类型a：学术研究报告

作者及机构
本研究由Dan Zheng（第一作者）、Xizhou Hu（共同第一作者）等合作完成，主要来自湖北省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所/湖北省农产品营养品质与安全重点实验室（中国武汉），合作单位包括武汉海关技术中心（中国武汉）和武汉大学化学系（中国武汉）。论文发表于《Food Chemistry》第374卷（2022年），文章编号131761，2021年12月2日在线发表。

学术背景
本研究属于食品化学与农药残留分析领域，聚焦于食用植物油中苯并咪唑类杀菌剂（benzimidazole fungicides）多菌灵（carbendazim, CBZ）和噻菌灵（thiabendazole, TBZ）的高效检测。背景知识显示：
1. 实际需求：中国是全球油菜和花生主产区，但真菌病害（如花生茎腐病、油菜菌核病）导致作物减产50%以上。苯并咪唑类杀菌剂（如CBZ和TBZ）通过抑制真菌微管蛋白聚合发挥作用，但其对人体细胞同样具有毒性。尽管中国GB 2763-2021规定了油料作物中CBZ的最大残留限量（MRLs, 0.1–0.2 mg/kg），但食用植物油中尚无相关标准。
2. 技术瓶颈：传统检测方法（如QuEChERS、固相萃取SPE）针对高脂基质（如植物油）的净化效率低，且步骤繁琐。

研究目标
开发一种基于磁性花状镍-氧化镍复合材料（flowerlike Ni–NiO composite）的磁固相萃取（Magnetic Solid-Phase Extraction, MSPE）方法，结合超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS），实现植物油中CBZ和TBZ的高选择性、高灵敏度检测。

研究流程
1. 材料合成与表征
- 合成方法：通过水-DMF混合溶剂热法（solvothermal process）制备花状Ni-NiO复合材料，经400℃煅烧1.5小时获得最终产物。
- 表征技术：扫描电镜（SEM）显示材料为5 μm的微球结构，由垂直排列的纳米片组成；氮气吸附-脱附实验测得比表面积103.7 m²/g，孔径分布2–90 nm（主峰17.2 nm）；X射线光电子能谱（XPS）证实Ni²⁺和Ni⁰共存；振动样品磁强计（VSM）显示饱和磁化强度为4.5 emu/g，具备超顺磁性。

1. MSPE条件优化

   • 吸附机制：Ni²⁰与苯并咪唑的供电子咪唑基团（imidazole group）可逆配位作用。
     
   • 关键参数：
     
     • 洗脱条件：3%氨水的丙酮溶液（5 mL）可完全解吸目标物（回收率>89%）。
       
     • 吸附剂用量：20 mg即可达到吸附平衡。
       
     • 样品处理：0.1 g油样用2 mL正己烷稀释，涡旋2分钟完成萃取。
       
     • 洗涤溶剂：乙酸乙酯有效去除脂质干扰（GC-MS验证）。
       
   • 吸附动力学：符合准二级动力学模型（R²>0.999），CBZ和TBZ的吸附容量分别为226.2 mg/g和196.1 mg/g。
     

2. LC-MS/MS分析优化

   • 色谱条件：Acquity UPLC® BEH C18柱（100×2.1 mm, 1.7 μm），流动相为乙腈（A）-2 mmol/L乙酸铵水溶液（B），梯度洗脱（1.5分钟内完成分离）。
     
   • 质谱参数：正离子模式（ESI⁺），多反应监测（MRM），CBZ（m/z 192.0→160.0/132.0）和TBZ（m/z 202.0→131.0/175.0）的碰撞能量优化至最高灵敏度。
     

3. 方法验证

   • 特异性：空白油样无干扰峰（图4）。
     
   • 线性与灵敏度：CBZ和TBZ的线性范围0.005–0.5 mg/kg（R²>0.9949），检出限（LOD）0.001 mg/kg，定量限（LOQ）0.003 mg/kg。
     
   • 准确度与精密度：加标回收率89.3–110.7%，日内/日间相对标准偏差（RSD）<11.3%（表2）。
     
   • 基质效应：五种植物油中基质效应（ME）均<±20%，表明净化效果良好（表1）。
     

主要结果
1. 材料性能：Ni-NiO复合材料的高比表面积和磁性使其兼具高效吸附与快速分离能力（图1a）。
2. 方法优势：相比QuEChERS（需20分钟以上），MSPE仅需10分钟，且LOQ低于多数文献报道（表S6）。
3. 实际应用：15种市售植物油（菜籽油、花生油等）检测未检出目标物，加标回收率79.6–105.3%（RSD<9.8%）。

结论与价值
1. 科学价值：首次阐明Ni²⁰与苯并咪唑的配位吸附机制，为磁性材料设计提供新思路。
2. 应用价值：建立了一种快速、高选择性的植物油农药残留检测方法，适用于市场监管。
3. 扩展潜力：该方法可推广至其他含咪唑基团化合物的分析。

研究亮点
1. 材料创新：花状Ni-NiO复合材料兼具高吸附容量（>196 mg/g）和超顺磁性。
2. 方法简化：直接萃取油样，无需复杂净化步骤。
3. 性能优越：灵敏度（LOD 0.001 mg/kg）和通量（1.5分钟/样）显著优于传统方法。

其他价值
- 通过GC-MS和LC-QTOF验证了MSPE的净化效率（图S7, S9），凸显其抗基质干扰能力。
- 材料可重复使用5次（RSD<6.2%），批间重现性好（RSD<11.5%）。