Deep eutectic solvent and improved needle filter-based liquid-membrane microextraction combined with high performance liquid chromatography for the determination of sulfonamide and fluoroquinolone residues in milk

doi:10.3724/SP.J.1123.2025.03012

Abstract

Abstract:

Antibiotic residues in dairy products pose serious threats to food safety and affect human health. To accurately determine the level of sulfonamide and fluoroquinolone residues in milk， a deep eutectic solvent and improved needle filter-based liquid membrane microextraction （DES&INF-LMME） method combined with high performance liquid chromatography （HPLC） was developed for their determination in this study. Octanoic acid （hydrogen bond donor） and thymol （hydrogen bond acceptor） were selected to synthesize hydrophobic deep eutectic solvent， which acted as supporting liquid membrane （SLM） and extractant in the LMME process. Further investigations were conducted to examine the effects of various factors on extraction efficiency， including type and volume of DES， molar ratio of thymol to octanoic acid， type of extraction membrane， sample volume， salt type and addition amount， pH value， stirring speed and extraction time. The optimal extraction conditions were determined as follows： DES∶thymol-octanoic acid=2∶1 （n/n）， 100 μL； filter membrane， polytetrafluoroethylene （PTFE）； sample volume and pH， 30 mL （addition of 3 g ammonium sulfate） and pH=7； stirring speed， 400 r/min； extraction time， 35 min. Under the optimized conditions， the proposed DES&INF-LMME-HPLC exhibited good linearity in the range of 2.86-1 000 μg/L （r²>0.997 2）， with limits of detection （LODs）（S/N=3） and limits of quantification （LOQs）（S/N=10） ranging from 0.86-10.0 μg/L and 2.86-33.3 μg/L， respectively. The obtained enrichment factors （EFs） ranged from 32 to 84 with recoveries of 99.4%-109.2%. The intra-day and inter-day precisions at three spiked levels （low： 30 μg/L； medium： 50 μg/L； high： 100 μg/L）， expressed as relative standard deviations （RSDs）， were no more than 4.9% and 5.3%， respectively （n=6）. This method has been successfully applied to the determination of four antibiotics in commercially available milk products. The spiked recoveries for the four antibiotics at high， medium and low levels ranged from 88.9% to 113.4%. The proposed method is accurate， simple， sensitive and eco-friendly， and could be a good reference to the development of new analytical method for antibiotic residues in dairy products.

Key words: deep eutectic solvent （DES）, improved needle filter （INF）, liquid-membrane microextraction （LMM）, antibiotic residues, milk samples

CLC Number:

O658

XU Ruiming, WU Youyi, GU Zhihao, WEI Wei, LU Xingyu, XIA Zihan. Deep eutectic solvent and improved needle filter-based liquid-membrane microextraction combined with high performance liquid chromatography for the determination of sulfonamide and fluoroquinolone residues in milk[J]. Chinese Journal of Chromatography, 2026, 44(4): 422-431.

Figures/Tables 14

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DES	HBA	HBD1	HBD2	Molar ratio	Density/（g/mL）	Melting point/℃
DES-1	menthol	hexanoic acid	-	1∶2	0.9197	<-20
DES-2		heptanoic acid	-	1∶2	0.9308	<-20
DES-3		octanoic acid	-	1∶2	0.9326	4
DES-4		nerol	formic acid	1∶1∶2	0.9583	<-20
DES-5	thymol	hexanoic acid	-	1∶1	0.9674	<-20
DES-6		heptanoic acid	-	1∶1	0.9513	<-20
DES-7		octanoic acid	-	1∶1	0.9665	4
DES-8		decanoic acid	-	1∶1	0.9656	<-20
DES-9		hexanol	-	1∶2	0.8969	<-20
DES-10		octanol	-	1∶2	0.8961	<-20
DES-11		decyl alcohol	-	1∶2	0.8752	0
DES-12		propylene glycol	-	2∶1	0.9964	<-20
DES-13		nerol	-	1∶1	0.9541	<-20
DES-14		coumarin	-	2∶1	0.9811	<-20

DES	HBA	HBD1	HBD2	Molar ratio	Density/（g/mL）	Melting point/℃
DES-1	menthol	hexanoic acid	-	1∶2	0.9197	<-20
DES-2		heptanoic acid	-	1∶2	0.9308	<-20
DES-3		octanoic acid	-	1∶2	0.9326	4
DES-4		nerol	formic acid	1∶1∶2	0.9583	<-20
DES-5	thymol	hexanoic acid	-	1∶1	0.9674	<-20
DES-6		heptanoic acid	-	1∶1	0.9513	<-20
DES-7		octanoic acid	-	1∶1	0.9665	4
DES-8		decanoic acid	-	1∶1	0.9656	<-20
DES-9		hexanol	-	1∶2	0.8969	<-20
DES-10		octanol	-	1∶2	0.8961	<-20
DES-11		decyl alcohol	-	1∶2	0.8752	0
DES-12		propylene glycol	-	2∶1	0.9964	<-20
DES-13		nerol	-	1∶1	0.9541	<-20
DES-14		coumarin	-	2∶1	0.9811	<-20

Analyte	MEs
Analyte	Sample 1	Sample 2	Sample 3	Sample 4
SM1	0.86	0.89	0.94	0.96
FLE	0.90	0.94	0.88	0.98
SMX	0.96	0.92	1.02	1.02
GAT	0.99	1.07	1.05	1.04

Analyte	MEs
Analyte	Sample 1	Sample 2	Sample 3	Sample 4
SM1	0.86	0.89	0.94	0.96
FLE	0.90	0.94	0.88	0.98
SMX	0.96	0.92	1.02	1.02
GAT	0.99	1.07	1.05	1.04

Analyte	Linear range/（μg/L）	r²	LOD/（μg/L）	LOQ/（μg/L）	Recovery/%	EF	Intra-RSDs/% （n=6）			Inter-RSDs/% （n=6）
Analyte	Linear range/（μg/L）	r²	LOD/（μg/L）	LOQ/（μg/L）	Recovery/%	EF	30 μg/L	50 μg/L	100 μg/L	30 μg/L	50 μg/L	100 μg/L
SM1	13.8‒1000	0.9972	4.13	13.8	109.2	36	2.6	4.9	1.4	4.1	5.2	5.0
SMX	33.3‒1000	0.9981	10.0	33.3	99.4	32	3.4	2.6	4.3	4.0	4.6	4.2
FLE	2.86‒1000	0.9990	0.86	2.86	102.6	84	4.2	1.6	3.1	3.1	4.2	1.3
GAT	15.4‒1000	0.9973	4.62	15.4	103.3	71	0.9	3.6	3.6	3.2	4.8	5.3