), glucoză, zaharoză, fructoză, ascorbat de sodiu, ciclamat, acid clorhidric (HCl), N, N-dimetilformamida (DMF), hidroxidul de sodiu (NaOH) și tetrahidrofuranul (THF) au fost obținute de la Sigma-Aldrich Chemical Company (MO, SUA). Aspartamul de tip reactiv a fost obținut de la Merck KGaA (Darmstadt, Germania). Apa Milli-Q® (Merck-Millipore, MA, SUA) (18,3 MΩ cm -1) a fost utilizată pe parcursul tuturor experimentelor. S-a preparat o soluție standard de aspartam (1000 mg L -1) dizolvând 1,0000 g din acesta în 1000 ml de apă distilată. Soluțiile standard de lucru au fost preparate prin diluții seriale ale soluției stoc înainte de analiză.
Instrumentaţie
Sinteza MOF PCN-222 (Fe)
PCN-222 (Fe) MOF a fost sintetizat prin sinteză în cinci pași din disponibilitate comercială pe baza unei proceduri raportate anterior prin sinteză în cinci pași [26, 27].
Procedura de extragere în fază solidă
A fost efectuată o metodă SPE discontinuă pentru extracția ASP utilizând PCN-222 (Fe) MOF ca sorbent. 250,0 ml de soluție de probă au fost transferați într-un pahar și pH-ul său a fost ajustat la 6,0 folosind adăugarea prin picurare a soluției NaOH 0,1 M sau HCI 0,1 M. S-a adăugat adsorbant de 7 mg la soluție și a fost agitat pe un agitator (200 rmp, 10 min) apoi centrifugat la 4000 rpm timp de 8 min. Faza apoasă a fost complet aruncată. S-au adăugat 700 uL soluție de etanol-HCI (99: 1 v/v) la solid și s-au șocat din nou pe un agitator (200 rmp, 15 min). În cele din urmă, PCN-222 (Fe) MOF a fost separat de soluție prin centrifugare la 4000 rpm timp de 8 min și concentrația ASP în eluare a fost determinată prin spectrofotometrie UV - Vis împotriva unei semifabricate preparate cu același procedeu.
rezultate si discutii
Caracterizări ale PCN-222 (Fe) MOF
Modelul de difracție cu raze X în pulbere (PXRD) al MOF PCN-222 (Fe) preparat este prezentat în Fig. 1. Se poate observa că modelul este similar cu rapoartele anterioare [26, 27]. Vârfurile intensive la 2θ = 2.5, 4.9, 6.6, 7.1 și 9.9º sunt legate de reflexiile (1 0 0), (2 0 0), (2 -1 1), (2 0 1), (4 0 0) și (4 -2 1), respectiv (CCDC nr. 893.545) [22, 27].
Modelul PXRD al MOF PCN-222 (Fe) sintetizat
Spectrul în infraroșu transformat Fourier (FTIR) al PCN-222 (Fe) MOF este prezentat în Fig. 2. Vârfurile în jurul valorii de 1691 și 1417 cm -1 sunt atribuite vibrațiilor puternice de întindere a legăturilor -COO (asimetrice) și -COO (simetrice) ale grupurilor carboxilate. Vârfurile la aproximativ 1570, 650 și 712 cm -1 se datorează îndoirii în afara planului a C-Hs a inelelor fenilice [29]. După absorbția ASP, intensitatea maximă la 1700 cm -1 și 1570 cm -1 a scăzut și a condus la o deplasare către un număr de unde mai mic.
Spectrul FT-IR al PCN-222 (Fe) și PCN-222 (Fe) -ASP
Porozitatea MOF-ului preparat a fost măsurată prin experimente de adsorbție-desorbție a azotului la 77 K. Izoterma tipică IV și o suprafață Brunauer-Emmett-Teller (BET) de 1650 m 2 g -1 au fost obținute atunci când procedura de activare a fost aplicat (Fig. 3). Simularea teoriei funcționale a densității absorbției N2 a arătat că MOF nominal are două tipuri de pori, cu dimensiuni de