固相微萃取技術(shù)修改S2090934課件

1、固相微萃取技術(shù)固相微萃取的定義固相微萃取的發(fā)展原理和特點(diǎn)影響因素應(yīng)用研究發(fā)展方向 講解提綱 固相微萃?。⊿PME）是一項(xiàng)新穎的樣品前處理與富集技術(shù)，屬于非溶劑型選擇性萃取法。將纖維頭浸入樣品溶液中或頂空氣體中一段時(shí)間,同時(shí)攪拌溶液以加速兩相間達(dá)到平衡的速度,待平衡后將纖維頭取出插入氣相色譜汽化室,熱解吸涂層上吸附的物質(zhì)。被萃取物在汽化室內(nèi)解吸后,靠流動(dòng)相將其導(dǎo)入色譜柱,完成提取、分離、濃縮的全過(guò)程。 一、 固相微萃取技術(shù)的定義 1989年由加拿大Waterloo大學(xué)的Pawliszyn教授的研究小組于首次進(jìn)行開發(fā)研究。1993年由美國(guó)的Supelco公司實(shí)現(xiàn)商品化。1994年獲美國(guó)匹茲堡分析儀

2、器會(huì)議大獎(jiǎng)?，F(xiàn)在成功應(yīng)用于氣體、液體、固體樣品中有機(jī)化合物的前處理和痕量分析，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品分析、法醫(yī)鑒定、天然產(chǎn)物分析、生理學(xué)等領(lǐng)域開始了廣泛的應(yīng)用。 二、 固相微萃取技術(shù)的發(fā)展（一）SPME技術(shù) 的工作原理 固相微萃取技術(shù)的工作原理就是待測(cè)物在其樣品基質(zhì)和萃取介質(zhì)(涂層)間的分配問題，分吸附過(guò)程和解吸過(guò)程兩個(gè)步驟進(jìn)行。吸附過(guò)程 就是將纖維頭浸入樣品溶液中(或頂空氣體中)一段時(shí)間，同時(shí)攪拌溶液以加速兩相間達(dá)到平衡的速度，當(dāng)待測(cè)物在樣品及石英纖維頭外涂漬的固定相液膜中平衡分配時(shí)，將纖維頭取出，此過(guò)程遵循相似相溶原理。 三、 固相微萃取技術(shù)的原理和特點(diǎn)（一）SPME技術(shù) 的工作原理 固相微萃取

3、技術(shù)的工作原理就是待測(cè)物在其樣品基質(zhì)和萃取介質(zhì)(涂層)間的分配問題，分吸附過(guò)程和解吸過(guò)程兩個(gè)步驟進(jìn)行。解吸過(guò)程 解吸過(guò)程會(huì)因SPME后續(xù)分離手段的不同而不同。對(duì)于氣相色譜(GC)，萃取纖維插入進(jìn)樣口后就可以進(jìn)行熱解吸。而對(duì)于液相色譜(LC)，則是通過(guò)溶劑進(jìn)行洗脫。被萃取物在汽化室內(nèi)解吸后,靠流動(dòng)相將其導(dǎo)入色譜柱,完成提取、分離、濃縮的全過(guò)程。 三、 固相微萃取技術(shù)的原理和特點(diǎn)（一）SPME技術(shù) 的工作原理 SPME 技術(shù)萃取待測(cè)化合物一般有3種方法 三、 固相微萃取技術(shù)的特點(diǎn)和原理固相微萃取直接浸入式萃取頂空萃取 膜保護(hù)萃取（一）SPME技術(shù) 的工作原理直接浸入式萃取 直接浸入式萃取是把纖維直

4、接插人樣品中，目標(biāo)化合物通過(guò)擴(kuò)散直接遷移到固定相涂層上。頂空萃取 頂空萃取法是一個(gè)包括固定相、頂空氣相和液體樣品三相同時(shí)存在的萃取體系,萃取時(shí)目標(biāo)化合物傳遞的動(dòng)力學(xué)過(guò)程包括了從液相向頂空氣相的遷移以及最終向涂層固定相的遷移,即萃取待測(cè)樣品是一個(gè)樣品在三相體系中都達(dá)到平衡的過(guò)程。 三、 固相微萃取技術(shù)的特點(diǎn)和原理（一）SPME技術(shù) 的工作原理膜保護(hù)萃取 膜保護(hù)萃取是使用一個(gè)選擇性的膜隔離開涂層與樣品，待測(cè)物可以通過(guò)選擇性膜吸附到涂層上，而樣品中高分子量的化合物不能通過(guò)，從而排除了基體的干擾。膜保護(hù)法對(duì)嚴(yán)重污染的水樣及難揮發(fā)性化合物的萃取分析有一定優(yōu)勢(shì)。 三、 固相微萃取技術(shù)的特點(diǎn)和原理（二）SP

5、ME技術(shù) 的特點(diǎn)1. 不用或少用溶劑，操作簡(jiǎn)便，易于自動(dòng)化和與其他技術(shù)在線聯(lián)用。2. 與其他常用的富集技術(shù)相比, 克服了傳統(tǒng)的液-液萃取法需使用大量溶劑和樣品、處理時(shí)間長(zhǎng)、操作步驟多的缺點(diǎn)。3. SPME與近年來(lái)新發(fā)展的樣品前處理技術(shù)相比也具有獨(dú)到之處, 如: 超臨界流體萃取裝置價(jià)格昂貴, 不適于水樣分析; 以溶劑脫附的固相萃取法回收率低; 熱脫附的固相萃取法需要專用的加熱裝置, 且固體吸附劑的孔隙易被堵塞。 三、 固相微萃取技術(shù)的原理和特點(diǎn)（一）萃取時(shí)間的影響 對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分析時(shí)，一般10min左右就可以到達(dá)到萃取平衡;而較復(fù)雜的基質(zhì)或半揮發(fā)性有機(jī)物，其達(dá)到平穩(wěn)所需時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)到30mi

6、n60min。因此，可以根據(jù)實(shí)際操作目的對(duì)靈敏度的需求不同適當(dāng)?shù)目s短萃取時(shí)間，還需要嚴(yán)格控制萃取時(shí)間的一致性，以保證分析工作具有良好的重現(xiàn)性。（二）纖維表面固定相的影響 選用固定相時(shí)應(yīng)當(dāng)遵循相似相溶的原則，綜合考慮和分析各組分在各相中的極性、沸點(diǎn)和分配系數(shù)，以選取最適合分析組分的固定相。目前常用的涂層有聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酷(PA)。此外，還需要考慮石英纖維表面固定相的體積。四、固相微萃取技術(shù)的影響因素（三）萃取溫度的影響 適當(dāng)?shù)募訜嵘邩悠返臏囟龋杉涌旆治鑫锏臄U(kuò)散速度，使揮發(fā)性化合物更快到達(dá)頂空和萃取纖維的表面，縮短平衡時(shí)間。然而涂層的吸附過(guò)程一般是放熱反應(yīng)，過(guò)高的溫

7、度反而會(huì)使分配系數(shù)下降，直接導(dǎo)致檢測(cè)的靈敏度下降。（四）無(wú)機(jī)鹽效應(yīng)與pH值的影響 在萃取前于樣品中添加無(wú)機(jī)鹽，使有機(jī)待測(cè)物溶解度降低而產(chǎn)生鹽析，從而增加固定相對(duì)分析組分的吸附。一般情況下，添加無(wú)機(jī)鹽的方法適用于頂空方式，對(duì)于侵入方式，無(wú)機(jī)鹽的存在容易損壞萃取纖維頭。而且過(guò)高的鹽濃度會(huì)增加體系的粘度，影響擴(kuò)散的速度，會(huì)產(chǎn)生負(fù)效果；控制pH值的大小也可以改變有機(jī)物在水中的溶解度 ，pH值過(guò)高或過(guò)低都會(huì) 影響固定相涂層的使用壽命。四、固相微萃取的影響因素（五）衍生化反應(yīng)的作用 在固相微萃取中，無(wú)論是直接向試樣中加入衍生劑，還是將衍生劑附著于石英纖維固定相涂層上，都能使衍生化反應(yīng)得以產(chǎn)生。衍生化反應(yīng)可

8、應(yīng)用于減小極性化合物的極性，增強(qiáng)被固定相吸附的能力。（六）攪拌基質(zhì)的影響 攪拌基質(zhì)有助于待測(cè)物分布均勻，增加基質(zhì)的傳遞速度，更快的達(dá)到平衡分配，提高萃取效率。四、固相微萃取的影響因素五、固相微萃取的應(yīng)用(一)在食品分析領(lǐng)域 可對(duì)飲料、酒，水果、蔬菜等中香味成分進(jìn)行分析；對(duì)調(diào)味品中的防腐劑進(jìn)行分析；對(duì)食品中農(nóng)藥獸藥的殘留進(jìn)行分析等。例： 程勁松利用頂空固相微萃取結(jié)合毛細(xì)管氣相色譜技術(shù)有效測(cè)定葡萄酒中的風(fēng)味化合物，根據(jù)標(biāo)樣定性了30個(gè)葡萄酒風(fēng)味組分。趙勝亭等用SPME-GC/MS 分析煙臺(tái)富士蘋果香氣成分，共鑒定出50 種化合物，主要為酯類、 酸類、和醛類等揮發(fā)性物質(zhì)，其中酯類占總成分的50.15

9、%，它們構(gòu)成了煙臺(tái)蘋果特有的香氣品質(zhì)。五、固相微萃取的應(yīng)用（二）在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 可應(yīng)用于大氣環(huán)境、水源環(huán)境和土壤環(huán)境的檢測(cè)，主要針對(duì)樣品中的各種有機(jī)污染物檢測(cè)。例： 袁麗華等采用固相微萃取發(fā)于GC/MS聯(lián)用，測(cè)定了室內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物。采樣高度為1.2m,采樣前將纖維頭置于GC進(jìn)樣口（250 ）老化30min，解吸溫度為150，解吸時(shí)間為40S。研究分析發(fā)現(xiàn)：在辦公室由于有吸煙者，尼古丁，取代笨，吡嗪類化合物較多。在新裝修居室中共檢出33種有機(jī)污染物，除了雪松醇等天熱化合物外，還發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣中有大量的二氯甲烷，乙苯，二甲基苯，鄰苯二甲酸二丁酯等油漆中的成分。五、固相微萃取的應(yīng)用（三）藥

10、物分析中的應(yīng)用 由于SPME的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其在藥物分析方面發(fā)展迅速。例： 楊再波等使用PDMS/DVB萃取頭，利用GC- MS技術(shù)，從伸筋草中分離組分98個(gè), 鑒定伸筋草揮發(fā)油成分81個(gè)。 王琦瑋等在SPME- GC/MS法測(cè)定血漿中氯氮平的實(shí)驗(yàn)中, 使用PDMS萃取頭直接取樣的方法檢測(cè)人血漿中氯氮平的濃度, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的靈敏度高、準(zhǔn)確度好、操作簡(jiǎn)便, 適用于氯氮平急性中毒案件的檢測(cè)。五、固相微萃取的應(yīng)用（四）固相微萃取技術(shù)在油氣化探中的初步應(yīng)用 相比于熒光、吸附絲等傳統(tǒng)油氣化探技術(shù)，固相微萃取技術(shù)能比較準(zhǔn)確地定性、定量檢測(cè)出C5 C15烴類組分，且樣品前處理過(guò)程簡(jiǎn)單。例: 袁子艷等用SPME-GCMS技術(shù)對(duì)四川盆地川中地區(qū)地表水及油田水進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，證明根據(jù)鉆井油田水SPME-GCMS譜圖特征可以準(zhǔn)確地判斷鉆井的油氣屬性。（五）在其它領(lǐng)域的應(yīng)用 SPME在日用品有害物質(zhì)的質(zhì)量監(jiān)測(cè),紡織品中偶氮染料的測(cè)定，建材中甲醛的分析以及煙葉中有機(jī)酸含量的分析等各個(gè)方面都被廣泛應(yīng)用。 五、固相微萃取的應(yīng)用（一）研制高選擇性、高靈敏度、高穩(wěn)定性的新涂層 1. 新固定相涂層首先要對(duì)有機(jī)分子有較強(qiáng)的萃取富集能力,使分析物在涂層中有較快的擴(kuò)散速度,能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到分配平衡,并在熱解析時(shí)能迅速脫離固定相涂層。 2. 能耐高溫耐酸堿，以擴(kuò)大使用范圍和使用壽命。 3. 研制和完善無(wú)機(jī)吸附質(zhì)技術(shù)，