分散液相微萃取體系研究

褚文瑋，張福更

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402）

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分散液相微萃取體系研究

褚文瑋，張福更

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300402）

摘要：分散液相微萃取技術(shù)是基于傳統(tǒng)的液-液微萃取基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。該技術(shù)相當(dāng)于微型化的液液萃取，是基于目標(biāo)分析物在樣品溶液和萃取劑之間分配平衡的過程。分散液相微萃取技術(shù)的主要優(yōu)點為萃取時間短、操作簡便；同時克服了單滴微萃取技術(shù)中液滴容易脫落，固相微萃取技術(shù)中吸附飽和以及傳統(tǒng)的液-液微萃取中萃取不充分等缺點。影響分散液相微萃取的主要因素有：萃取劑類型及體積；分散劑類型及體積；離子強度以及溶液的pH值。在對萃取過程進(jìn)行優(yōu)化后，該萃取效率可高達(dá)數(shù)百倍。

關(guān)鍵詞：分散液相微萃取；乳濁液；液-液微萃取

由于大多數(shù)化學(xué)分析儀器如氣相色譜（GC）、高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）等不能直接分析處理復(fù)雜的或含低濃度目標(biāo)待測物的樣品基質(zhì)，因此從復(fù)雜基質(zhì)中分離和濃縮目標(biāo)物的過程是樣品分析中最關(guān)鍵、最耗時的一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的前處理方法有液-液萃取（LLE）［1］、索式提?。⊿HE）、超聲提?。║E）［2］和固相萃取（SPE）［3］等。但是前處理時間長，操作步驟繁瑣，成本高，有機溶劑用量大是其最大的缺點［4］。隨著分析化學(xué)的發(fā)展和人們對環(huán)境的重視，新的分析方法正朝著微型化，簡單化，自動化和環(huán)境友好型方法發(fā)展。固相微萃?。⊿PME）技術(shù)，集具采樣、富集、進(jìn)樣于一體，具有簡單，方便，快捷，且不需要使用有機溶劑，對環(huán)境友好等優(yōu)點。目前該方法已成功用于環(huán)境，食品，生物和天然產(chǎn)物等領(lǐng)域［5-12］。但是SPME萃取纖維價格昂貴，易斷且壽命有限；萃取過程中易產(chǎn)生交叉污染和過飽和現(xiàn)象［13］。

液相微萃取（LPME）技術(shù)由Jeannot和Cantwell 于1996年首次提出［14］，它是建立在LLE法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。液相微萃取技術(shù)具有有機溶劑消耗量和樣品使用量少，萃取效率高等優(yōu)點，特別適合于環(huán)境、生物樣品中痕量、超痕量無機和有機污染物的分析。目前，DLLME的應(yīng)用范圍主要為環(huán)境水樣基質(zhì)，對于一些復(fù)雜基質(zhì)的研究比較少。因此，開發(fā)新型的分散液相微萃取技術(shù)以及擴(kuò)展其應(yīng)用范圍是目前研究的重點。

1　分散液相微萃取原理與影響因素研究

1.1分散液相微萃取原理

DLLME技術(shù)相當(dāng)于微型化的液液萃取，是基于目標(biāo)分析物在樣品溶液和萃取劑之間分配平衡的過程，分配系數(shù)K是指達(dá)到萃取平衡時，目標(biāo)物在萃取相中的濃度與樣品溶液中的濃度之比。分散液相微萃取技術(shù)適用于親脂性較高的目標(biāo)分析物而對于強親水性物質(zhì)是不適用的；對于酸堿性目標(biāo)化合物的提取，則可通過緩沖試劑調(diào)節(jié)樣品溶液的pH值使目標(biāo)物處于分子狀態(tài)，從而提高分配系數(shù)。

分散液相微萃取過程為：1）將含有萃取劑和分散劑的混合溶液快速注入到裝有樣品溶液的離心管中，形成乳濁液；2）萃取劑在分散劑的作用下形成無數(shù)微滴，大大增加了萃取劑與樣品溶液之間的接觸面積，使萃取過程快速達(dá)到平衡；3）對形成的乳濁液進(jìn)行離心分層，使萃取劑沉積到底部并收集沉積相；4）用微量注射器吸取一定量的萃取相后進(jìn)樣分析。

1.2分散液相微萃取的影響因素

在分散液相微萃取過程中，影響萃取效率的因素有主要有：萃取劑類型及體積、分散劑類型及體積、離子強度、樣品溶液pH值。

1.2.1萃取劑類型及體積

在分散液相微萃取中，萃取劑對目標(biāo)物的萃取效率起著關(guān)鍵的作用。一般考慮以下條件：萃取劑對目標(biāo)物的溶解能力好，與水不互溶；溶劑本身的色譜行為良好；密度比水大，有利于離心分層；樣品溶液在分散劑的作用下易于形成乳化液。因此，傳統(tǒng)的DLLME中一般選擇鹵代烴為萃取劑，如氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烯及鹵苯等。萃取劑的體積是影響目標(biāo)物富集倍數(shù)的重要影響因素，隨著萃取劑體積的增大，萃取效率增加緩慢，但富集倍數(shù)明顯下降，但是萃取劑體積太小不利于有機相的收集，因此需要對萃取劑體積進(jìn)行優(yōu)化，一般加入萃取劑的體積為5～100 μL。

1.2.2分散劑類型及體積

分散劑的選擇必須滿足既能與水混溶，又能與萃取劑混溶的要求，在分散劑的作用下，有機相與水相之間的表面張力下降，使萃取劑以大量細(xì)小的微滴分散在水相中，大大增加目標(biāo)物與有機相的接觸面積，從而在短時間內(nèi)達(dá)到萃取平衡。目前常用的分散劑有甲醇、乙醇、丙酮、乙腈及四氫呋喃等。分散劑的體積影響萃取劑在水相中的分散程度，從而影響萃取效率。當(dāng)分散劑使用量較少時，萃取劑分散不均勻以至乳濁液形成不完全；而當(dāng)分散劑使用量較大時，易增加目標(biāo)分析物在水中的溶解度使萃取效率降低。因此分散劑的體積選擇一般在500～1500 μL之間。

1.2.3離子強度

隨著水溶液中離子強度的增加，溶液的密度和粘度增加，目標(biāo)物和萃取劑在水中的溶解降低，一方面有利于提高目標(biāo)物的回收率，另一方面因為收集到的有機相增加使得富集倍數(shù)下降。因此對于不同的目標(biāo)物和萃取條件，鹽濃度對萃取效率的影響不同。一般在水溶液中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0%～20%（w/v）的NaCl溶液來調(diào)整水溶液中的離子強度。

1.2.4不勝數(shù)樣品溶液pH值

對于酸堿性目標(biāo)化合物，其在水溶液中的存在形式受到溶液pH值的影響，例如酸性化合物在酸性條件下以分子狀態(tài)存在，在堿性條件下以離子狀態(tài)存在，不利于目標(biāo)物的萃取。因此對于酸堿性目標(biāo)化合物應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值使其存于非離子狀態(tài)便于萃取。

2　不勝數(shù)分散液相微萃取技術(shù)的發(fā)展

2.1衍生化反應(yīng)在DLLME中的應(yīng)用

在分散液相微萃取過程中對分析物進(jìn)行衍生化的主要目的為提高目標(biāo)分析物的萃取效率、增強對分析物的選擇性和靈敏度以及在色譜分析中實現(xiàn)較好的分離效果［15］。一般當(dāng)目標(biāo)分析物用GC與高靈敏度檢測器（FID，ECD和MS等）結(jié)合分析時，可通過衍生化將目標(biāo)物轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)或熱穩(wěn)性化合物，或者利用衍生化反應(yīng)將極性目標(biāo)化合物轉(zhuǎn)化為非極性化合物，提高對目標(biāo)物的選擇性和萃取效率；當(dāng)使用HPLC或毛細(xì)管電泳色譜（CE）結(jié)合紫外熒光檢測器分析時，衍生化主要用來提高儀器對分析物的靈敏度和檢測能力。

針對不同的需要，溶劑微萃取過程中的衍生化過程主要有三種模式：萃取前衍生，萃取后衍生和同時萃取衍生（原位衍生）。對于本身分配系數(shù)較低的目標(biāo)物一般采用萃取前衍生，而萃取后衍生主要是將分析物轉(zhuǎn)化成適當(dāng)?shù)男问绞怪m合隨后的分離和檢測過程，包括進(jìn)樣口衍生和柱前衍生法。原位衍生則是將萃取步驟和衍生化過程一步完成。常見衍生化反應(yīng)主要有甲基硅烷化，烷基化，酯化和酰化。在DLLME中乙?；癁樽畛Ｓ玫难苌椒?。乙酸酐是常用的一種乙?；噭?，目前已應(yīng)用于尿液中三環(huán)抗抑郁劑和紅酒中的鹵代酚和鹵代苯甲醚類化合物的檢測分析。

2.2DLLME與其他萃取技術(shù)的結(jié)合

傳統(tǒng)的分散液相微萃取技術(shù)對于復(fù)雜基質(zhì)特別是固體基質(zhì)的分析存在基質(zhì)效應(yīng)大，萃取效率低的缺點，不適合直接進(jìn)行分散液相微萃取。因此，2007年，Assadi等［16］首次將SPE與DLLME結(jié)合從復(fù)雜基質(zhì)（高鹽溶液）中提取濃縮19種氯酚類化合物，丙酮既作為SPE過程中的洗脫液也作為DLLME中的分散劑，最后通過GC-ECD分析，在最優(yōu)條件下，19種CPs的濃縮倍數(shù)為4390～17870，線性范圍0.001～20 μg/L，檢出線0.0005～0.1 μg/L。由于SPE技術(shù)發(fā)展已較為成熟，適合于復(fù)雜基質(zhì)的分析，SPE-DLLME擴(kuò)展了DLME的應(yīng)用范圍，目前該方法已成功應(yīng)用于環(huán)境水樣，酒和牛奶等復(fù)雜基質(zhì)中有機化合物的分析。

目前，大量研究報道將DLLME與其他的純化或萃取技術(shù)結(jié)合來開發(fā)新的前處理方法以適應(yīng)不同的樣品基質(zhì)。近年來，DLLME技術(shù)已與攪拌棒固相萃取法（SBSE），分散固相萃取法（DSPE），分子印跡聚合物（MIP），超臨界流體萃取法（SFE），超聲輔助萃取法（UAE）和微波輔助萃取法（MAE）相結(jié)合，這些方法比單一的萃取技術(shù)有更高的選擇性和靈敏度［17］。這些方法一般都將上一步過程得到的洗脫液或提取液做為分散液相微萃取中的分散劑或水相來進(jìn)行萃取。這些與DLLME結(jié)合的前處理方法已成功應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境水樣，土壤或沉積物，食品以及植物精油和木質(zhì)產(chǎn)品等中的有機物的分析。

不同與上述萃取方式的結(jié)合，2013年，Lee等［18］建立了渦旋輔助微固相萃取結(jié)合低密度溶劑分散液相微萃取技術(shù)（VA-μ-SPE-LDS-DLLME）萃取濃縮水樣中痕量鄰苯二甲酸酯類化合物。該方法先進(jìn)行渦旋輔助微固相萃取，萃取完成后取出微固相萃取裝置，用乙腈解吸后進(jìn)行分散液相微二次萃取濃縮，最后取上層有機相進(jìn)行GC-MS分析。由于μ-SPE薄膜的存在該方法適合復(fù)雜基質(zhì)樣品的分析且萃取時間短（6min）。該方法與分散液相微萃取結(jié)合分散微固相萃?。―LLME-D-μ-SPE）技術(shù)的萃取步驟剛好相反。同年，Li等［13］將分散液相微萃取與單滴微萃取技術(shù)結(jié)合（DLLME-SDME）萃取濃縮水樣中氯酚類化合物，開發(fā)了一種新的簡單，快速，高效的三相液液液微萃取（LLLME）方法，與傳統(tǒng)的LLLME技術(shù)相比該方法操作簡單，萃取時間短，無需離心步驟，該方法已成功應(yīng)用于環(huán)境水樣中氯酚類化合物的分析。

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doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.006

中圖分類號：TQ028.3+2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-1267（2016）01-0016-03

收稿日期：2015-11-20