色譜前處理新技術(shù)NewDevelopmentinSamplePreparationPretreatmentTechniques

1、色譜前處理新技術(shù)NewDevelopmentinSamplePreparationPretreatmentTechniquesPreface前前 言言 新的色譜方法、機(jī)理、檢測(cè)、聯(lián)新的色譜方法、機(jī)理、檢測(cè)、聯(lián)用、自動(dòng)化、智能化等方向都有許多用、自動(dòng)化、智能化等方向都有許多新的進(jìn)展。但實(shí)際上，目前的色譜分新的進(jìn)展。但實(shí)際上，目前的色譜分析前處理技術(shù)卻相對(duì)落在了后面。析前處理技術(shù)卻相對(duì)落在了后面。 很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)凈化、濃縮、高效預(yù)分離；很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)凈化、濃縮、高效預(yù)分離；步驟繁多、費(fèi)時(shí)步驟繁多、費(fèi)時(shí)( (損失與誤差損失與誤差) )；溶劑昂貴、污染環(huán)境；溶劑昂貴、污染環(huán)境；較難自動(dòng)化或聯(lián)用較難自動(dòng)化或

2、聯(lián)用( (大批量大批量) )；萃取效率低；萃取效率低；樣品易乳化。樣品易乳化。 Preface 液液萃取液液萃取Preface樣品制備樣品制備(sample preparation)技術(shù)技術(shù) 預(yù)處理預(yù)處理(pretreatment & sampling)技術(shù)技術(shù) 是指從固體樣品中萃取待測(cè)成分的技術(shù)，是指從固體樣品中萃取待測(cè)成分的技術(shù)，常規(guī)方法有滲漉、水蒸汽蒸餾、索氏提常規(guī)方法有滲漉、水蒸汽蒸餾、索氏提取、超聲提取等技術(shù)等；（中藥）取、超聲提取等技術(shù)等；（中藥） 是指從制備技術(shù)獲得的溶液或液體樣品是指從制備技術(shù)獲得的溶液或液體樣品中選擇性地萃取、富集、純化待測(cè)成分中選擇性地萃取、富集、純化待測(cè)成

3、分的技術(shù)，常規(guī)方法為液液萃?。唬w液）的技術(shù)，常規(guī)方法為液液萃??；（體液） Exhaustive extractionSelective extraction自動(dòng)索氏提取自動(dòng)索氏提取 (AutoSox)加速溶劑萃取加速溶劑萃取 (ASE)微波輔助溶劑萃取微波輔助溶劑萃取 (MASE)超臨界流體萃取超臨界流體萃取 (SFE)固相萃取固相萃取 (SPE)固相微萃取固相微萃取 (SPME)支持液膜萃取支持液膜萃取 (SLME)微孔膜液液萃取微孔膜液液萃取 (MMLLE)液相微萃取液相微萃取 (LPME)電萃取電萃取 (EE)逆流萃取逆流萃取 (CCD)膜萃取膜萃取 (ME)固態(tài)介質(zhì)固態(tài)介質(zhì)液態(tài)介質(zhì)液

4、態(tài)介質(zhì)氣態(tài)介質(zhì)氣態(tài)介質(zhì)樣品樣品制備制備預(yù)預(yù)處理處理固體樣品固體樣品溶液溶液色譜分析色譜分析前處理新技術(shù)（部分）前處理新技術(shù)（部分）PrefacePreparation樣品制備技術(shù)樣品制備技術(shù)sample preparation AutoSox自動(dòng)索氏提取自動(dòng)索氏提取Automatic Soxhlet Extraction 自動(dòng)索氏萃取實(shí)際上是熱溶劑瀝自動(dòng)索氏萃取實(shí)際上是熱溶劑瀝漉和索氏萃取的結(jié)合。漉和索氏萃取的結(jié)合。 AutoSox的溶劑用量比索氏萃取的溶劑用量比索氏萃取少（約一半）；萃取時(shí)間短（少（約一半）；萃取時(shí)間短（2-4hr即可完成萃取即可完成萃取)）。）。AutoSoxAutoSox

5、Gerhardt - SOXTHERM 2000AutoSox加速溶劑萃取加速溶劑萃取 Accelerated Solvent ExtractionASE 將樣品放在密封容器中，高溫高壓，將樣品放在密封容器中，高溫高壓，從而大大提高萃取速度。從而大大提高萃取速度。高溫：增加待測(cè)物的溶解度；高溫：增加待測(cè)物的溶解度； 增加擴(kuò)散速度；增加擴(kuò)散速度； 破壞溶質(zhì)與基質(zhì)之間的相互作用；破壞溶質(zhì)與基質(zhì)之間的相互作用； 降低溶劑的粘度降低溶劑的粘度(更好的穿透性更好的穿透性)； 降低表面張力降低表面張力(更好的潤(rùn)濕性更好的潤(rùn)濕性)；高壓：迫使溶劑進(jìn)入基質(zhì)內(nèi)部高壓：迫使溶劑進(jìn)入基質(zhì)內(nèi)部 ASEASE ASE原

6、理與原理與SFE相似，相似，TTc，PPc，可以借用可以借用SFE的儀器，步驟與的儀器，步驟與SFE類(lèi)似，類(lèi)似，可采用靜態(tài)、動(dòng)態(tài)萃取等模式?？刹捎渺o態(tài)、動(dòng)態(tài)萃取等模式。優(yōu)點(diǎn)：溶劑用量較少；優(yōu)點(diǎn)：溶劑用量較少； 萃取時(shí)間短（萃取時(shí)間短（15min）；）； 回收率、精度與索氏萃取相當(dāng)回收率、精度與索氏萃取相當(dāng); 非超臨界狀態(tài)，易控制。非超臨界狀態(tài)，易控制。 ASEDionex 公司的公司的 ASE 100、300 型儀器型儀器 ASEMASE微波輔助溶劑萃取微波輔助溶劑萃取 Microwave-Assisted Solvent Extraction 微波加熱技術(shù)已成為氣相、液相萃微波加熱技術(shù)已成為

7、氣相、液相萃取的常用輔助手段，取的常用輔助手段，MASE是微波輔助是微波輔助萃取的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在萃取的主要應(yīng)用領(lǐng)域。在MASE中，樣中，樣品置于敞開(kāi)或封閉的容器（聚四氟乙烯品置于敞開(kāi)或封閉的容器（聚四氟乙烯或石英等）中，用微波加熱，引起萃取或石英等）中，用微波加熱，引起萃取。MASEMASEOTHEREnergyMaterialEnergyMaterialMASE(1) 吸收微波的溶劑（高偶極常數(shù)）吸收微波的溶劑（高偶極常數(shù)） 樣品置于高壓容器中，加熱到樣品置于高壓容器中，加熱到高于沸點(diǎn)的溫度，稍微加壓以抑制高于沸點(diǎn)的溫度，稍微加壓以抑制溶劑揮發(fā)（類(lèi)似溶劑揮發(fā)（類(lèi)似ASE的萃取機(jī)理）的萃取機(jī)

8、理） ；(2) 不吸收微波的溶劑（低偶極常數(shù)）不吸收微波的溶劑（低偶極常數(shù)） 容器敞開(kāi)不升壓，樣品通過(guò)內(nèi)容器敞開(kāi)不升壓，樣品通過(guò)內(nèi)含的高偶極常數(shù)的物質(zhì)吸收微波能含的高偶極常數(shù)的物質(zhì)吸收微波能量升溫。這種局部加熱方式比其它量升溫。這種局部加熱方式比其它熱溶劑萃取溫和地多，很適合于熱熱溶劑萃取溫和地多，很適合于熱敏或?qū)岵环€(wěn)定物質(zhì)的萃取。敏或?qū)岵环€(wěn)定物質(zhì)的萃取。 萃取溶劑的分類(lèi)萃取溶劑的分類(lèi)MASE(1) 溶劑用量少；溶劑用量少；(2) 可以根據(jù)吸收微波能力的大可以根據(jù)吸收微波能力的大小選擇不同的萃取溶劑，控制樣小選擇不同的萃取溶劑，控制樣品與溶劑間的熱交換；品與溶劑間的熱交換；(3) 萃取時(shí)間

9、短萃取時(shí)間短(10min)；效率高；效率高(4) 可同時(shí)萃取多個(gè)樣品可同時(shí)萃取多個(gè)樣品(而而ASE和和SFE只能萃取單個(gè)樣品只能萃取單個(gè)樣品)。 MASE的特點(diǎn)的特點(diǎn)MASEMASEMASESFE超臨界流體萃取超臨界流體萃取Supercritical Fluid Extraction 密度大，分子間作用力大；？密度大，分子間作用力大；？ 粘度小；？粘度小；？ 擴(kuò)散系數(shù)中等；擴(kuò)散系數(shù)中等； 臨界溫度低；？臨界溫度低；？超臨界流體性質(zhì)超臨界流體性質(zhì)SFE 溶解度大，萃取效率高；溶解度大，萃取效率高； 快速高效、選擇性好；快速高效、選擇性好； 熱敏、易揮發(fā)的；熱敏、易揮發(fā)的； 價(jià)廉、無(wú)環(huán)境污染價(jià)廉、

10、無(wú)環(huán)境污染；超臨界流體萃取的特點(diǎn)超臨界流體萃取的特點(diǎn)SFE(1)萃取壓力萃取壓力(2)萃取溫度萃取溫度(3)改性劑改性劑(4)C02流量流量(5)萃取物顆粒大小萃取物顆粒大小(6)最優(yōu)化條件的選擇最優(yōu)化條件的選擇影響影響SFE效率的主要因素：效率的主要因素：SFESFE的成功與否取決于三個(gè)步驟的成功與否取決于三個(gè)步驟: 待測(cè)物從基質(zhì)中萃取出來(lái)；待測(cè)物從基質(zhì)中萃取出來(lái)； 萃取液的準(zhǔn)確收集萃取液的準(zhǔn)確收集*； 萃取液的準(zhǔn)確分析。萃取液的準(zhǔn)確分析。萃取液收集的兩條途徑：萃取液收集的兩條途徑： 液相收集；（揮發(fā)性化合物）液相收集；（揮發(fā)性化合物） 固相萃取固相萃取(SPE)*。改性劑種類(lèi)。改性劑種類(lèi)、

11、用量、萃取劑流速、收集溫度等因素、用量、萃取劑流速、收集溫度等因素 SFE 表面活性劑等改性劑；表面活性劑等改性劑； H2O、CHF3 、CHClF3 、N2O、 SF6 等萃取劑；等萃取劑； 酯化、形成離子對(duì)、配合物等，降低酯化、形成離子對(duì)、配合物等，降低化合物極性化合物極性極性化合物的極性化合物的SFE方案：方案：SFESampling預(yù)處理技術(shù)預(yù)處理技術(shù)pretreatment & samplingComparison of Naproxen spiked serum before(A) and after(B) extraction using the C18 cartridge an

12、danalysis by HPLC.Sampling 基于基于固固態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)SPE、SPME 基于基于液液態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)SLME、MMLLE、LPME、EE、CCD 基于基于氣氣態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)態(tài)萃取介質(zhì)的預(yù)處理技術(shù)ME Sampling固相萃取固相萃取Solid Phase ExtractionSPE SPE SPE最早是最早是7070年代提出來(lái)的，至今該年代提出來(lái)的，至今該技術(shù)已發(fā)展成為許多領(lǐng)域樣品預(yù)處理的技術(shù)已發(fā)展成為許多領(lǐng)域樣品預(yù)處理的標(biāo)準(zhǔn)模式，商品化程度非常高。標(biāo)準(zhǔn)模式，商品化程度非常高。柱管式柱管式(cartri

13、dge SPE(cartridge SPE，cSPE)cSPE)圓盤(pán)式圓盤(pán)式(disk SPE(disk SPE，dSPE)dSPE)SPESPESPE加速模式：加速模式： 加壓、抽真空、離心等加壓、抽真空、離心等1. Barbital2. Allobarbital3. Aprobarbital4. Phenobarbital5. Butabarbital6. Alphenal7. Hexobarbital8. Amobarbital9. Mephobarbital10. SecobarbitalSerum Extract Containing BarbituratesSPESPESPE的幾點(diǎn)

14、新進(jìn)展：的幾點(diǎn)新進(jìn)展： 圓盤(pán)式圓盤(pán)式SPESPE 熱輔助熱輔助SPESPE 新型固定相新型固定相 組合化學(xué)組合化學(xué)SPESPESPE SPE SPE圓盤(pán)類(lèi)似一張扁平過(guò)濾膜圓盤(pán)類(lèi)似一張扁平過(guò)濾膜, ,厚厚度度1mm1mm，直徑約，直徑約4 496mm96mm。圓盤(pán)式圓盤(pán)式SPESPE dSPE dSPE具有比具有比cSPEcSPE相對(duì)較大的橫截相對(duì)較大的橫截面、固定相薄，這就使允許流速增大面、固定相薄，這就使允許流速增大，萃取速度也增大，特別適合環(huán)境樣，萃取速度也增大，特別適合環(huán)境樣品如水中痕量有機(jī)物的分析，可以加品如水中痕量有機(jī)物的分析，可以加大樣品體積以提高檢測(cè)靈敏度。大樣品體積以提高檢測(cè)靈

15、敏度。SPE熱輔助熱輔助SPESPE 普通普通SPESPE的原理是流動(dòng)相的原理是流動(dòng)相A A時(shí)吸附時(shí)吸附待測(cè)成分，切換至流動(dòng)相待測(cè)成分，切換至流動(dòng)相B B時(shí)解吸附。時(shí)解吸附。熱輔助熱輔助SPESPE的原理是的原理是SPESPE裝置冷卻時(shí)吸裝置冷卻時(shí)吸附待測(cè)成分，而加熱時(shí)輔助解吸附。附待測(cè)成分，而加熱時(shí)輔助解吸附。 熱輔助熱輔助SPESPE尤其適合某些特殊性質(zhì)尤其適合某些特殊性質(zhì)的化合物萃取，溫控及切換裝置已實(shí)現(xiàn)的化合物萃取，溫控及切換裝置已實(shí)現(xiàn)電腦控制。電腦控制。SPESPE新型固定相新型固定相 限制性限制性(Restricted Access(Restricted Access，RA)RA)

16、介質(zhì)，介質(zhì)，其原理與分子排阻色譜大致相同其原理與分子排阻色譜大致相同 內(nèi)表面反相內(nèi)表面反相(Internal Surface Reversed Phase)(Internal Surface Reversed Phase) 半透性表面半透性表面(Semi-permeable Surface)(Semi-permeable Surface) 屏蔽式疏水相屏蔽式疏水相(Shielded Hydrophobic Phase)(Shielded Hydrophobic Phase) 混合功能相混合功能相(Mixed Functional Phase)(Mixed Functional Phase) 分

17、子印跡吸附劑分子印跡吸附劑(molecular imprinting (molecular imprinting sorbentssorbents，MIPs)MIPs)，其原理與親和色譜類(lèi)似，其原理與親和色譜類(lèi)似尤其適合尤其適合體液體液樣品分析前處理樣品分析前處理SPESchematic of the molecular imprinting principle, in which the template is the structural analogue of the target analyte.SPELC chromatogram obtained after preconcentr

18、ation of a 100 mL groundwater sample on (a) a non-imprinted polymer and (b) terbuthylazine-imprinted polymer. SPE 組合化學(xué)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，它組合化學(xué)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，它首先是從溶液相中的組合化學(xué)開(kāi)始的，首先是從溶液相中的組合化學(xué)開(kāi)始的，但由于缺乏一種簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化的高通量但由于缺乏一種簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)化的高通量純化方法，合成化學(xué)家在合成了大量化純化方法，合成化學(xué)家在合成了大量化合物之后，通常要為化合物分離純化煞合物之后，通常要為化合物分離純化煞費(fèi)苦心，固相組合化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。費(fèi)苦心，固

19、相組合化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。組合化學(xué)組合化學(xué)SPESPESPESPE離子交換離子交換 SPE SPE * * * *正相正相 SPESPE反相反相 SPESPEfluorous SPEfluorous SPE組合化學(xué)組合化學(xué) SPE SPE 模式模式SPESPE Merrifield L. Merrifield L.等科學(xué)家發(fā)明的等科學(xué)家發(fā)明的SPESPE相關(guān)的固相肽合成技術(shù)還獲得了相關(guān)的固相肽合成技術(shù)還獲得了諾貝爾獎(jiǎng)諾貝爾獎(jiǎng)! !SPE固相微萃取固相微萃取Solid Phase Micro-extractionSPME SPME SPME采用一種略似進(jìn)樣器的裝置，采用一種略似進(jìn)樣器的裝置，用一根涂布多聚物固定相的熔融石英纖用一根涂布多聚物固