金属有机骨架及其复合材料在食品安全检测中的应用

李宏强，王宏博，席 斌，何晓娜，高雅琴

(1.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所,兰州 730050;2.农业部畜产品质量安全风险评估实验室,兰州 730050)

食品安全与人类生活息息相关。食品被污染后,不仅会威胁食用者的身体健康,还会损害社会经济以及生态环境。食品中污染物主要包括农兽药、非法添加物、重金属离子、有机污染物和微生物毒素等。为了更好地控制和检测食品中残留的污染物,各国制定了相关污染物的最大残留限量标准,用以指导消费和分析检测。目前常用的检测方法包括高效液相色谱-串联质谱法、气相色谱-串联质谱法、酶联免疫分析法、电感耦合等离子体质谱法、毛细管电泳法等,具有检测范围宽、精度高、针对性强等优点。但这些方法都会用到一些有毒有害的化学试剂,且存在前处理过程复杂、耗时长、需要大型精密仪器等缺点,极大地限制了其在食品安全快速筛查及在线检测方面的应用。因此,高效、便捷、快速的食品安全检测方法的开发显得非常重要。

金属有机骨架材料(MOFs)又被称为多孔配位聚合物(PCPs)[1],是一类由金属离子与有机配体通过自组装作用形成的周期性网络结构的晶体多孔材料(图1),与其他传统多孔材料如活性炭、硅胶、分子筛等相比,金属离子与有机配体之间独特的配位结构使其具有更多独特的理化性能[2],如比表面积高、微孔率可调、热稳定性好、骨架密度低等,在食品安全检测中具有良好的应用前景。然而,目前相关综述较少,白蕾等[3]虽然对MOFs及其复合材料在食品和水样中痕量有害物质检测中的应用进展进行了综述,并将相应的研究工作进行分类,但其研究多侧重于MOFs及其复合材料作为新型固相萃取材料在有害物质预处理中的应用。鉴于此,本工作系统综述了MOFs及其复合材料在食品中农兽药残留、非法添加物、重金属离子、毒性有机物及微生物毒素检测中的应用,包括其作为传感材料在传感器中的应用和作为前处理材料在色谱法前处理中的应用,并对其在食品安全检测中的应用前景进行了总结与展望。

图1 MOFs简易形成示意[2]Fig.1 Illustration of simple formation of MOFs[2]

1 MOFs及其复合材料的概述

MOFs的概念最早是由YAGHI 等[4]在1995年提出,由于其有序的多孔结构和可调的理化性能,在分离分析[5-6]、催化[7]、传感检测[8-9]和生物医药[10-11]等诸多领域得到应用。目前,按照命名、组分单元以及合成方法不同,可以将MOFs分为网状金属有机骨架材料(IRMOFs)、孔/通道式骨架材料(PCNs)、类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)和莱瓦希尔骨架材料(MILs)[2]。随着MOFs合成与表征方面的技术进步,出现了一些新命名的MOFs:UIO(University of Oslo)[5]、CPL(Coordination Pillared-layer)[12]和HKUST(Hong Kong University of Science and Technology)[13]。然而,单一MOFs材料会存在一些问题,在一定程度上限制了其应用潜力的发挥。如一些MOFs因金属离子与有机配体间的配位键不稳定,其化学稳定性较差,在酸/碱性溶液或水溶液中容易塌陷;常规方法合成的MOFs为粉末状态,机械强度低。

将MOFs与一系列功能材料结合制备MOFs复合材料,既可以保留MOFs本身的优良性能,又能结合其他功能材料的特性,进而改善其缺点[14]。目前,常把MOFs与离子液体(ILs)、量子点、石墨烯或磁性纳米粒子(MNPs)等功能材料结合。比如,由MNPs和MOFs结合而成的磁性骨架复合材料(MFCs)具有易分离、可定位的特性[15-16];将结构和功能可调控的离子液体(ILs)和多孔MOFs结合,能形成结构多变、种类多样的MOFs复合材料,可产生新的作用位点和特性,是一种极具潜力的复合材料[17]。因此,对MOFs进行功能化修饰制备复合材料,是改善MOFs稳定性的有效途径。

2 MOFs及其复合材料在食品安全检测中的应用

2.1 农药残留

MOFs作为一种涉及多学科的新型材料,可直接用作传感器或色谱法中的样品前处理材料,用于检测食品中的农药残留,可以提高方法灵敏度、降低成本,使操作过程更加简单、快速。MAO 等[5]合成了一种可用作样品前处理吸附剂的锆基金属有机骨架材料(UiO-66),并结合分散固相萃取(d-SPE)法用于蔬菜中联苯菊酯、氯菊酯、氰戊菊酯、三唑磷、对硫磷和水胺硫磷残留量的测定。和传统吸附剂相比,UiO-66多孔材料具有孔道筛分作用,可直接将蔬菜基质中大部分杂质排阻在外;UiO-66与农药间具有较好的相互作用力,可实现对农药的选择性富集和释放,使蔬菜中痕量农药被高效检测,大大降低了基质干扰。除此之外,吸附剂UiO-66 具有良好的可重复利用性和稳定性,农药的回收率在材料使用第1,20 次后没有显著性差异,检出限为0.4～2.0 ng·g－1,回收率为60.9%～117.5%。磁 性MOFs具有独特的磁分离能力,使吸附剂的分离与回收变得更加便捷,加快了分析处理过程。将Fe3O4功能化内核和MOFs外壳层有效结合,可以实现多组分协同作用,甚至获得新的理化性质。ZHANG 等[6]通过控制反应温度并在Fe3O4表面修饰引发剂,使有机配体和金属离子能在Fe3O4表面进行自组装,合成了Fe3O4＠MIL-100(Fe),将其作为磁性固相萃取(MSPE)中的吸附剂,借助附二极管阵列检测器的高效液相色谱法(DAD-HPLC)检测环境水样、大米样品中的苯脲类除草剂。通过理论计算和分子模型的构建,推断出Fe3O4＠MIL-100(Fe)与分析物间存在范德华力、氢键和电子供体-受体相互作用力。在环境水样中,苯脲类除草剂的检出限(3S/N)为0.037～0.166μg·L－1,相关系数(R2)为0.999 0～0.999 5;在大米样品中,苯脲类除草剂的检出限为0.127～0.254 ng·g－1,相关系数(R2)为0.998 6～0.999 2。ILs是一类由有机阳离子与有机/无机阴离子构成的非分子型溶剂。将ILs负载到MOFs中构建的ILs/MOFs复合材料,既具有MOFs的多孔、有序结构以及孔隙功能可调节的特点,又兼具ILs独特的双重结构和热稳定性高等特点,可以克服一些MOFs(如MOF-5)在含水体系中易分解、电导率低的不足[17]。HUANG等[18]通过在磁性类沸石咪唑酯骨架(Fe3O4/ZIF-8)表面固定ILs,制备了一种高效的磁性吸附剂Fe3O4/ZIF-8/IL,并以磁性固相萃取与气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)相结合的方法检测茶叶中4种拟除虫菊酯。表征结果显示,该复合材料具有高磁 性(59.0 emu·g－1)、较大的比表面积(104 m2·g－1)和孔体积(0.68 cm3·g－1),在最优试验条件下,4种拟除虫菊酯的检出限为0.006 5～0.101 7μg·L－1,回收率为72.1%～98.1%。可将该方法推广应用到其他ILs改性的MOFs中,用于饮料中多种有机污染物或残留农药的富集和测定。

传感器主要通过物理吸附或吸收周围大气中的水分子,使其中传感材料的电学性质(阻抗和电容)发生变化,进而实现分析物检测。MOFs既能传导信号又能吸附小分子,其可调的孔隙大小和超高的比表面积可提高对外界信号的选择性及灵敏度[19],在传感行业应用广泛。XU 等[8]以羧甲基纤维素气凝胶为柔性主体材料,碳量子点(CDs)和稀土金属有机骨架材料(Eu MOFs)作为两个荧光中心研制了一种多信号可穿戴手套式荧光传感器,对食品中毒死蜱(CP)进行检测。Eu MOFs和CDs对CP 有不同荧光响应,CP与Eu MOFs的有机配体竞争吸收光源能量,降低能量从配体转移到Eu3＋的概率,从而猝灭Eu3＋的荧光,Eu3＋的发光强度随CP含量增加而逐渐降低,而CDs的发光强度不受影响。该传感器的检测范围为5～40 μmol·L－1,检出限为89 nmol·L－1,且方法方便、可靠、响应快速(30 s),可实现肉眼检测。与传统的表面增强拉曼光谱(SERS)基底相比,MOFs与金或银纳米粒子相结合形成的复合基底在目标分子的检测选择性、吸附能力、稳定性方面均具有较大优势。XUAN 等[20]采用溶剂热法制备了肌醇六磷酸(IP6)改性的MOFs,然后原位还原由IP6抓取的Ag＋和Au3＋,最终合成了一种高稳定性的Ag-Au-IP6-Mil-101(Fe)。Ag-Au-IP6-Mil-101(Fe)作为SERS基底可实现对果汁中噻菌灵的快速检测,线性范围为1.5～75 mg·L－1,相关系数(R2)为0.986 0,检出限为50μg·L－1。此外,Ag-Au-IP6-Mil-101(Fe)具有类过氧化物酶活性,能在短时间内降解有机染料。

2.2 兽药残留

兽药作为治疗感染、控制寄生虫病及帮助减轻患病或受伤动物疼痛和感染的药物,在畜牧业中被广泛使用。在畜禽养殖过程中大量使用的兽药,可能在动物源性食品(肉、奶、蛋和蜂蜜)中产生残留,一旦进入环境,将会导致较强的残留持久性,使环境中的细菌产生耐药性,严重威胁人类健康和生态环境安全。目前,研究人员已将MOFs与检测技术、样品前处理技术相结合,形成多种高效、灵敏检测兽药残留污染物的方法。卢定坤[21]合成了4种功能化MOFs材料ZIF-8、Cu(BTC)、UiO-66以及UiO-66-NH2,通过研究其分散固相微萃取(SPME)大环内酯类抗生素(MACs)的性能,结合红外光谱法、Zeta电位法等表征结果,探究4种MOFs吸附剂与MACs间的作用机制。结果表明,氢键和静电作用力可以加强ZIF-8与MACs间的相互作用,有效提高MACs的萃取效率。通过基于ZIF-8 的SPME与DAD-HPLC 结合的方法,实现了环境样品中MACs的富集检测,检出限为1.7～3.7μg·L－1,回收率为83.3%～107.9%,测定值的相对标准偏差(RSD)为3.3%～9.2%。徐曦[22]开发了基于Fe3O4＠ZIF-8为吸附剂的MSPE 法,通过优化洗脱剂类型及体积、吸附时间、吸附剂用量及溶液酸度等影响因素,成功萃取羊肉中7种磺胺。因磺胺与吸附剂间存在π-π 作用、疏水相互作用与氢键作用,Fe3O4＠ZIF-8的孔径与磺胺具有优异的匹配作用,促进了磺胺的富集。Fe3O4＠ZIF-8的吸附效果优于C18与N-丙基乙二胺(PSA),且吸附剂用量少,所得兽药标准曲线的相关系数(R2)均大于0.99,检出限为0.08～1.97μg·kg－1,回收率为86.9%～97.5%,在磁分离作用下,6 min内即完成一次MPSE,显著提高了萃取效率与检测方法的灵敏度,实现了羊肉样品中磺胺残留的快速筛查与定量。LU 等[23]通过引入多巴胺功能化的Fe3O4,实现了Zr-MOFs的受控生长,调节了材料的带电性质,结合羧基功能化离子液体(IL-COOH),成功制备了新型功能化的多元磁性复合材料IL-COOH/Fe3O4＠UiO-67-bpydc,并用于氟喹诺酮类抗生素(FQs)的检测。由于该复合材料和FQs间存在静电、氢键、π-π和路易斯酸碱作用力,与其他IL-COOH/Fe3O4＠Zr-MOFs相比,该复合材料对FQs的萃取吸附性能更好,最大吸附载量为438.5 mg·g－1。基于IL-COOH/Fe3O4＠UiO-67-bpydc的磁固相萃取-高效液相色谱法,实现了对环境水样中7 种痕量FQs的快速、便捷、高效地预富集与灵敏地检测,方法的检 出限为0.01～0.02 μg·L－1,回收率 为90.0%～110.0%,测定值的RSD 为1.3%～9.6%。

传感器具有检测快速、选择性高等优点,已用于兽药残留的现场检测。MOFs 作为一种光谱探针[24],可有效增强荧光物质的发射活性,选择性富集分析物,放大传感信号。QIN 等[9]在水/溶剂热和离子热结合的条件下由1-丁基-3-甲基咪唑溴化物和对三联苯合成了一种Zn-MOF,该复合材料在水和碱溶液中表现出良好的化学稳定性,可用于荧光法检测水生系统中的抗生素和硝基芳香族炸药。在含量较低的情况下,该材料依旧对分析物表现出较高的猝灭效应,猝灭机理为激发态MOFs和吸附在ILs表面上的缺电子分析物之间产生了光诱导电子转移和荧光共振能量转移。YANG 等[25]建立了一种基于UiO-66对水生环境中含量较低的盐酸克伦特罗的选择性传感检测和去除方法,由于UiO-66具有大的比表面积(1 461 cm2·g－1)和稳定的光学性质,其与盐酸克伦特罗结合后,其荧光强度被猝灭88%。在60 min内,UiO-66即可达到对盐酸克伦特罗的吸附平衡,吸附效率在80%以上。结果表明,该方法的线性检测范围为4.0～40μg·L－1,检出限为0.17μmol·L－1,可为农兽药以及抗生素的吸附和检测提供新思路。

2.3 非法添加物

由不良商家使用非法食品添加剂(塑化剂、三聚氰胺、着色剂等)造成的食品安全事故层出不穷。MOFs及其复合材料由于具有独特的理化性质在非法食品添加剂痕量检测中具有很大优势。张洪源[26]通过控制反应温度并且在Fe3O4表面修饰引发剂,使MOFs能在Fe3O4表面自组装,合成了Fe3O4＠MIL-100(Fe),将其作为MSPE 中的磁性吸附剂。借助DAD-HPLC对辣椒酱中的苏丹染料Ⅰ～Ⅳ进行检测,只需7.5 min即可完成苏丹染料的富集与洗脱。在5～5 000 ng·g－1内建立4种苏丹染料的标准曲线,线性良好(R2为0.998 4～0.999 7),检出限较低(0.215～0.450 ng·g－1)。在色谱检测中,固定相的选择非常重要。MOFs由于本身结构的独特性使其在色谱固定相中展现出良好的应用潜力,如HKUST-1、ZIF-8、MIL-47、MIL-53、MIL-100、MOF-5和UiO-66等已被用作正相或反相高效液相色谱固定相[27-32],用于分离非/弱极性化合物。但其在极性化合物的分离应用上报道较少。DAI等[33]以1,3-双(4-羧丁基)咪唑溴化物为有机配体,制备了一种能在亲水作用模式下使用的MOFs修饰的SiO2核壳微球的高效液相色谱固定相。与传统的氨基硅胶柱相比,该固定相可在8 min内完成对酰胺、维生素、核酸碱基和核苷等多种物质的分离。此外,还可用于婴儿奶粉中非法添加的三聚氰胺的检测,表明该新型固定相在极性化合物的高选择性分离中具有良好的应用前景。

与目前报道的其他检测方法相比,离子迁移谱(IMS)具有检测快速、便携等优势,已用于食品污染物的现场快速筛查。孙堂强[34]开发了基于UiO-66修饰的玻璃布吸附萃取与IMS联用的方法(Glass-Fabric＠UiO-66-CD-IMS),并用于减肥保健品中的茶碱、咖啡因、大黄素等3种非法添加物的筛查。通过溶剂热生长法,在活化的玻璃布表面原位修饰了UiO-66膜。表征结果显示,UiO-66膜具有微孔结构,比表面积可达802.332 m2·g－1。通过研究3种非法添加物在IMS中的出峰规律和其响应值的变化,探索了萃取溶液酸度、离子强度、搅拌速率、洗脱时间、萃取温度、萃取时间等因素对萃取效率影响。在最佳条件下,与聚二甲氧基硅氧烷(PDMS)涂层相比,所制备材料对3种非法添加物有更高的萃取效率。该检测方法所得的回收率为88.0%～118.1%,测定值的RSD 为0.7%～16.0%,检出限为10μg·L－1。通过超高效液相色谱-串联质谱法(UHPLC-MS/MS)对该方法进行验证,回收率和精密度基本一致,说明Glass Fabric＠UiO-66-CDIMS在保健品的现场筛查和检测中具有潜在的应用价值。

2.4 有毒有害物质

2.4.1 重金属离子和有机污染物

重金属离子容易引起人体慢性中毒,危害健康,如Hg2＋可以很容易地通过农作物和水进入人类食物链,长期食用受汞污染的食物可导致一系列慢性汞中毒症状,对身体造成不可逆转的损害,甚至死亡。因此,对食品和水生生态系统中重金属离子的监测至关重要。目前,许多吸附材料,如碳材料[35]、生物质[36]、纳米粒子[37]和螯合聚合物[38]等都已被开发并用于重金属离子的捕获,但这些吸附材料仍然面临一些问题,如吸附量小、选择性低、吸附亲和力弱、吸附动力学速率慢等。MOFs材料超高的比表面积与孔隙率以及有序分布的功能位点使其在重金属检测方面有着广泛的应用前景。王少霞[39]以丁胺为修饰剂制备了NH2-ZIF-90并用于环境样品中Au(Ⅲ)的吸附。通过优化条件,得到了NH2-ZIF-90吸附Au(Ⅲ)的最佳酸度为pH 5,吸附剂最佳用量为2 g·L－1,最佳吸附时间为12 h。将NH2-ZIF-90应用于环境水样中Au(Ⅲ)的吸附,加标回收率为81.0%～93.3%,说明该材料对Au(Ⅲ)有良好的吸附效果,可为Au(Ⅲ)的吸附提供一种新途径。目前大多数荧光检测采用的是荧光猝灭型MOFs,即客体分子与MOFs相互作用后特征荧光降低或消失,但在待测物含量较高时检测器很难检测到荧光的变化,检出限较高。相反,荧光开启型/比率型MOFs受到的干扰相对较小,且荧光开启是肉眼可见的变化,具有方便快捷等优点[40]。CHEN等[41]利用Zn(NO3)2·6H2O 与二吡啶-2-基-[4-(2-吡啶-4-基-乙烯基)-苯基]-胺(ppvppa)和1,4-萘二甲酸(1,4-H2NDC)在溶剂热条件下反应,合成了配位聚合物[Zn(ppvppa)(1,4-NDC)]n,吡啶上的氮原子对Hg2＋以及CH3Hg＋具有较好的选择性。

与MOFs粉末材料相比,多孔膜吸附的一个显著优点是极高的比表面积,其比表面积为1 000～10 000 m2·g－1,远高于活性碳、沸石等材料[42]。目前一些无机膜材料(如沸石膜和陶瓷膜)已成功用于有机脱水和材料吸附,但其存在膜结构脆弱、机械强度不足的问题。鉴于此,研究人员尝试采用多孔材料和聚合物作为基质制备复合膜。ROSI等[43]于2005年提出了MOFs膜的概念,引起了相关学科专家的极大关注。相比传统纳米多孔材料,MOFs复合膜材料具有更高的亲和力,可避免非选择性空隙的形成,同时还可以通过尺寸调节选择性地保留相对分子质量不同的分析物[42]。近年来,MOFs膜吸附分离技术发展迅速,MOF-5、HKUST-1、IRMOF、ZIF和MIL 膜得到了广泛研究[44-45]。镉(如Cd2＋)毒性很大,主要在人体肾脏中积累,引起泌尿系统功能的改变。环境中镉主要来源于电镀、采矿、冶炼、燃料、电池和化学工业排放的废水,经生物吸收后,还会转移至水果和蔬菜中,蘑菇、乳制品和谷物中也有少量存在[46]。EFOME 等[47]以聚丙烯腈(PAN)纳米纤维为载体,制备了水稳定型MOFs粒子(Zr-MOF-808)的电纺纳米纤维复合膜。通过Cd2＋和Zn2＋分离试验,评价了该复合膜在间歇过滤过程中对重金属离子的吸附能力。MOFs粉末和MOFs复合膜的吸附性能比对试验结果显示,膜中的MOFs粒子可以进入亲水PAN 膜进行吸附,其对Cd2＋和Zn2＋的最大吸附量分别为225.05,287.06 mg·g－1。ZHU 等[48]报道了以电沉积与溶剂热制备力学性能稳定的MOFs膜的新方法,并制造了具有高荧光性能的由Ln-MOF(Ln为镧系金属元素)膜组成的便携式传感器装置,该设备对Hg2＋具有高度选择性。当用紫外钞票探测器照射后,其荧光猝灭过程可以用肉眼清楚地分辨出来。

有机污染物是主要的环境污染物质之一,由农业以及工业生产产生,然后被排放到环境水中或者残留在农产品中,最终在日常生活中被人类摄入。目前,相关研究报道较多的为MOFs在多环芳烃(PAHs)检测中的应用。金属氮化物骨架(MAF)作为MOFs的一个亚科,具有特殊的结构和显著的吸附选择性,在有机挥发物分析中受到了广泛关注。LIU 等[49]在不锈钢丝上逐层沉积MAF 制备了MAF-66涂层纤维,并采用SPME技术提取PAHs。MAF-66 的可渗透通道和配位纳米空间结构使PAHs很容易进入其空腔内的“选择性活性位点”,通过π-π相互作用和疏水作用,从而实现对PAHs的强吸附。在最佳试验条件下,采用气相色谱法检测PAHs,标准曲线的线性范围为0.01～100μg·L－1,检出限为0.1～7.5 ng·L－1。CHEN 等[50]将Fe3O4＠MIL-100用作水样中痕量多氯联苯(PCBs)的MSPE吸附剂,用气相色谱-质谱法(GC-MS)分析样品,检出限为1.07～1.57 ng·L－1。所得结果表明,将磁性纳米复合材料封装到MOFs中或将功能识别分子嫁接到MOFs 外表面来合成杂化MOFs,再将其应用于MSPE,可提高MOFs对目标物的吸附能力和特异性识别能力。羌越等[51]通过静电吸附作用将聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA)修饰的CDs负载在具有木柴状纳米棒结构的铈-金属有机骨架材料上,制备了PDDA-CDs/Ce-MOFs复合材料,并滴涂在玻碳电极(GCE)上制备修饰电极,用于富集牛奶中的双酚A(BPA),并使用差示脉冲伏安法对BPA 含量进行测定。结果表明,BPA在修饰电极表面产生的氧化峰电流约为在GCE 上的25倍;BPA 的浓度与其对应的氧化峰电流分别在0.01～5.0μmol·L－1和5.0～50μmol·L－1内呈线性关系,检出限(3S/N)为2.2 nmol·L－1。

2.4.2 微生物毒素

微生物毒素污染的食品会引起许多传播疾病,严重影响人类的健康安全。MOFs具有比表面积大、结构功能可设计等优点,在微生物毒素检测中具有很好的检测效果。GAO 等[52]将ILs引入到磁性分子筛咪唑骨架-8(M/ZIF-8)的合成体系中,制备了一种ILM/ZIF-8磁性复合材料。采用MSPE 结合超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)技术,将ILM/ZIF-8 应用于牛奶样品中黄曲霉毒素(AFB1、AFB2、AFG1 和AFG2)的富集和测定,检出限为2.3～8.1 ng·L－1,回收率为79.0%～102.5%,测定值的RSD小于7.7%,可 见ILs/MOFs复合材料在微生物毒素检测方面具有较好的应用前景。

电极材料是构建新型电化学传感器的关键[53],MOFs是理想的电极表面改性材料,可以提高电化学传感性能。为了克服MOFs导电率低、电活性弱等缺点,可将MOFs与多功能材料如碳纤维、金或铂纳米颗粒等结合,组装制备成基于MOFs的复合材料,以提高电极的导电性[54]。HU 等[55]将血红素(hemin)封装在Fe-MIL-88NH2中设计了一种以hemin＠MOFs/AuPt复合物为信号放大平台的间接竞争电化学免疫传感器,用于检测食品中的马杜霉素。该传感器的检测范围为0.1～50μg·L－1,检出限为0.045μg·L－1。与传统电化学传感器相比,该传感器的灵敏度更高。LIU 等[56]利用铝基MOFs和4,4′,4″-硝基苯甲酸成功制备了基于516-MOFs的电化学生物传感器,该传感器不仅具有较高的灵敏度,沙丁胺醇和呕吐毒素的检出限分别为0.40,0.70 ng·L－1,而且在其他干扰存在时仍对分析物具有良好的选择性。

3 结语与展望

MOFs由于具有比表面积大、结构多样、多孔、尺寸可调和表面可修饰等优点,已成功应用于检测食品污染物的光学、电化学传感器或色谱法的样品前处理材料中。MOFs复合材料兼具MOFs和功能材料的理化性质,在食品污染物的吸附、检测中具有很大的研究和发展空间。MOFs及其复合材料在相关应用中具有操作过程便捷、检测灵敏度高、响应快速等优点,但材料本身的缺陷、制备过程的复杂性和产品的高成本严重制约了MOFs材料的发展。今后的研究方向将主要集中在:①MOFs在空气或溶剂中稳定性较差,如MOFs吸附剂的可重复使用性与骨架的水/化学稳定性以及吸附和再生条件有关,其稳定性主要受MOFs的结晶度、孔隙率和孔隙表面疏水性,温度和酸度等因素的影响,可将MOFs与功能材料结合进行功能化修饰或制备复合材料,既可以保留MOFs的优良性能,又能改善其缺点,增加其稳定性。②相关文献中MOFs及其复合材料对目标污染物的萃取/吸附预富集效率较高。但吸附的目标物种类比较单一,在后续研究过程中,可以进一步扩展一种MOFs对不同类型污染物的预富集能力,实现高通量检测,丰富其应用范围。③将MOFs与其他检测技术结合,如将MOFs应用于样品前处理结合IMS技术的检测中,或将其应用作SERS基底,并以此开发简便、灵敏、快速的现场食品检测方法,以实现对食品污染物快速灵敏的筛查检测。