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固相微萃取技术及其在分析中的应用

[ 参 考 文 献]
[1]Arthur C L,Pawliszyn.Solid phase-with thermal desorption using fused silica optical fibers [J]. Anal Chem,1990, (62):2 145-2 148.
[2]Steffen A,Pawliszyn J. Analysis of flavor volatiles using headspace solid-phase microextraction [J].Agric Food Chem,1996,(44):2 187-2 193.
萃取时间是从石英纤维与试样接触到吸附平衡 所需要的时间。为保证实验结果重现性良好,应在实 验中保持萃取时间一定。影响萃取时间的因素很多, 如分配系数、试样的扩散速度、试样量、容器体积、试 样本身基质、温度等。在萃取初始阶段,分析组分很容 易富集到石英纤维固定相中,随着时间的延长,富集 的速度越来越慢, 接近平衡状态时即使时间延长对 富集也没有意义了,因此在摸索实验方法时必须做富 集-时间曲线,从曲线上找出最佳萃取时间点,即曲 线接近平缓的最短时间。一般萃取时间在 5-60 min,但也
1 原理
固相微萃取主要针对有机物进行分析,根据有机 物与溶剂之间“相似者相溶”的原则,利用石英纤维表 面的色谱固定相对分析组分的吸附作用,将组分从试 样基质中萃取出来,并逐渐富集,完成试样前处理过 程。在进样过程中,利用气相色谱进样器的高温,液相 色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从固定相中 解吸下来,由色谱仪进行分析。
固相萃取是目前最好的试样前处理方法之一,具 有简单、费用少、易于自动化等一系列优点。固相微萃 取(Solid-Phase Microextraction,简写为 SPME) 是近年来国际上兴起的一项试样分析前处理新 技术[1]。是在固相萃取基础上发展起来的,它保留了 其所有的优点,摒弃了其需要柱填充物和使用溶剂进 行解吸的弊病,只要一支类似进样器的固相微萃取装 置即可完成全部前处理和进样工作。
由于固相微萃取是一个固定的萃取过程,为保证 萃取的效果需要对试样量、试样容器的体积进行选 择。Denis 在利用顶空法检测 14 种半挥发性有机氯 农药的研究中指出,试样量与试样容器的体积对于保 证结果有很大关系,试样量与试样容器体积之间存在 有匹配关系,试样量增大的情况下,重现性明显变好, 检出量提高[7]。 2. 1. 3 萃取时间
改变 pH 值同使用无机盐一样能改变分析组分与 试样介质、固定相之间的分配系数,对于改善试样中 分析成分的吸附是有益的。由于固定相属于非离子型 聚合物,故对于吸附中性形式的分析物更有效。调节 液体试样的 pH 值可防止分析组分离子化, 提高被固 定相吸附的能力。Garcia 在实际检测中发现,pH=4 时 对酒香味组成成分检测效果最好 [9];Pan 在分析极性 化合物脂肪酸时选用了一系列 pH 值,其中 pH=5.5 效 果最佳[10]。 2. 1. 6 衍生化
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ห้องสมุดไป่ตู้
河北化工
第3期
4结论
固相微萃取技术很容易掌握,在对美国、加拿大、 德 国 等 6 个 国 家 11 家 实 验 室 进 行 的 一 次 含 量 在μg/kg 级有机氯、有机磷、有机氮农药考核中,无 论是曾用过还是第一次使用, 分析结果均无差异[16]。 目前利用固相微萃取技术开展的工作尚有一定的局 限性,主要使用在分析挥发性、半挥发性物质,因此文 献报道较多与气相色谱联用的技术有关,与液相色谱 和毛细管电泳联用的技术尚不很成熟,文献报道 较少 。 [17,18] 虽然固相微萃取技术近几年刚起步,但 由于具有方法简单、无需试剂、提取效果好、变异系数 小等诸多优点,已在环境、食品、生化、医学等领域有 所应用。鉴于食品有干扰成分较多的特点,该技术在 食品卫生检验中广泛应用还需要进一步做工作。
[ 收稿日期] 2007-01-03 [ 作者简介] 耿亚鹏(1978-),女,助理工程师,现从事药物分
析方面的工作。
PDMS 和 PA 检测由软木塞对酒带来污染物时发现前 者比后者的萃取效率高 10%[4]。此外,还需考虑石英纤 维表面固定相的体积, 即石英纤维长度和涂层膜厚, 如非特殊定做,一般石英纤维长度为 1 cm,膜的厚度 通常在 10-100 mm 之间, 小分子或挥发性物质常用 厚膜,大分子或半挥发性物质常用薄膜,综合考虑试 样的挥发性还可选择中等厚度。Field 在检测啤酒花 中香精油时发现使用 PDMS 100 mm 比 30 mm 膜厚萃 取效率要高 10-20 倍[5],Young 在使用 PDMS 20、30、 100 mm 检测有机氯农药中得出 30 mm 效果最好的结 论[6]。具体选择可以查阅有关文献并需要结合试样情 况进行摸索。 2. 1. 2 试样量、容器体积
[3]Verhoeven H, Beuerle T, Schwab W. Solid-phase microextraction:artefact formation and its avoidance [J].Chromatographia, 1997,46(1-2):63-66.
[4]Fisher C, Fisher U. Analysis of cork taint in wine and cork materia at olfactory subthreshold lever by solid-phase microextraction [J].Agric Food Chem, 1997, (45):1 995-1 997.
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耿亚鹏等:固相微萃取技术及其在分析中的应用
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有特殊情况。 2. 1. 4 使用无机盐
向液体试样中加入少量氯化钠、硫酸钠等无机盐 可增强离子强度,降低极性有机物在水中的溶解度即 起到盐析作用,使石英纤维固定相能吸附更多的分析 组分。一般情况下可有效提高萃取效率,但并不一定 适用于任何组分,如 Boyd-Boland 在对 22 种含氮杀 虫剂检验中发现使用多数组分在加入氯化钠后会明 显提高萃取效果,但对恶草灵、乙氧氟甲草醚等农药 无效[8];Fisher 在分析酒中污染物时,加入无机盐的 比不加的分析结果高 25%[4]。加入无机盐的量需要根 据具体试样和分析组分来定。 2. 1. 5 改变 pH值
敏度[12]。加热除一般加热方式外还可以使用微波 加热[13],效果很好。 2. 2. 2 磁力转子搅拌、高速匀桨、超声波
磁力转子搅拌可促使试样均匀, 尽快达到平衡, 在很多实验中发现能明显提高萃取效率, 且转速越 高,达到平衡的速度也越快。使用高速匀桨的出发点 与磁力转子搅拌是一致的,但高速匀桨的速度远远高 于磁力转子搅拌,其效果更好,仅用磁力转子搅拌萃 取时间的 1/3。使用超声波对试样进行超声更有助于 分析组分的吸附,在三者中效果最好,同磁力转子搅 拌相比缩短时间 90%。由于磁力转子搅拌同高速匀 桨、超声波相比所用设备最简单,所以基本上仍使用 磁力转子搅拌法 [14]。但搅拌法对于某些试样并不适 合,需要针对具体试样进行实验。
衍生化反应可用于减小酚、脂肪酸等极性化合物 的极性,提高挥发性,增强被固定相吸附的能力。在固 相微萃取中,或向试样中直接加入衍生剂,或将衍生 剂先附着在石英纤维固定相涂层上,使衍生化反应得 以发生。如对短链脂肪酸衍生化常用溴化五氟苯甲烷 或重氮化五氟苯乙烷,对长链脂肪酸衍生化常用季铵 碱和季铵盐,对短链和长链脂肪酸使用重氮甲烷和芘 基重氮甲烷均有效[10,11]。 2. 2 萃取速度影响因素的选择 2. 2. 1 加热
[ 摘 要] 评述了固相微萃取技术的装置、工作原理、操作方法、影响因素及优缺点,介绍了 SPME 技术在药物分析中的应用近
况,展望了这一技术的应用前景.
[ 关键词] 固相微萃取;药物分析;综述
[ 中图分类号] TQ 028.9+6
[ 文献标识码] B
[ 文章编号] 1003-5095(2007)03-0052-03
3 定量方法
由于固相微萃取属于一种动态平衡技术,因此定 量需要对某些外部条件进行校正。当分析气体试样 时, 结果只与分析组分与固定相之间的分配系数有 关,决定于温度和湿度,在对温湿度校正后直接以气 相色谱测定值定量。分析杂质较少的液体试样可采用 外标法,将标准加至相对清洁的基质中进行固相微萃 取,制作校正曲线,试样通过查找校正曲线上的点而 定量。基质比较复杂的试样一般使用标准添加法或内 标法。使用标准添加法需注意,试样中的分析组分不 一定能象加入的标准那样容易被提取,分析时要筛选 条件保证分析组分的提取率。使用内标法需要筛选出 与分析组分分配系数相同或相近的内标物,在这方面 成功的实验方法较多,例如 Ishii 在检验人体液中的 麻 醉 、 止 痛 剂 Phencyclidine 的 量 时 选 用 Diphenylpyraline hydrochloride 作 为 内 标 , Kumazawa 在检测人体液中的乙醇量时选用异丁醇作 为内标[15]。
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分析与测试
Vol.30 No.3 Mar . 2007
固相微萃取技术及其在分析中的应用
耿亚鹏 1, 张慧敏 1, 李小川 2 (1.华北制药新药研究开发有限责任公司,河北 石家庄 050015;2.河北恒益医药有限公司,河北 石家庄 050072)
[5]Field J A,Nickerson G. Determination of essential oils in hop by headspace solid-phase microextraction[J].Agric Food Chem,1996,(44):1 768-1 772.
[6]Young R, Lopez-Avila V, Beckert W F. On-line determination of organochlorine pesticides in water by solid-phase microextraction and gas chromagraphy with electron capture detection [J].High Resol Chromatogr, 1996,(19):247-256.
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