萃取搅拌棒的制备及其应用

艾里·亚尔买买提

摘 要： 搅拌棒吸附萃取是近20年快速发展的一种新的技术。他的使用范围很大，主要适用于医学药物，食物样品中挥发性及半挥发性有机物的痕量分析。

关键词：萃取搅拌棒 制备 应用

近年来,为了解决传统样品前处理中有机溶剂带来的不良影响,无溶剂或少溶剂样品萃取方法发展较快。超临界流体萃取法、液膜萃取法、微波辅助萃取法、固相微萃取法、液相微萃取法及搅拌棒吸附萃取法等方法可以满足上述要求,受到了分析化学家们的关注,并成为目前分析化学中的研究热点。

其中的搅拌棒吸附萃取法(SBSE)自从1999年首次运用以来,短短几年得到较大发展,已应用于食品、环境和生物分析中。SBSE是一种新型的样品前处理技术,具有灵敏度高、重现性好、可重复使用及无溶剂等优点。

搅拌棒吸附萃取(SBSE)技术是近年来发展起来的一种新型的样品前处理技术,该技术集采样、萃取和浓缩于一体,无需其它的样品制备过程。SBSE技术是1999年提出并由GerstelGmbH公司商品化。萃取固定相为商品化的聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane PDMS)橡胶管,套于一内封磁芯的玻璃管上。萃取时吸附搅拌棒自身完成搅拌,与固相微萃取(SPME)相比,避免了搅拌子的竞争吸附。由于固定相涂层相对较厚,因此,萃取率也相对较高,适合样品中痕量组分的分析。有人利用SBSE-GC技术对烷烃、多环芳烃、有机磷杀虫剂等进行了研究。SBSE的检测对象是挥发性及半挥发性有机物,所以它的分离检测手段一般采用GC-MS,通过热解吸系统进入GC。

1.制备

萃取棒上所吸附的样品能否实现完全解吸,关系到定量结果的是否准确。因此,必须考察一级和二级解吸附的时间。首先在吸附管内填充一定量的气相色谱用的玻璃毛,其目的是将萃取小棒托住并置于管子的中部,以便使其均匀加热,进而达到样品完全解吸。

实验考察了一级解吸时间对解吸附效率的影响。以倍半芥子气浓度为23·1μg/L的水样为研究对象,研究了一级解吸时间在8、10和12min时,对萃取回收率的影响。当每分析完一次样品后仪器再运行一次,考察是否还有残留。结果发现,当一级解吸时间设为8 min时,残留5% (以峰面积计算),即解吸附效率为95%;当一级解吸在8和10 min时,仪器都未检出残留,解吸附效率为100%。因此,选择一级解吸时间为8 min。考察了二级解吸时间对解吸附效率的影响。结果发现,解吸时间3min的解吸附效率为90%,当解吸时间在4-5 min时,解吸附效率为100%。为了保证解吸附完全,选择二级解吸时间为6 min。

2.应用

SBSE技术是1999年提出并由GerstelGmbH公司商品化。萃取固定相为商品化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)橡胶管,套于一内封磁芯的玻璃管上。萃取时吸附搅拌棒自身完成搅拌,这样就避免了在Fiber-SPME中搅拌子的竞争吸附。萃取固定相的体积一般为55~250 mL,比Fiber SPME和一般的In-tube SPME萃取固定相体积大50倍以上,因此富集倍数相应提高,适合于样品中痕量组分的分析。目前该技术已成功地应用于环境样品、食品中污染物和农药残留以及生物样品的分析。

在SBSE技术中萃取固定相的制备十分重要,由于萃取固定相的膜层很厚,制膜过程非常困难。目前所用萃取固定相仅限于商品化的硅橡胶管上,还没有用其它方法制备出30μm以上厚度固定相涂层。近年来,溶胶凝胶技术在制备固相微萃取的萃取涂层方面具有其独特的优势。基于此,本研究用溶胶凝胶方法制备SBSE萃取固定相涂层,并且对其性能进行了评价。

影响萃取效率的因素有温度、萃取时间和搅拌速率等,为了提高高分子涂层对有机物的萃取能力,可以在水样中加入盐类(NaCl、Na2SO4)调节样品离子强度,使待测物溶解度降低。由于非离子涂层只能有效萃取中性物质,所以,某些时候为了防止待测物质的离子化,还需要调节溶液的pH值。PDMS涂层在洁净的环境水样中虽然有出色的表现,然而在生物样品(如尿液和血浆)中,因为有高分子(如蛋白质)残余的污染,并且PDMS对极性物质选择性差,因此一般SBSE的萃取回收率只能达到50% ~80%。人们对此作了很多研究,比如加入适当的溶剂或酸以脱去蛋白质,或者在萃取后对搅拌棒进行更长时间的清洗[11],但是这些办法都耗时费力。

SBSE是一种新型的样品前处理技术,具有灵敏度高、重现性好、可重复使用及无溶剂等优点,在分析领域中展现越来越广阔的前景。作为SPME的发展, SBSE增加了萃取涂层总量,提高了萃取效率;另一方面,相对于SPME,搅拌棒涂层的材料种类还非常少,这也局限了SBSE的应用。因此,对萃取涂层及后序检测仪器联用的进一步研究,将会是SBSE未来的发展热点。◆

参考文献：

1.搅拌棒萃取-热解吸气相色谱法测定水中倍半芥子气，曲刚莲 刘国宏 马果花 李芬润，2007

2. 搅拌棒吸附萃取研究进展，禹春鹤 胡斌江祖成 ， 2006

3. 固态萃取搅拌棒技术/气相色谱联用分析废水中的痕量爆炸物，观文娜 ,许 峰 ,孟子辉 ,关亚风 ，2008