基于新型萃取溶劑的液相微萃取技術(shù)及其在獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

王藝霞，劉 暢，楊琳燕，張 偉，李道穩(wěn)，李留安，李 存

(天津農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)與動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院/天津市農(nóng)業(yè)動(dòng)物繁育與健康養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300392)

在食品動(dòng)物養(yǎng)殖過程中，獸藥通常用來治療、預(yù)防疾病或促進(jìn)生長(zhǎng)，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)揮著重要的作用[1]。然而，有些獸藥會(huì)通過食物鏈的積累和生物自身代謝殘存下來，形成獸藥殘留，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重?fù)p害。因此，為了保護(hù)消費(fèi)者的健康，對(duì)獸藥殘留進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)管，控制和減少它們?cè)谑称分械拇嬖趧?shì)在必行。

液相微萃取技術(shù)(liquid phase microextraction,LPME)集樣品采集、萃取、富集等過程于一體，具有操作簡(jiǎn)便、富集倍數(shù)高、成本低廉、環(huán)境友好、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、藥品、農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域的分析檢測(cè)。正如微萃取的名字一樣，該技術(shù)只需幾十微升、甚至幾微升的有機(jī)溶劑作為萃取劑，對(duì)樣品溶液中目標(biāo)分析物進(jìn)行萃取、濃縮，最后通過分析儀器檢測(cè)出來[2]。與傳統(tǒng)的液液萃取技術(shù)相比，LPME預(yù)濃縮能力更強(qiáng)、提取時(shí)間更短，不僅為儀器檢測(cè)提供了高效、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)，也為基質(zhì)多樣復(fù)雜的樣品分析提供了一個(gè)非常有效的處理方案[3]。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，LPME也衍生了不同的形式，其中包括中空纖維液相微萃取(hollow fibre liquid phase microextraction,HF-LPME)、平行人工液膜微萃取(parallel artificial liquid membrane extraction,PALME或96-well LPME)、電膜萃取(electromembrane extraction,EME)、分散液-液微萃取(dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME)、懸浮固化有機(jī)液滴液相微萃取(solidified floating organic-liquid phase microextraction,LPME-SFO)和微芯片或微流體裝置中的液-液萃取。而萃取溶劑也逐漸由最初的有機(jī)溶劑變成綠色、無毒的、熔點(diǎn)較低的離子液體(ionic liquids,ILs)，低共熔溶劑(deep eutectic solvent,DES)，可切換溶劑(switchable solvent,SS)等。

1 LPME的種類及其在獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

1.1 中空纖維液相微萃取

在中空纖維液相微萃取(HF-LPME)中，目標(biāo)分析物通過固定在中空纖維孔中的有機(jī)溶劑薄膜進(jìn)行提取，并進(jìn)入中空纖維腔中的受體溶液中。作為HF-LPME中最關(guān)鍵的材料，常見的中空纖維膜主要有聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚四氟乙烯膜和聚氯乙烯膜等。HF-LPME按其萃取模式可分為兩相與三相兩種，兩相體系適合中性分析物的提取，三相體系一般用于酸性和堿性分析物的提取[4]?？傮w上講，無論是兩相還是三相的膜液相微萃取都具有較好的凈化能力，具有更高的穩(wěn)定性，適合一些復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)物分析。周小清等[5]建立了中空纖維膜三相液液微萃取(hollow fibre-liquid liquid liquid microextraction,HF-LLLME)結(jié)合高效液相色譜-紫外法(high performance liquid chromatography-ultraviolet,HPLC-UV)對(duì)豬尿及牛奶中的鹽酸克侖特羅進(jìn)行了殘留檢測(cè)，方法檢出限為0.5 μg/L，回收率分別為87.0%～102.4%和80.2%～94.4%。該方法富集效率高、操作簡(jiǎn)單，適用于復(fù)雜基質(zhì)中的殘留檢測(cè)。Xu H等[6]建立了一種基于中空纖維膜的動(dòng)態(tài)液-液微萃取(HF-DLLME)結(jié)合高效液相色譜-紫外檢測(cè)方法(HPLC-UV)，用于牛奶樣品中四環(huán)素類(tetracycline,TCL)藥物的殘留分析，該方法檢測(cè)限在0.95 μg/L～3.6 μg/L之間，加標(biāo)樣品的回收率在92.38%～107.3%之間，具有操作簡(jiǎn)單、效率高、不留樣、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 平行人工液膜微萃取

PALME克服了HF-LPME的使用沒有商用設(shè)備、難實(shí)現(xiàn)高通量配置的自動(dòng)化的缺點(diǎn)。在PALME中，微量樣品裝入96孔板的單個(gè)孔中，并通過相應(yīng)的液膜(每個(gè)液膜包含幾微升有機(jī)溶劑)從單個(gè)樣品中提取目標(biāo)分析物，并進(jìn)入相應(yīng)的受體溶液。液膜和受體溶液位于帶有圓盤式膜的96孔濾板中，該濾板與96孔供體板夾在一起，并在提取過程中攪拌。平行人工液膜萃取法操作簡(jiǎn)便，適合生物樣品中藥物的提取。

1.3 電膜萃取

電膜萃取(EME)的原理與HF-LPME相似，目標(biāo)分析物都是通過有機(jī)溶劑薄膜提取并進(jìn)入到受體溶液中。然而，與HF-LPME不同的是，EME中的傳質(zhì)是通過電動(dòng)遷移實(shí)現(xiàn)的而不是擴(kuò)散。因此，電極位于樣品和受體溶液中，并且耦合到外部電源。一般來說，當(dāng)提取堿性分析物時(shí)，帶負(fù)電的電極(陰極)位于受體溶液中，反之用于酸性分析物的提取。與HF-LPME相比，EME可以通過外部電場(chǎng)進(jìn)行選擇性調(diào)節(jié)并且具有更快的傳質(zhì)速度。自2006年引入以來[7]，EME的應(yīng)用比較廣泛，但主要還是生物液中藥物的提取。Asadi S等[8]首次將聚丙烯酰胺凝膠作為一種新的膜材料進(jìn)行電膜萃取，提取母乳中3種藥物，即偽麻黃堿(pseudoephedrine,PSE)、利多卡因(lidocaine,LID)和普萘洛爾(propranolol,PRO)，然后采用HPLC-UV法進(jìn)行檢測(cè)，該方法靈敏度和精確度較高，且未使用有機(jī)溶劑，適合生物基質(zhì)中藥物的提取。Tabani H等[9]采用瓊脂糖凝膠作為膜進(jìn)行電膜萃取，提取了水樣中維拉帕米(verapamil,VER)、氨氯地平(amlodipine,AML)等4種基礎(chǔ)藥物，檢測(cè)限為1.5 ng/mL～1.8 ng/mL。新型EME不需要有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境友好，但是在獸藥殘留檢測(cè)中應(yīng)用較少，可以考慮推廣其在獸殘留檢測(cè)中的應(yīng)用。

1.4 分散液液微萃取

分散液液微萃取(DLLME)是一種微型液-液萃取(liquid liquid microextraction,LLE)，它的實(shí)質(zhì)就是在樣品溶液中加入數(shù)10 μL萃取劑和一定體積分散劑，混合液輕輕振蕩后即形成一個(gè)水/分散劑/萃取劑的乳濁液體系，再經(jīng)離心分層，進(jìn)行分離，然后進(jìn)行儀器檢測(cè)。與傳統(tǒng)的LLE相比，分散劑的加入，提高了有機(jī)萃取劑在水相中的分散性和水相與萃取劑的接觸面積，從而使目標(biāo)化合物在樣品溶液和萃取劑之間快速轉(zhuǎn)移[10]。該方法有機(jī)溶劑消耗低，萃取時(shí)間短，萃取效率高，富集率高，被廣泛應(yīng)用到食品、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。張英等[11]采用離子液體-分散液液微萃取(ionic liquid-dispersive liquid-liquid microextraction,IL-DLLME)結(jié)合HPLC測(cè)定了豬腎臟中3種四環(huán)素類抗生素，該方法的RSD不高于3.1%，檢出限為54 μg/L～93 μg/L，且樣品的加標(biāo)回收率達(dá)99.5%～101.1%。Alipanahpour Dil E等[12]將磁性納米粒子與低共熔溶劑結(jié)合制備了鐵磁流體，建立了鐵磁流體-渦旋輔助分散液-液微萃取法(VA-HDES-ferrofluid-DLLME)并結(jié)合HPLC-UV對(duì)尿液、血漿和牛奶中的多西環(huán)素(doxycycline,DOC)進(jìn)行了測(cè)定，檢測(cè)限和定量限分別為3.6 ng/mL和8.5 ng/mL，樣品中DOC回收率在86.70%～97.48%之間。

1.5 懸浮固化有機(jī)液滴液相微萃取

懸浮固化有機(jī)液滴液相微萃取(LPME-SFO)集樣品采集、萃取、濃縮功能于一體，操作簡(jiǎn)單、成本低、富集倍率高，是一種環(huán)境友好型樣品前處理新技術(shù)[13]。該技術(shù)通常選用密度比水小，熔點(diǎn)接近于室溫的溶劑如一元醇、十六烷等作為萃取劑，與樣品溶液混和后放入密閉容器置于冰浴中，使萃取劑凝固，然后再取出使其在室溫下緩慢融化，而后進(jìn)行儀器分析。懸浮固化分散液液微萃取技術(shù)(solidified floating organic-dispersive liquid-liquid microextraction,DLLME-SFO)就是該技術(shù)與DLLME的結(jié)合，充分發(fā)揮了這兩種萃取技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有低毒、低污染、可回收等優(yōu)點(diǎn)。李錦等[14]建立了DLLME-SFO結(jié)合高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(liquid chromatography-mass spectrum,LC-MS)法對(duì)水樣中的6種雌激素進(jìn)行了測(cè)定，方法的檢出限為0.001 μg/L～0.05 μg/L，相對(duì)回收率為93.4%，精密度和靈敏度較高。饒桂維等[15]建立了懸浮固化液相微萃取-高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定水樣中甲硝唑(metronidazole,MDE)和氯霉素(chloramphenicol,CHL)，檢出限分別為0.48 μg/mL和0.98 μg/mL，加標(biāo)回收率在79.5%～82.9%之間，方法簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確，可用于MDE和CHL的測(cè)定。

2 新型萃取溶劑及其在獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 離子液體

離子液體(ionic liquid,ILs)是溫度低于100℃的液態(tài)熔鹽，通常由有機(jī)陽離子和有機(jī)或無機(jī)陰離子組成。與傳統(tǒng)有機(jī)溶劑相比，離子液體具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，包括化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、較寬的液體范圍、不可燃性和不易揮發(fā)性。還可以通過調(diào)整陽離子和陰離子的組成來調(diào)整ILs的物理化學(xué)性質(zhì)，如與水的混溶性和溶劑化效應(yīng)[16]。ILs被認(rèn)為是一種很有前途的綠色溶劑，已成功地用作LPME的萃取溶劑。Wu Y等[17]采用離子液體-中空纖維液-液-液微萃取(IL-HF-LLLME)與毛細(xì)管電泳(capillary electrophoresis,CE)聯(lián)用技術(shù)，測(cè)定了養(yǎng)殖水體中6種磺胺類藥物的含量，該方法選用1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸([C8MIM][PF6])為萃取溶劑，三辛基氧化膦(trioctyl phosphine oxide,TOPO)為輔助萃取溶劑，對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行富集，其中檢出限為0.25 μg/L～0.48 μg/L，相對(duì)回收率為80.4%～100.7%，展現(xiàn)了良好的靈敏度和精密度，操作簡(jiǎn)單，分析時(shí)間短，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好。在ILs中加入順磁成分(通常是過渡金屬或鑭系離子)還可以構(gòu)成磁性離子液體(magnetic ionic liquids,MILs)，它能夠借助外部磁場(chǎng)的力量，從而對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行提取和分離[18]，也已經(jīng)成功的應(yīng)用于LPME中。Chatzimitakos T G等[19]建立了磁離子液體-分散液-液微萃取技術(shù)(magnetic ionic liquid-dispersive liquid-liquid microextraction,MIL-DLLME)結(jié)合高效液相色譜-二極管檢測(cè)法(high performance liquid chromatography-diode array detection,HPLC-DAD)測(cè)定了水中的磺胺類藥物，該方法將固體支撐材料二氧化硅和[P66614+][Dy(Ⅲ)(hfacac)4-] MIL結(jié)合，用于三嗪類(triazines,TZs)和磺胺類(sulfonamides,SAs)的微萃取，不僅克服MILs稱重的困難，并控制MILs的均勻分散，使整個(gè)提取過程更具重現(xiàn)性。方法的定量限為0.034μg/L～0.091μg/L，RSD為5.2%～8.1%，回收率可達(dá)89%～101%。Feng X等[20]建立了磁離子液體-分散液液微萃取(MIL-DLLME)結(jié)合HPLC-UV對(duì)牛奶和化妝品中6種雌激素進(jìn)行了殘留檢測(cè)，該方法以[P6,6,6,14+]2[CoCl42-]MIL為萃取溶劑，結(jié)合DLLME和外部磁場(chǎng)力量分別對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行富集和分離，檢測(cè)限為5 ng/mL～15 ng/mL，在牛奶和化妝品中的回收率分別為98.5%～109.3%和96.3%～111.4%。

2.2 低共熔溶劑

低共熔溶劑(deep eutectic solvents,DES)是一類由一定化學(xué)計(jì)量比的氫鍵受體(如季銨鹽)和氫鍵供體(如酰胺、羧酸和多元醇)合成的新型溶劑。它具有ILs的一些性質(zhì)，但是比ILs毒性小，制備容易且成本低，具有制備簡(jiǎn)便、毒性低、溶解性好、不易揮發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。合成后的DES熔點(diǎn)較單個(gè)組分時(shí)低，適合作為L(zhǎng)PME-SFO中的萃取溶劑，其良好的生物相容性也可使其與其他LPME聯(lián)用，廣泛應(yīng)用于不同基質(zhì)的藥物殘留檢測(cè)中[21]。Li G等[22]建立了低共熔溶劑-分散液-液微萃取技術(shù)(DES-DLLME)結(jié)合液相色譜-二級(jí)質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS/MS)法對(duì)牛奶中的CHL和甲砜霉素(thiamphenicol,THI)進(jìn)行了檢測(cè)，該方法以氯化膽堿和甘油為原料合成DES，以2∶1的比例與氯仿混合作為萃取溶劑，對(duì)牛奶中的CHL和THI進(jìn)行分離純化，方法靈敏度較高，回收率較高。Li K等[23]建立了原位形成疏水性低共熔溶劑-振動(dòng)輔助-液液微萃取(in situ-hydrophobicity deep eutectic solvents-vibration assistance-liquid liquid microextraction,in situ hDES-SA-LLME)結(jié)合HPLC-UV法對(duì)水樣中的氟喹諾酮類藥物(fluoroquinolone,FQ)進(jìn)行了檢測(cè)，該方法以麝香草酚和庚酸為原料在水樣中形成了hDES，并將其作為萃取溶劑對(duì)FQ進(jìn)行了富集，其中檢測(cè)限為3.0 ng/mL，相對(duì)回收率為84.1%～113.65%，RSD不超過7.91%。

2.3 可切換性溶劑

可切換性溶劑(switchable solvents,SS)是可以轉(zhuǎn)換親水親油特性的一種特殊液體，在通入或者去除CO2(即用低熱量、惰性氣體鼓泡)的情況下可逆地從一種形式切換到另一種形式，它主要包括可轉(zhuǎn)換親水性溶劑(switchable hydrophilic solvents,SHS)和可轉(zhuǎn)換極性溶劑(switchable polar solvents,SPS)。作為提取溶劑，SHS較SPS更為合適，因?yàn)樗ǔＳ芍墟溨舅岷褪灏方M成，價(jià)格更低，更穩(wěn)定，且與水的混溶性是完全可逆的，已經(jīng)成功的應(yīng)用于LPME中[24]?？汕袚Q溶劑型液相微萃取法具有綠色、快速、簡(jiǎn)便、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的前處理技術(shù)，并且可與各種分析儀器兼容，成功地應(yīng)用于獸藥殘留檢測(cè)工作中。Di X等[25]建立了微波輔助萃取-固相凈化-可切換親水性溶劑均相液相微萃取(microwave assisted extraction-solid phase purification-switchable hydrophilic solvent-homogeneous liquid liquid microextraction,MAE-SPP-SHS-HLLME)聯(lián)合HPLC-UV法測(cè)定雞肉中的磺胺類藥物，該方法采用己酸作為SHS、NaCO3和H2SO4分別作為堿性和酸性調(diào)節(jié)劑，通過調(diào)節(jié)pH使己酸在親水和疏水狀態(tài)下切換，對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行萃取，其中檢測(cè)限為2.5 ng/g～6.0 ng/g，添加回收率范圍為94.1%～112.0%，具有快速、成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。Gao M等[26]建立了泡騰輔助-可切換脂肪酸微萃取結(jié)合懸浮有機(jī)液滴固化(effervescent assist-solidified floating organic-switchable fatty acid microextraction,EA-SFAM-SFO)方法，用于海水、沉積物和海產(chǎn)品中FQ和TCL的簡(jiǎn)單快速測(cè)定，該方法選用壬酸作為SHS，NaCO3和H2SO4分別作為堿性和酸性調(diào)節(jié)劑，富集效果良好，基質(zhì)效應(yīng)較低，檢測(cè)限為0.007 μg/L～0.113 μg/L，提取回收率為82.2%～116.7%。

3 展望

LPME具有操作簡(jiǎn)便、富集倍數(shù)高、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效準(zhǔn)確的前處理技術(shù)。新型萃取溶劑的應(yīng)用使LPME富集倍數(shù)提高，萃取時(shí)間縮短，向綠色環(huán)保的方面發(fā)展。隨著人們對(duì)新型萃取溶劑研究的深入，相信液相微萃取技術(shù)在分析檢測(cè)領(lǐng)域?qū)?huì)取得更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展并且更加適用于復(fù)雜基質(zhì)中獸藥殘留的檢測(cè)。