您當(dāng)前的位置:檢測(cè)資訊 > 實(shí)驗(yàn)管理
嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2016-06-12 10:57
食品樣品前處理在分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中占有重要的地位,快速、簡(jiǎn)便、自動(dòng)化的前處理技術(shù)不僅省時(shí)、省力,甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也起著至關(guān)重要的作用。
在分析工作中,試樣的前處理是一個(gè)十分重要的步驟,一些難分解的樣品有時(shí)成為分析測(cè)定中的主要問(wèn)題。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,分析儀器的自動(dòng)化水平不斷提高,特別是應(yīng)用了各種高新技術(shù)的精密分析儀器以及現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入極大地推動(dòng)了分析化學(xué)的發(fā)展。作為分析化學(xué)的重要組成部分———樣品前處理技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。
樣品前處理的地位
在一個(gè)完整的樣品分析過(guò)程中,大致可以分為4個(gè)步驟:①樣品采集;②樣品前處理;③分析測(cè)定;④數(shù)據(jù)處理與報(bào)告結(jié)果。其中樣品前處理所需時(shí)間最長(zhǎng),約占整個(gè)分析時(shí)間的三分之二。通常分析一個(gè)樣品只需幾分鐘至幾十分鐘,而分析前的樣品處理卻要幾小時(shí)。因此樣品的前處理是分析過(guò)程中一個(gè)重要的步驟,樣品前處理過(guò)程的先進(jìn)與否,直接關(guān)系到分析方法的優(yōu)劣。由于樣品前處理過(guò)程的重要性,樣品前處理方法和技術(shù)的研究已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。
樣品前處理技術(shù)分類(lèi)
按照樣品形態(tài)來(lái)分,樣品前處理技術(shù)主要分為固體、液體、氣體樣品的前處理技術(shù)。固體樣品的前處理技術(shù)主要有索氏提取、微波輔助萃取、超臨界流體萃取和加速溶劑萃取等。液體樣品的前處理技術(shù)主要有液-液萃取、固相萃取、液膜萃取、吹掃捕集、液相微萃取等。氣體樣品的前處理方法有固體吸附劑法、全量空氣法等。
樣品前處理技術(shù)的發(fā)展
在樣品前處理技術(shù)中,目前使用最廣泛的仍然是經(jīng)典方法,主要是技術(shù)上得到了進(jìn)一步完善,相應(yīng)的新材料、新試劑、新方法得到了發(fā)展,更方便實(shí)用的設(shè)備被不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)。
(1)制樣:開(kāi)發(fā)出了精巧高效的粉碎設(shè)備,如高速粉碎機(jī)、超聲粉碎機(jī)等,這些粉碎機(jī)的研發(fā)極大地提高了制樣的效率和試樣的質(zhì)量。
(2)樣品分解及提取:形成了完整的各類(lèi)熱分解、酸分解、堿分解、融熔鹽分解、酶分解體系,包括干法、濕法等各種方法。設(shè)備方面有自動(dòng)控制高溫爐、自控振蕩器、超聲波提取器等。
(3)樣品分離富集包括以下幾種方法:
沉淀法:形成了無(wú)機(jī)沉淀、有機(jī)沉淀、共沉淀等完整的體系。
蒸餾揮發(fā)法:掃集共蒸餾技術(shù)使蒸餾法應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展,冷原子吸收法測(cè)汞儀是掃集共蒸餾技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型事例。
溶液萃取分離法:在無(wú)機(jī)分析方面鰲合物萃取體系、離子締合物萃取體系及酸性磷類(lèi)萃取體系廣泛應(yīng)用于痕量元素的萃取分離;而有機(jī)溶劑的液-液萃取在有機(jī)物分析上是一種有效的提純手段。
離子交換法:新的離子交換劑的出現(xiàn),使這一傳統(tǒng)方法擴(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域。
吸附法:在無(wú)機(jī)領(lǐng)域使用黃原棉等吸附劑,在有機(jī)領(lǐng)域,硅膠、活性碳、多孔高分子聚合物等應(yīng)用最廣泛。
色譜法:薄層色譜法、萃取色譜法、柱色譜法、離心色譜法、高壓液相色譜法、毛細(xì)管色譜法等在各自的領(lǐng)域發(fā)展很活躍,色譜法的發(fā)展代表了分離富集技術(shù)發(fā)展的主要方向。
樣品前處理技術(shù)研究進(jìn)展
1.微量化
隨著終端檢測(cè)儀器的迅速發(fā)展,用于檢測(cè)的樣品量越來(lái)越少,與之相對(duì)應(yīng)的樣品前處理體系也隨之向微量化方向發(fā)展。微量化首先在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的檢測(cè)中到廣泛的應(yīng)用。
2.新方法和新技術(shù)
新方法和新技術(shù)的發(fā)展有的是對(duì)傳統(tǒng)方法的改進(jìn),有的則是引入新原理和技術(shù)。近年來(lái)發(fā)展較快的樣品前處理技術(shù)有以下幾種:
1)超臨界流體萃取
超臨界流體是流體界于臨界溫度及壓力時(shí)的一種狀態(tài),超臨界流體萃取的分離原理是利用超臨界流體的溶解能力與其密度的關(guān)系,即利用壓力和溫度對(duì)超臨界流體溶解能力的影響而進(jìn)行萃取的。它克服了傳統(tǒng)的索式提取費(fèi)時(shí)費(fèi)力、回收率低、重現(xiàn)性差、污染嚴(yán)重等弊端,使樣品的提取過(guò)程更加快速、簡(jiǎn)便,同時(shí)消除了有機(jī)溶劑對(duì)人體和環(huán)境的危害,并可與許多分析檢測(cè)儀器聯(lián)用。在醫(yī)藥、食品、化學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。
2)固相微萃取
其原理是將各類(lèi)交聯(lián)鍵合固定相融溶在具有外套管的注射器內(nèi)芯棒上,使用時(shí)將芯棒推出,浸于粗制樣液中,待測(cè)組分被吸附在芯棒上,然后將樣針芯棒直接插入氣相或液相色譜儀的進(jìn)樣口中,被測(cè)組分在進(jìn)樣口中將被解析下來(lái)進(jìn)入色譜分析。這項(xiàng)技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、分析時(shí)間短、樣品用量小、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。固相微萃取通過(guò)利用氣相色譜、高效液相色譜等作為后續(xù)分析儀器,可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種樣品的快速分離分析。通過(guò)控制各種萃取參數(shù),可實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量被測(cè)組分的高重復(fù)性、高準(zhǔn)確度的測(cè)定。
3)凝膠自動(dòng)凈化裝置
凝膠滲透色譜是液相分配色譜的一種,其分離基礎(chǔ)是溶液中溶質(zhì)分子的體積大小不同。凝膠自動(dòng)凈化就是利用凝膠滲透色譜原理來(lái)凈化樣品的技術(shù),近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于生物、環(huán)境、醫(yī)藥等樣品的分離和凈化。
4)固相萃取技術(shù)
固相萃取是20世紀(jì)70年代后期發(fā)展起來(lái)的樣品前處理技術(shù),它利用固體吸附劑將目標(biāo)化合物吸附,使之與樣品的基體及干擾化合物分離,然后用洗脫液洗脫或加熱解脫,從而達(dá)到分離和富集目標(biāo)化合物的目的,該項(xiàng)技術(shù)具有回收率和富集倍數(shù)高、有機(jī)溶劑消耗量低、操作簡(jiǎn)便快速、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn),易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化并可與其它分析儀器聯(lián)用。在很多情況下,固相萃取作為制備液體樣品優(yōu)先考慮的方法取代了傳統(tǒng)的液—液萃取法,如美國(guó)環(huán)保署將其用于水中農(nóng)藥含量的測(cè)定。
5)液相微萃取
液相微萃取的原理是利用待測(cè)物在兩種不混溶的溶劑中溶解度和分配比的不同而進(jìn)行萃取的方法。該項(xiàng)技術(shù)集萃取、凈化、濃縮、預(yù)分離于一體,具有萃取效率高、消耗有機(jī)溶劑少,快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn),是一種較環(huán)保的萃取方法。
6)吹掃捕集法
吹掃捕集法利用待測(cè)物的揮發(fā)性,直接抽取樣品頂空氣體進(jìn)行色譜分析,利用載氣盡量吹出樣品中的待測(cè)物后,用冷凍捕集或吸附劑捕集的方法收集被測(cè)物。吹掃捕集技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確、高靈敏度、高富集效率等優(yōu)點(diǎn),在食品、飲料、蔬菜、藥物等樣品的前處理中展示了廣闊的應(yīng)用前景。
7)膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是指以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì),通過(guò)在膜兩側(cè)施加某種推動(dòng)力,如壓力差、濃度差等,使樣品一側(cè)中的欲分離組分選擇性地通過(guò)膜,低分子溶質(zhì)通過(guò)膜,大分子溶質(zhì)被截留,以此來(lái)分離溶液中不同分子量的物質(zhì),從而達(dá)到分離提純的目的。一般膜分離是在壓力的作用下進(jìn)行的,分離過(guò)程瞬間完成,因此具有裝置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備體積小、更易于操作和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。膜分離技術(shù)在眾多領(lǐng)域里可以代替離心、沉降、蒸發(fā)、吸附等傳統(tǒng)的分離手段,提高了分離效率,降低運(yùn)行成本,簡(jiǎn)化操作。
8)熱解吸
熱解吸是將固體、液體、氣體樣品或吸附有待測(cè)物的吸附管置于熱解吸裝置中,當(dāng)裝置升溫時(shí),揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分從被解吸物中釋放出來(lái),通過(guò)惰性載氣帶著待測(cè)物進(jìn)入GC、GC-MS中進(jìn)行分析的一種技術(shù)。該技術(shù)具有靈敏度高、環(huán)境污染小等特點(diǎn),當(dāng)其與氣相色譜或質(zhì)譜聯(lián)用時(shí),可進(jìn)行復(fù)雜樣品的分析測(cè)定,應(yīng)用范圍較廣。
9)微波消解法
在微波磁場(chǎng)中,被消解樣品極性分子快速轉(zhuǎn)動(dòng)和定向排列,從而產(chǎn)生振動(dòng)。在較高溫度和壓力下消解樣品,可以激化化學(xué)物質(zhì),從而使氧化劑的氧化能力大大加強(qiáng),使樣品表層擾動(dòng)破裂,并不斷產(chǎn)生新的與試劑接觸的表面,加速了樣品的消解。微波消解法是一種高效省時(shí)的現(xiàn)代制樣技術(shù),普遍用于原子光譜分析的樣品前處理。
3.在線技術(shù)
在線技術(shù)是樣品前處理過(guò)程與終端檢測(cè)裝置結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的技術(shù),今后的發(fā)展趨勢(shì)就是盡可能使這兩個(gè)過(guò)程全部結(jié)合起來(lái),這樣不但可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)省人力,更主要的是可以防止人工操作無(wú)法避免的由于個(gè)體差異所產(chǎn)生的誤差,提高分析測(cè)試的靈敏度、準(zhǔn)確度與重現(xiàn)性。
食品樣品的前處理
指食品樣品在測(cè)定前消除干擾成分,濃縮待測(cè)組分,使樣品能滿足分析方法要求的操作過(guò)程。
1.無(wú)機(jī)化處理
采用高溫或高溫下強(qiáng)氧化條件,使食品樣品中的有機(jī)物分解并呈氣體逸出,而待測(cè)組分被保留下來(lái)用于分析的一種樣品前處理方法。
1)濕法消化(wet digestion)
加入氧化性強(qiáng)酸,加熱破壞有機(jī)物,使待測(cè)的無(wú)機(jī)成分釋放出來(lái),以便分析測(cè)定。
①方法特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):分解有機(jī)物速度快、所需時(shí)間短;
加熱溫度低,減少待測(cè)組分的揮發(fā)損失。
缺點(diǎn):消化過(guò)程產(chǎn)生大量有害氣體,操作必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行;
試劑用量較大,有時(shí)空白值高;
消化初期,反應(yīng)劇烈產(chǎn)生大量泡沫,樣品可能溢出;
樣品可能出現(xiàn)炭化,使待測(cè)組分損失。
②常用的氧化性強(qiáng)酸
a)硝酸
濃硝酸(65%~68%,14mol/L),沸點(diǎn)121.8℃具有較強(qiáng)的氧化能力,能將樣品中有機(jī)物氧化成CO2和H2O,自身還原成NO2。單獨(dú)使用硝酸不能完全分解有機(jī)物,因此常常與其他酸配合使用。
幾乎所有的硝酸鹽都溶于水,但易與錫和銻形成難溶的偏錫酸(H2SnO3)和偏銻酸(H2SbO3)或其鹽。
b)高氯酸(65%~70%,11mol/L)
能與水形成恒沸溶液,沸點(diǎn)203 ℃。熱的高氯酸是強(qiáng)氧化劑,氧化能力較硝酸和硫酸強(qiáng),幾乎所有的有機(jī)物都能被它分解。高氯酸沸點(diǎn)適中,氧化能力持久,用于消化食品樣品速度快,過(guò)量的高氯酸易除去。但一般不單獨(dú)用高氯酸氧化樣品,而使用硝酸和高氯酸的混合酸分解有機(jī)物。
除K+和NH4+鹽外,一般高氯酸鹽都溶于水。
c)硫酸 稀硫酸沒(méi)有氧化性,熱的濃硫酸(98%,18mol/L)有較強(qiáng)氧化性,對(duì)有機(jī)物有強(qiáng)烈的脫水作用,可使食品中的蛋白質(zhì)氧化脫氨。硫酸沸點(diǎn)高(338 ℃),不易揮發(fā)損失。硫酸的氧化能力不如高氯酸和硝酸強(qiáng),硫酸與堿土金屬(Ca、Mg、Ba和Pb)形成的鹽在水中溶解度較小。
③常用消化方法
a)硫酸消化法
凱氏定氮法測(cè)定食品中蛋白質(zhì)含量采用硫酸消化法,同時(shí)加入硫酸鉀和硫酸銅,蛋白質(zhì)中的氮轉(zhuǎn)變成硫酸銨留在消化液中,不會(huì)進(jìn)一步氧化成氮氧化物而損失。
b)硝酸-高氯酸消化法
可采取兩種方式:一是先加硝酸消化,待大量有機(jī)物分解后再加高氯酸;二是事先以一定比例(一般為HNO3+HClO4=4+1)配制混合酸,將樣品浸泡過(guò)夜,次日消化。該法氧化能力強(qiáng),消化速度快,消化溫度較低,揮發(fā)損失少。消化時(shí)應(yīng)特別注意安全。含酒精和含油脂較多組分,不宜采用此法。
c)硝酸-硫酸消化法
加入兩酸混合液或先加硫酸,加熱使有機(jī)物分解、炭化,然后不斷補(bǔ)加硝酸。此法不宜做食品中堿土金屬的分析。對(duì)含大量脂肪和蛋白質(zhì)的樣品,消化后期可加入少量高氯酸或過(guò)氧化氫,加快消化速度。
④消化操作技術(shù)
a)敞口消化法:通常在凱氏燒瓶或硬質(zhì)錐瓶中進(jìn)行,是最常用的消化方法。
b)回流消化法
測(cè)定含揮發(fā)性成分的樣品時(shí),可在回流消化裝置中進(jìn)行,避免被測(cè)組分揮發(fā)損失。
c)冷消化法
又稱(chēng)低溫消化。將樣品與消化液混合后置于室溫或37~40 ℃烘箱內(nèi),放置過(guò)夜。低溫消化可避免易揮發(fā)元素的損失。僅適于含有機(jī)物較少的樣品。
d)密封罐消化法
采用壓力密封消化罐和少量消化液,在一定壓力下對(duì)樣品消化。將密封罐置于150℃烘箱中保溫2h。由于在密閉容器中消化液的蒸氣不能逸散,產(chǎn)生較高壓力,提高了消化劑的利用率。此法樣品用量一般小于1g,只需加30%的過(guò)氧化氫和一滴硝酸即可,空白值較低。
e)微波消解法
在2450MHz的微波電磁場(chǎng)作用下,微波穿透容器直接輻射到樣品和試劑的混合液中。吸收微波能量后,使消化介質(zhì)的分子相互摩擦
2)干灰化法(dryashing)
將樣品置于磁坩堝中,先在電爐上脫水、炭化,再置于500~600℃高溫爐中灼燒灰化。有機(jī)物分解,留下無(wú)機(jī)物供測(cè)定。產(chǎn)生高熱。同時(shí)交變電磁場(chǎng)使介質(zhì)分子極化,高頻輻射使極化分子快速轉(zhuǎn)動(dòng),產(chǎn)生猛烈摩擦、碰撞和震動(dòng),使樣品分解。微波消解試劑用量小,空白值低;使用密閉容器,減少了對(duì)外界的污染。
①方法特點(diǎn)
操作簡(jiǎn)便,基本不加或加很少試劑,因而空白值很低。
②提高干灰化法回收率的措施
a)加入助灰化劑
為加速有機(jī)物氧化,防止某些組分揮發(fā)或被坩堝吸留,可加適量助灰化劑。如測(cè)食品中碘時(shí)可加氫氧化鉀使碘元素變成難揮發(fā)的碘化鉀,減少損失;測(cè)砷時(shí)可加氧化鎂和硝酸鎂,使砷轉(zhuǎn)變成難揮發(fā)的焦砷酸鎂(Mg2As2O7),常常將氧化鎂襯墊在坩堝底減少坩堝吸留。
b)采用適宜的灰化溫度
應(yīng)選擇盡可能低的溫度灰化,但溫度過(guò)低會(huì)延長(zhǎng)灰化時(shí)間。通常選550 ± 25℃灰化4h,一般不超過(guò)600℃。
近年發(fā)展了低溫灰化技術(shù),將樣品放在低溫灰化爐中,先將爐內(nèi)抽至近真空,并通入氧氣,用射頻照射使氧氣活化,在低于150℃下便可是有機(jī)物全部灰化。但目前低溫灰化爐價(jià)格昂貴,尚難普及。
2.干擾成分的去除
測(cè)定各種有機(jī)成分時(shí),可采用多種前處理方法,將待測(cè)的有機(jī)成分與基體或其他干擾成分分離后再進(jìn)行測(cè)定。常用分離凈化方法有:
(1)溶劑提取法
根據(jù)相似相溶的原則。一般分為浸提法和液-液萃取法。
①浸提法
利用樣品中各組分在某一溶劑中溶解度的差異。
包括:振蕩浸漬法、搗碎法、索氏提取法和
超聲波提取。
②液-液萃取法
利用溶質(zhì)在兩種不相溶的溶劑中分配系數(shù)不同。
如測(cè)定動(dòng)物油脂中的有機(jī)氯農(nóng)藥,可先用石油醚萃取,然后加濃硫酸使脂肪磺化生成極性大的親水性物質(zhì),加水反萃取可除去脂肪,有機(jī)氯農(nóng)藥留在石油醚層。
如測(cè)定魚(yú)肉中的組胺,是以鹽的形式存在于樣品中,需加堿使之生成組胺,用戊醇萃取至有機(jī)相中,再加鹽酸,組胺以鹽酸鹽的形式存在,易溶于水,被反萃取至水相,與樣品中其他組分分離。
(2)揮發(fā)法和蒸餾法
利用待測(cè)組分的揮發(fā)性或通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)變成具有揮發(fā)性的氣體,與樣品基體分離,經(jīng)吸收液收集后用于測(cè)定。
①蒸餾法
常壓蒸餾、減壓蒸餾及水蒸氣蒸餾。
②吹蒸法
測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)磷農(nóng)藥,首先用乙酸乙酯提取樣品中的殘留農(nóng)藥。
取一定量樣液加入填有玻璃棉、砂子的Storherr管中,將管加熱到180~185℃,用氮?dú)鈱⑥r(nóng)藥吹出,經(jīng)聚四氟乙烯螺旋管冷凝,收集到玻璃管中供測(cè)定用。樣品中的脂肪、蠟質(zhì)、色素等高沸點(diǎn)物質(zhì)仍留在Storherr管中。達(dá)到分離、凈化、濃縮的目的。
③頂空法
一般與氣相色譜聯(lián)用。
靜態(tài)頂空法:將樣品置于密閉容器中,恒溫加熱一段時(shí)間,低沸點(diǎn)組分在容器內(nèi)揮發(fā)達(dá)到蒸氣壓平衡,抽取上層蒸氣用于氣相色譜分析。
動(dòng)態(tài)頂空法:在頂空裝置中不斷通入氮?dú)猓蛊渲袚]發(fā)性成分隨氮?dú)庖莩?,收集于吸附柱中,?jīng)熱解吸或溶劑解析后分析。此法操作復(fù)雜,但靈敏度高。
④氫化物發(fā)生法
用還原劑將待測(cè)組分還原成易揮發(fā)的氫化物,從基體中分離出來(lái)。
氫化物經(jīng)吸收液吸收后
1)利用顯色反應(yīng)分光光度法測(cè)定;
2)直接導(dǎo)入原子吸收光譜儀測(cè)定。
(3)固相萃取
(solid phase extraction,SPE)
1)基本原理和優(yōu)點(diǎn)
基本原理是樣品在固相(吸附劑)和液相(溶劑)之間的分配。其保留或洗脫的機(jī)制取決于被分離物與吸附劑表面的活性基團(tuán)以及被分離物與液相之間的分子作用力。
洗脫模式有兩種:
一是目標(biāo)化合物比干擾物與吸附劑之間的親和力更強(qiáng),因而被保留,干擾物先洗出,然后選用對(duì)目標(biāo)化合物親和力更強(qiáng)的溶劑洗脫目標(biāo)化合物。
二是干擾物比目標(biāo)化合物與吸附劑之間的親和力更強(qiáng),干擾物質(zhì)被保留,目標(biāo)化合物直接被洗脫。
采用第一種洗脫方式的較多。
2)裝置和操作
主要裝置是固相萃取柱(SPE小柱),外形類(lèi)似于注射器針筒,通常選玻璃或聚四氟乙烯作柱體。柱體積1~50ml不等,最常用的是1~6ml。其中吸附劑的粒徑多為40 μm。
操作步驟分為:
①萃取柱預(yù)處理②上樣③洗去干擾雜質(zhì)④洗脫及收集分析物
與液-液萃取相比,固相萃取有以下優(yōu)點(diǎn):
①回收率和富集倍數(shù)高;②有機(jī)溶劑消耗量低,減少環(huán)境污染;③采用高效、高選擇性定性吸附劑,被分析物與干擾物分離更有效;④易于處理小體積試樣;⑤操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
柱中填充物除吸附劑外也可以是離子交換樹(shù)脂、凝膠等其它材料,故分離原理可以有吸附、分配、凝膠過(guò)濾、親和萃取等。
如測(cè)定保健食品中總皂甙,先用水提取,再經(jīng)AXD-2大孔樹(shù)脂柱分離凈化,用分光光度法測(cè)定。
有報(bào)道將黃曲霉毒素的特異抗體聯(lián)到某載體上制成親和柱,用于分析黃曲霉毒素時(shí)去除干擾物。
(4)固相微萃取
(solid phase micro-extraction,SPME)
上世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的樣品前處理技術(shù)。
1993年美國(guó)Supelco公司首先推出了商品化的SPME裝置,在分析化學(xué)領(lǐng)域引起了極大反響。1994年權(quán)威雜質(zhì)《Research& Development》將其評(píng)為最優(yōu)秀的100項(xiàng)新產(chǎn)品之一。
分為萃取和解吸兩個(gè)步驟:
①萃取過(guò)程
將萃取針頭插入帶隔膜塞的固相萃取專(zhuān)用樣品瓶?jī)?nèi),壓下活塞使萃取頭纖維暴露在樣液中進(jìn)行萃取,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,拉起活塞,萃取頭縮回到不銹鋼針頭中,拔出針頭,完成萃取。
可在樣品瓶中加無(wú)機(jī)鹽、調(diào)節(jié)pH、加熱或磁力攪拌。
§ 萃取方式有兩種:
§ 一種是將萃取頭直接插入試樣中萃取,適用于液體或氣體樣品中組分的分離。
§ 另一種是頂空萃取,適用于各種基質(zhì)試樣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分的分離。
§ 影響固相萃取靈敏度的因素有:涂層的種類(lèi)、待測(cè)物性質(zhì)、基質(zhì)的種類(lèi)、試樣pH值、鹽濃度、攪拌和加熱情況等。
②解吸過(guò)程
將萃取針頭插入分析儀器進(jìn)樣口,推出石英纖維,進(jìn)行熱解吸或溶劑解吸。
熱解吸適合于氣相色譜法,萃取針頭放入色譜儀爐箱中熱解吸。
用適當(dāng)溶劑注入萃取柱中解吸,解吸液進(jìn)行后續(xù)分析。
(5)色譜分離法
柱色譜:常用硅膠、氧化鋁、離子交換樹(shù)脂柱。用熒光法測(cè)VB2時(shí),用硅鎂吸附劑柱吸附VB2后洗脫測(cè)定。
紙色譜法:現(xiàn)有紙色譜分離,將樣點(diǎn)浸出后,再用其它方法測(cè)定。分析合成色素時(shí),常用紙色譜分離
薄層色譜法:黃曲霉毒素B1的測(cè)定(GB法),先用薄層色譜分離,再用熒光法測(cè)定.
(6)超臨界流體萃取
(supercritical fluid extraction,SFE)
與普通液-液萃取或液-固萃取相似,也是在兩相之間進(jìn)行的一種萃取方法,不同的是所用萃取劑為超臨界流體。
超臨界流體只能存在于超臨界狀態(tài)下,是介于氣態(tài)和液態(tài)之間的一種既非氣態(tài)又非液態(tài)的特殊流體。
超臨界流體密度較大,與液體相似,可作為溶劑溶解其他物質(zhì);
超臨界流體粘度小,又與氣體相近,傳質(zhì)速度快,表面張力小,很容易進(jìn)入固體樣品內(nèi),使目標(biāo)分析物易溶于超臨界流體。
不同的物質(zhì)達(dá)到臨界點(diǎn)要求的溫度和壓力不同,改變物質(zhì)的溫度和壓力,使之超過(guò)臨界溫度和臨界壓力,達(dá)到超臨界狀態(tài),便可獲得超臨界流體。超臨界流體還是“綠色化學(xué)”提倡的清潔溶劑,正逐漸取代實(shí)驗(yàn)室常用的高毒、高污染的有機(jī)溶劑。
最常用的超臨界溶劑是CO2,其臨界值較低(臨界溫度31.06℃,臨界壓力7.39MPa)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易與溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),無(wú)臭、無(wú)毒、沸點(diǎn)低,易與從萃取后的組分中除去,適合于對(duì)熱不穩(wěn)定化合物的萃取。但CO2是非極性分子,不適于極性化合物的萃取。極性化合物的萃取可用NH3或氧化亞氮作萃取劑。
超臨界流體萃取常與色譜分析聯(lián)用SFE-GC、 SFE-HPLC、 SFE-SFC(超臨界流體色譜),
用于食品中多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、農(nóng)藥殘留等測(cè)定。
(7)透析法
利用高分子物質(zhì)不能透過(guò)半透膜而小分子或離子能通過(guò)半透膜的性質(zhì),實(shí)現(xiàn)大分子與小分子物質(zhì)的分離。
如測(cè)定食品中糖精鈉含量,可將食品樣品裝入玻璃紙的透析膜袋中,放在水中透析。由于糖精鈉分子較小,能通過(guò)半透膜進(jìn)入水中,而蛋白質(zhì)、鞣酸、樹(shù)脂等高分子雜質(zhì)不能通過(guò)半透膜,仍留在玻璃紙袋中,從而達(dá)到分離。
(8)沉淀分離法
利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行分離。在試樣中加入適當(dāng)沉淀劑,使被測(cè)成分或干擾成分沉淀下來(lái),經(jīng)過(guò)濾或離心達(dá)到分離目的。
如測(cè)食品中亞硝酸鹽,先加入堿性硫酸銅或三氯乙酸等沉淀蛋白質(zhì),使水溶性亞硝酸鹽與蛋白分離。
(9)微波輔助樣品前處理技術(shù)
微波是波長(zhǎng)在100~0.1cm的電磁波微波輔助消解 微波輔助萃取
微波加熱機(jī)理:
常規(guī)加熱是由外部熱源通過(guò)熱輻射由表及里的
傳導(dǎo)式加熱。
微波加熱是將微波電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,?duì)物質(zhì)的加熱過(guò)程與物質(zhì)內(nèi)部分子的極化有密切關(guān)系微波的能量不足以破壞化學(xué)鍵,但足以引發(fā)分子轉(zhuǎn)動(dòng)或離子移動(dòng),從而產(chǎn)生熱能。
微波加熱的特點(diǎn):
①加熱速度快 瞬間滲透到被加熱物體中,無(wú)需熱傳導(dǎo)過(guò)程,比常規(guī)加熱快10~100倍。
②加熱均勻 物體各部位能均勻滲透電磁波而產(chǎn)
生熱量,里外同時(shí)加熱,避免外焦內(nèi)生。
③選擇性 介電常數(shù)大的溶質(zhì)和溶劑,對(duì)微波吸收強(qiáng),升溫快。有些非極性溶劑,微波幾乎不起加熱作用。
已有專(zhuān)門(mén)微波輔助消解裝置
來(lái)源:AnyTesting