样品前处理技术在色谱中的应用

样品前处理技术在色谱中的应用YourSubtitleGoesHere摘要色谱分析已成为当今分析化学领域应用最广泛的一种分析测试手段，应用范围涉及医药、环保、生命科学、石油化工等几乎所有基础和研究领域。由于色谱分析常常用于各种复杂的基体以及低含量组分的分析，消除基体干扰，提高分析灵敏度，延长仪器寿命是一个普遍需要解决的问题，因此，对样品进行色谱分析前处理变得非常重要。迄今为止，样品前处理的方法很多，本质上可分为两大类:一类：是对检测器响应弱(或无信号)的样品，通过衍生技术改变其物理和化学性质，使之成为可被检测的化合物。另一类是通过对复杂基体样品中低含量组分进行分离、纯化和富集以获得同样效果。衍生技术随着液相色谱技术的发展，要求使用通用型的高灵敏检测器，但迄今为止，高效液相色谱还没有一个足以同气相色谱相比拟的通用型检测器。例如，示差折光检测器虽然是一通用型检测器，但其灵敏度远不如气相氢火焰离子化检测器，而且干扰因素太多，在工作过程中很容易受到周围温度和流动相流速的影响，并且不能进行梯度洗脱。紫外和荧光检测器比示差折光检测器则要灵敏得多，对温度变化不敏感，适于梯度洗脱。但是要求被测样品有紫外吸收或能被激发产生荧光，故属于选择性检测器。为了扩大高效液相色谱的适用范围，提高检测灵敏度和改善分离效果，采用化学衍生法是一个行之有效的途径。化学衍生法：借助化学反应给样品化合物接上某个特定基团，从而改善样品混合物的检测性能和分离效果。化学衍生法主要有以下几个目的:(1)提高对样品的检测灵敏度(2)改善样品混合物的分离度(3)适合于进一步作结构鉴定，如质谱，红外或核磁共振等。紫外(发色团)较大的摩尔吸收系数荧光较大的摩尔吸光系数良好的发光发色性能对官能团高度选择易分离、稳定衍生物的荧光信号应远高于溶剂的背景吸收试剂合成方法简单，原料易得、毒性小等提高检测灵敏度背景噪音变小荧光衍生物的检测水平一般为10-12-10-14mol/L衍生醇、酸、糖、雌激素，生物碱的检测，其中在氨基酸样品的分析方面应用最为广泛分离、纯化、富集技术固相萃取(SolidPhaseExtraction,SPE)液相色谱原理富集、纯化应用于：水中有机污染物的痕量富集、水中半挥发性有机物的测定及大气和土壤样品的前处理中。基质固相分散萃取(MSPDE)MSPDE是在SPE基础上改进后的样品前处理方法涂有C18键合相和其它聚合物的担体样品(固态或液态)研磨半干状态填料装柱不同溶剂淋洗含待测物的洗脱液（萃取液）直接进样巨大表面积去垢效应结构破碎分布均匀固相微萃取(SolidPhaseMicroextraction.SPME)在固相萃取(SPE)基础上发展起来，它采用一根聚合物涂层的熔融石英纤维从样品基质中或样品上方的顶空气体中直接吸附萃取待测物，然后在色谱进样口解吸、分析。适用于挥发性与非挥发性物质的分析SPME的试验方法：直接法顶空法膜保护法衍生化法管内固相微萃取(in-tubeSolidPhaseMicroextraction,in-tubeSPME)1997年，Eisert和Pawlisz”推出管内固相微萃取(in-tubeSPME)与高效液相色谱联用的设计，实现了样品前处理与分离检测的一体化，具有高效、快速、重现性好、可自动化操作，萃取涂层易得等优点。但一般用于萃取的内壁涂层毛细管比较小，无法提供较高的萃取效率。有机聚合物整体柱材料具有可调控的孔结构，可方便地引入不同种类的功能团，并可由简便的原位聚合方法得到，其对流传质的性质也是分利于作吸附材料。因此将有机聚合物整体柱用于管内固相微萃取，可获得很好的富集倍数。电纺纳米纤维固相微萃取制备柱样液置于微柱空气压柱淋洗柱床清洗柱床、柱壁收集洗脱液检测纳米纤维的特殊结构使它显示出独特而优异的性能。表面众多吸附活性中心的存在使其可能吸附周围目标物，为其作为萃取介质提供了理论基础。与现有萃取材料相比:高比表面积，与目标分子相互作用的位点明显增加，使得提取富集效率显著提高。在预处理过程中，有机溶剂用量不大，最大限度地降低了对人体和环境的危害;萃取操作简便易行，易于自动化，集分离和富集于一体，简化了操作步骤，大大缩短预处理时间超临界流体萃取(SupercriticalFluidExtraction,SFE)利用超临界流体的溶解能力与超临界流体(SCF)具有与液体相近的密度和与气体相近的豁度，扩散系数为液体的10倍至100倍，因此对许多物质有较好的渗透性和较强的溶解能力优点：克服了传统的索式提取费时费力、回收率低、重现性差、污染严重等弊端，使样品的提取过程更加快速、简便，同时消除了有机溶剂对人体和环境的危害，并可与许多分析检测仪器联用。缺点：萃取装置在更换产品时清洗比较困难，萃取产物的收集必须在无菌箱中进行，存在装卸料的连续化问题及设备一次性投资较大的问题等，微波辅助萃取(MicrowaveAssistedExtraction.MAE)微波萃取又叫微波辅助萃取，是公认的绿色样品前处理技术之一。它是利用微波能作为一种辅助手段，来提高萃取效率的一种最新发展起来的技术。其基本原理是在微波场中，由于吸收微波能力的差异使基体物质的某些区域或萃取体系的某些组分被选择性地加热，从而使样品中要分析的组分从样品基体中渗出，实现与基体的分离。微波萃取受溶剂亲和力的影响小，可供选择的溶剂种类多，故微波的选择性要好于传统萃取，可萃取一些极性物质;另外还具有设备简单、适用范围广、重现性好、节省时间和溶剂的优点。超声波萃取(UltrasonicExtraction,USE)超声提取技术主要是利用超声波的空化作用加速有效成分的提取，另外超声波的次级效应，如机械振动、乳化、扩散、击碎、化学效应等也能加速欲提取成分的扩散释放并充分与溶剂混合，利于提取。该技术具有操作简单、时间短、产率高、无需加热、常压萃取、安全性好、低温提取保护有效成分等特点，在中草药成分的提取中应用广泛。浊点萃取(CloudPointExtraction,CPE)浊点萃取是近年来出现的一种新兴的液一液萃取技术，它不使用挥发性有机溶剂，不影响环境。以中性表面活性剂胶束水溶液的溶解性和浊点现象为基础，通过改变实验参数引发相分离，将疏水性物质与亲水性物质分开。浊点萃取具有萃取效率高、富集因子大、操作简便、安全、经济、便于实现联用等优点，越来越受到人们的关注和重视，并在金属离子的分离富集、形态分析、生物大分子的分离纯化、有机小分子的分离测定等方面得到广泛的应用。表面活性剂样品盐或其他成分适当温度下平衡离心分离表面活性剂稀释或净化分析液相微萃取技术（LPME）液相微萃取或溶剂微萃取最初由Jeannot和Cantwell提出，该技术是在液一液萃取的基础上发展起来的，利用待测物在两种不混溶的溶剂中溶解度和分配比的不同而进行萃取。优点:萃取、净化、浓缩、预分离于一体;萃取效率高;消耗有机溶剂少(几至几十微升)、快速、灵敏;与传统的液一液萃取相比，可以提供与之相媲美的灵敏度适合于环境样品中痕量、超痕量污染物的测定静态直接液相微萃取(staticliquid-phasemicroextraction,S-LPME)动态液相微萃取(dynamicliquid-phasemicroextraction,D-LPME)S-LPME:适合于萃取较为洁净的液体中低浓度的分析物，对含固体颗粒或含有能乳化有机溶剂物质的复杂水样的萃取效果较差，会有严重的基体干扰。悬在微量进样器针头上的有机液滴在样品搅拌时易于脱落(多孔性的中空纤维固定)D-LPME:与静态微萃取相比，由于在一定程度上增大了萃取的表面积，因此缩短了达到平衡所需的时间，增大了富集倍数，但是精密度相对较差顶空液相微萃取(headspaceliquid-phasemicroeztraction,HS-LPME)连续流动液相微萃取(continuous-flowliquid-phasemicroextraction，CF-LPME)顶空液相微萃取：这种方法适用于分析物容易进入样品上方空间的挥发性或半挥发性有机化合物连续流动液相微萃取：因富集倍数比静态的微萃取要高得多，是一种理想的萃取方法分散液液微萃取(dispersiveliquid-liquidmicroeztraction,DLLME)中空纤维膜液相微萃取(hollowfibermembraneliquid-phaseMicroextraction，HF-LPME)不与样品溶液直接接触，避免溶剂损失;而且由于大分子、颗粒杂质等不能通过纤维壁孔，具有样品净化功能，扩大了分析底物范围，可用于复杂基质样品的直接分析。此外，实验时每段中空纤维只使用一次，避免了交叉污染问题液相微萃取/后萃取(liquid-phasemicroextraction/backextraction，LPMEBE)样品中的分析物先被萃取到有机溶剂中，又被后萃取到受体里。这种方式一般适用于在有机溶剂中富集效率不是很高的分析物，需要通过后萃取来进一步提高富集倍数。多种前处理方法联用近来，有报道将衍生技术和液相微萃取结合起来，实现萃取，富集和衍生一步完成，成为一种简单，快速，低成本而且有效的样品处理方法。并且多种技术的结合，可极大地提高检测灵敏度。M.Kawaguchi对水样中的双酚A在衍生化的同时利用单滴微萃取模式进行富集并用于GC-MS测定，取得了令人满意的结果，检出限低至2ppt，而不经衍生所得检出限为200pptYiannis将氨基酸在超声辅助下进行衍生并进行同样的富集，大大地减小了分析时间。通过GC检测，准确地测定了尿样中纳克级氨基酸oZhang等则利用这种方法成功地测定了废水和血液中醛类物质的含量谢谢