توسعه روش میکرواستخراج فاز جامد بر مبنای کامپوزیت نانوذرات اکسید روی و نانوتیوب کربنی چندجداره برای استخراج و اندازه‌گیری برخی هیدروکربن‌های چندحلقه‌ای آروماتیک در تنباکو
محورهای موضوعی : نانو تکنولوژی ، نانو بیوتکنولوژی در صنایع غذایی و کشاورزیرضوان عسکری بدویی 1 , مریم کاظمی پور 2 * , ندا محمدی 3 , محمد مهدی پور 4
1 - دانشجوی دکتری، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
2 - استاد، گروه شیمی، واحد کرمان، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان، ایران
3 - استادیار، مرکز تحقیقات داروهای گیاهی و سنتی، دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران
4 - معاونت غذا و دارو، دانشگاه علوم پزشکی کرمان، کرمان، ایران
کلید واژه: نانوذرات اکسید روی, نانولوله کربنی چند جداره, نانوکامپوزیت, روش میکرو استخراج فضای فوقانی, کروماتوگرافی گازی,
چکیده مقاله :
با گسترش استفاده از مواد فسیلی، آلودگی مواد غذایی به هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای به یک تهدید سلامتی در سراسر دنیا تبدیل شده به‌نحوی‌که بسیاری از مراجع نظارتی برای آن‌ها حدود مجاز تعیین نموده‌اند. امروزه اندازه‌گیری این آلاینده‌ها در مواد غذایی یکی از زمینه‌های مهم تحقیقاتی به شمار می‌آید. در این پژوهش، پوشش نانوکامپوزیت ZnO /MWCNTs بر روی سیم استیل ساخته شد و به‌عنوان یک پوشش فیبر میکرو استخراج فاز جامد فضای فوقانی جدید (HS-SPME) برای استخراج مقادیر ناچیز آلاینده‌های زیست‌محیطی بررسی شد. مشخصات نانوکامپوزیت تهیه شده با استفاده از طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای مؤثر بر HS-SPME هیدروکربن‌ها (به‌عنوان‌مثال، دما و زمان استخراج، دما و زمان واجذب و غلظت نمک) با استفاده از روش یک متغیر در هر زمان، بررسی و بهینه‌سازی شدند. این پوشش برای اندازه‌گیری 4 PAHs شامل نفتالن، فلورن، آنتراسن و فنانترن در نمونه آب قلیان به‌دست‌آمده از تنباکوهای مختلف مورد استفاده قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده در این کار نشان می‌دهد که نانوکامپوزیت تهیه شده می‌تواند ماده پوششی امیدوارکننده‌ای برای کاربردهای آینده SPME و تکنیک‌های تهیه نمونه مربوطه باشد. این روش در محدوده غلظت 1 تا 20 میکروگرم بر لیتر برای 4 PAHs موردنظر خطی و انحراف استاندارد نسبی روش زیر 9 درصد بوده و حداقل تعیین مقدار به‌طورکلی حدود 3/0 میکروگرم بر لیتر به دست آمد.
With the expansion Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), the contamination of food with these pollutants has become a health threat all over the world in such a way that many regulatory authorities have set permissible limits for them. Today, the measurement of these pollutants in food is one of the important research fields. In this research, ZnO/MWCNTs nanocomposite coating was fabricated on stainless steel and investigated as a new upper space solid phase microextraction (HS-SPME) fiber coating for extracting small amounts of environmental pollutants. The characteristics of the prepared nanocomposite were evaluated using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). The parameters affecting the HS-SPME of hydrocarbons (for example, extraction temperature, extraction time, desorption temperature, desorption time, and salt concentration) were investigated and optimized using the method of one variable at a time. The coating was used to measure 4 PAHs including naphthalene, fluorene, anthracene and phenanthrene in hookah water samples obtained from different tobaccos. The results show that the prepared nanocomposite can be a promising coating material for future applications of SPME and related sample preparation techniques. This method was linear in the concentration range of 1 to 20 μg/liter for the 4 PAHs, and the RSD% of the method was less than 9%, and the LOQ were generally around 0.3 μg/liter.
1. Abbas I, Badran G, Verdin A, Ledoux F, Roumié M, Courcot D, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbon derivatives in airborne particulate matter: sources, analysis and toxicity. J Environmental Chemistry Letters. 2018;16(2):439-75.
2. Sun Y, Wu S, Gong G. Trends of research on polycyclic aromatic hydrocarbons in food: A 20-year perspective from 1997 to 2017. J Trends in food science technology. 2019;83:86-98.
3. Wang L, Li C, Jiao B, Li Q, Su H, Wang J, et al. Halogenated and parent polycyclic aromatic hydrocarbons in vegetables: levels, dietary intakes, and health risk assessments. J Science of the Total Environment. 2018;616:288-95.
4. Cacho J, Ferreira V, Fernandez P. Microextraction by demixing for the determination of volatile compounds in aqueous solutions. J Analytica chimica acta. 1992;264(2):311-7.
5. Farajzadeh MA, Mogaddam MRA, Feriduni B. Simultaneous synthesis of a deep eutectic solvent and its application in liquid–liquid microextraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous samples. J RSC advances. 2016;6(53):47990-6.
6. Omarova A, Bakaikina NV, Muratuly A, Kazemian H, Baimatova N. A review on preparation methods and applications of metal–organic framework-based solid-phase microextraction coatings. Microchemical Journal. 2022;175:107147.
7. Saleh A, Yamini Y, Faraji M, Rezaee M, Ghambarian M. Ultrasound-assisted emulsification microextraction method based on applying low density organic solvents followed by gas chromatography analysis for the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in water samples. J Journal of Chromatography A. 2009;1216(39):6673-9.
8. Ghiasvand A, Heidari N, Abdolhosseini S. Iron oxide/silica/polypyrrole nanocomposite sorbent for the comparison study of direct-immersion and headspace solid-phase microextraction of aldehyde biomarkers in human urine. J Journal of pharmaceutical biomedical analysis. 2018;159:37-44.
9. Rastkari N, Ahmadkhaniha R, Samadi N, Shafiee A, Yunesian M. Single-walled carbon nanotubes as solid-phase microextraction adsorbent for the determination of low-level concentrations of butyltin compounds in seawater. J Analytica chimica acta. 2010;662(1):90-6.
10. Huba AK, Mirabelli MF, Zenobi R. High-throughput screening of PAHs and polar trace contaminants in water matrices by direct solid-phase microextraction coupled to a dielectric barrier discharge ionization source. Analytica chimica acta. 2018;1030:125-32.
11. Pereira HA, da Boit Martinello K, Vieira Y, Diel JC, Netto MS, Reske GD, et al. Adsorptive behavior of multi-walled carbon nanotubes immobilized magnetic nanoparticles for removing selected pesticides from aqueous matrices. Chemosphere. 2023;325:138384.
12. Vasiljevic T, Singh V, Pawliszyn J. Miniaturized SPME tips directly coupled to mass spectrometry for targeted determination and untargeted profiling of small samples. Talanta. 2019;199:689-97.
13. Abdullah TA, Juzsakova T, Hafad SA, Rasheed RT, Al-Jammal N, Mallah MA, et al. Functionalized multi-walled carbon nanotubes for oil spill cleanup from water. Clean Technologies Environmental Policy. 2022;24(2):519-41.
14. Jiang L, Gao L. Fabrication and characterization of ZnO-coated multi-walled carbon nanotubes with enhanced photocatalytic activity. Materials Chemistry Physics. 2005;91(2-3):313-6.
15. Khan J, Ilyas S, Akram B, Ahmad K, Hafeez M, Siddiq M, et al. Zno/NiO coated multi-walled carbon nanotubes for textile dyes degradation. Arabian journal of chemistry. 2018;11(6):880-96.
16. Luu TVH, Luu MD, Dao NN, Le VT, Nguyen HT, Doan VD. Immobilization of C/Ce-codoped ZnO nanoparticles on multi-walled carbon nanotubes for enhancing their photocatalytic activity. Journal of Dispersion Science Technology. 2021;42(9):1311-22.