液相色谱中样品前处理技术.doc

液相色谱中样品前处理技术综述

在复杂基体中低浓度甚至是痕量的有机化合物的分离和测定是分析化学所面临的一个挑战。在样品前处理方面，现代色谱分析样品制备技术的发展趋势是使处理样品的过程要简单、处理速度快、使用装置小、引进的误差小，对欲测组分的选择性和回收率高。
目前国际上液相色谱通常采用的样品处理技术有：固相萃取（MXPD）、超临界萃取（SFE）、固相微萃取技术。而我国目前主要采用传统的溶剂萃取，液液分配、柱层析净化，前处理方法自动化程度低，提取净化的效率不高，速度慢，环境污染严重。新开发的前处理技术其目的和结果就是要实现快速、有效、简单和自动化的完成分析样品制备过程。
下以就简单介绍几个主要的样品处理技术：
1．溶剂萃取
在色谱分析样品制备中，溶剂萃取方法主要有液-液萃取、液-固萃取和液-气萃取，它们都是属于两相间的传质过程，即物质从一相转入另一相的过程。
溶剂萃取技术在我们液相色谱分析的样品制备过程中，是用到最为广泛的一种技术。关于其原理和方法，在此不再赘述。
在液-液萃取中非常重要的操作是急速的振动样品，这样可以确保两相的完全接触，有助于质量传递。由于物质剧烈的振动，使得乳化现象经常发生，特别是那些含有表面活性剂和脂肪的样品。为了防止乳化形成，常采用加热或加盐的方法破乳。通过改变KD值，改变溶剂或化学平衡作用的添加剂，如使用缓冲剂调节PH，盐调节离子强度等。
常用于破乳的技术有：
（1） 加盐；
（2） 使用加热-冷却萃取容器；
（3） 通过玻璃棉塞过滤乳化液样品；
（4） 通过相过滤纸过滤乳化液样品
（5） 通过离心作用；
（6） 加少量的不同的有机溶剂。
溶剂萃取的方式在现代水产品检测技中应用十分广泛，因其实验器材简便，经济，容易操作。在鱼体的孔雀石绿，环丙沙星等药物残留的检测中，都有用到溶剂萃取的方式。在孔雀石绿残留的检测中，为了防止乳化现象的产生，也用到了二甘醇这进行破乳。
2． 固相萃取（solid phase extraction SPE）
固相萃取（SPE）是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离。然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。
与液液萃取相比固相萃取有很多优点：固相萃取不需要大量互不相深的溶剂，处理过程中不会产生乳化现象，它采用高效、高选择性的吸附剂（固定相），能显著减少溶剂的用量，简化样品的预处理过程，同时所需费用也有所减少。一般来说固相萃取，费用为液液萃取的五分之一，但其缺点是目标化合物的回收率和精密度要略低于液液萃取。
固相萃取实质是上一种液相色谱分离，其主要分离模式也与液相色谱相同，可分为正相（吸附剂极性大于洗脱液极性），反相（吸附剂极性小于洗脱液极性），离子交换和吸附。固相萃取所用的吸附剂与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有所区别。
最简单的固相萃装置就是一根直径为数毫米的小柱，小柱可以的，也可以聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等塑料，还可是不锈钢的。现在很多厂家开发了固相萃取的专用装置，固相萃取仪。
固相萃取的一般操作程序分为以下几步聚：
（1）活化吸附剂；
（2）样品过柱
（3）淋洗
（4）分析物洗脱
不同的模式固相萃取小柱活化所用的溶剂不同：
---反相固相萃取所用的弱极性或非极性吸附剂，通常用水溶性有机溶剂，如甲醇淋洗，然后用水或缓冲溶液淋洗。也可以在甲醇淋洗之前先用强溶剂淋洗，以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标化合物的干扰。
---正相固相萃取所用的极性吸附剂，通常用目标化合物所在的有机溶剂（样品基体）进行淋洗。
---离子交换固相萃取所用的吸附剂，在用于非极性有机溶剂中的样品时，可用样品溶剂来淋洗，在用于极性溶剂中的样品时，可用水溶性有机溶剂淋洗后，再用适当PH值，并可用一定有机溶剂和盐的水溶液来进行淋洗。
为了使固相萃取小柱中的吸附剂在活化后到样品加入前能保持湿润，应在活化处理后在吸附剂上面保持大约1ml活化处理用的溶剂。
在水产品药物残留的检测中，固相萃取的应用已经十分广泛，经常用的到固相萃取柱如C18柱，阳离子交换柱，及氧化铝柱等，都能对样品进行净化及浓缩。在鱼体中已烯雌酚残留量的检测中，用到的C18小柱即是应用固相萃取的一个应用案例。利用C的吸附性，除去提取中的多余脂肪，及其他大分子物质，以达到净化提取液的做用，同时进行浓缩，以提高检测的灵敏度。
3． 固相微萃取（solid phase micro-extraction SPME）
固相微萃取（SPME）是在固相萃取上发展起来的一种新型、高效的样品预处理技术，它集采集、浓缩于一体，简单、方便、无溶剂，不会造成二次污染，是一种有利于环保的很有应用前景的预处理方法。与液液萃取和固相萃取相比，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适用于分析挥发性与非挥发性物质，重现性好等优点。
固相萃取过程是一个平衡过程，萃取的平衡时间与搅拌速度、固定相的膜厚以及被分析样品的分配常数，扩散系数，萃取温度有关。大分子质量的物质比小分子质量的物质需更长的分析时间。搅拌有利于减少达到平衡所需时间，当达到平衡时，固相微萃取方法的灵敏度最高。
SPME包括两个过程：
（1）样品中待分析物在石英纤维上的涂层与样品间扩散、吸附、浓缩过程以及浓缩的待分析物脱附进入分析仪器完成分析过程。在前一个过程中，涂有吸附剂的石英纤维浸入样品中，使样品中目标化合物从样品基质中扩散、萃取、浓缩于涂层上。
（2）将石英丝收回针头中，进样时直接插入分析仪器的进样室中，如气相色谱仪的汽化，使萃取的化合物脱附，被载气导入色谱柱完成分离分析。影响固相微萃取灵敏度的因素很多，但萃取头涂层种类和厚度对灵敏度的影响最为关键。一般来说，不同种类待测物要用不同类型的吸附质涂层进行萃取，其选择基本原则是“相似相溶原理”。用极性涂层萃取极性化合物，用非极性涂层萃取非极性化合物。
4． 微波萃取技术（micro amplitude extraction MAE）
微波萃取就是利用极性分子可迅速吸收微波能量来加热一些具有极性的溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮和水等。因非极性溶剂不能吸收微波能量，所以在微波萃取中不能使用100％的非极性溶剂作为萃取溶剂。 一般可在非溶剂中加入一定比例的极性溶剂来使用。
MAE就是将样品放在聚四氟乙烯材料样品杯中，加入萃取溶剂后将样品杯放入密封性好、耐高压又不吸收微波能量的萃取罐中。由于萃取罐是密封的，当萃取溶剂加热时，由于萃取溶剂的挥发使罐内压力增加。压力的增加使用萃取溶剂的沸点也大大增加，这样就提高了萃取温度。同时由于密封，萃取溶剂也不会损失，也就减少了萃取溶剂的用量。
5． 加速溶剂萃取（accelerated solvent extraction, ASE）
加速溶剂萃取是一种全新的处理固体和半固体的样品的方法，该方法是在较高温度（50-200℃）和压力条件（10.3-20.6Mpa）下，用有机溶剂萃取。它的突出优点是有机溶剂用量少，快速（一般为15分钟）和回收率高，已成为样品前处理最佳方式之一，并被美国EPA选定为推荐的标准方法（方法编号3545），已广泛用于环境、药物、食品和高聚物等样品的前处理，特别是农药残留量的分析。
加速溶剂萃取方法已在水产品中农药残留量的检测中应用十分广泛，如六六六，滴滴涕的检测，常对生物样进行加速溶剂萃取，大大提高了检测速度，同时，对于样品进行进一步的净化起到了辅助作用。
6． 凝胶渗透色谱（GPC）
GPC是被用来去除脂肪和其它分子量相对较高的化合物，适用的样品范围极广，回收的农药品种多，回收率也高，不仅对油脂净化效果好，而且分析的重现性好，柱子可以重复作用，已成为药物残留分析中的通用净化方法。
其作用类似一组分子筛，将样品溶液加到柱子上后，用溶剂淋洗，分子量大于浓药的类脂肪，色素，蜡质等先被淋洗出来，然后农药按分子量大小相继被淋洗出来。常用的淋洗剂有环已烷，二氯甲烷，甲苯，乙酸乙酯等，这种技术在欧美国家应用非常普遍。

在现代药物残留分析中，样品前处理技术已成为影响检测结果正确与否的关键影响因素，因此，不断提高样品前处理技术才能保证我们检测技术的质量与效率。

深圳市水产品质量检测中心 葛虹
2005年11月15日
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