简述分散液-液微萃取技术及其应用

姜晨阳，潘 飞，郝晓雯，邬旭然

(烟台大学化学化工学院，山东 烟台 264005)

简述分散液-液微萃取技术及其应用

姜晨阳，潘 飞，郝晓雯，邬旭然

(烟台大学化学化工学院，山东 烟台 264005)

分散液-液微萃取(DLLME)技术是2006年Rezaee等第一次提出了一种新的样品前处理技术，具有操作简单、快速、成本低、试剂消耗少,回收率和富集效率高等特点。本文主要从DLLME的主要影响因素及其发展应用两个方面出发进行论述。

分散液-液微萃取；分离富集;样品分析

作为一种新型的样品前处理技术,DLLME因其在样品分离富集方面具有简便快速等优点并且与后期的检测具有良好的相容性而在近年来有机化合物及痕量金属离子分析中逐渐展现出良好的应用前景。能与该技术相结合的检测手段很多，例如分光光度计法，ICP-AES法，ICP-MS法，高效液相色谱法，气相色谱法，ICP-AAS，FAAS等。因此近年来关于DLLME的相关研究发展非常迅速，发表的相关综述数十篇[1-16]，相关应用性文章也达到近千篇。DLLME的基本原理主要是利用待测物在样品溶液和萃取剂中的溶解度不同从而实现分离富集。在实验操作过程中，首先向离心管中的待测溶液中加入混合均匀的萃取剂和分散剂(分离富集金属离子时需先加螯合剂或络合剂)使整个体系形成浑浊体系，再通过离心机进行离心分层后通过微量进样器取出下层有机相进行检测分析。

1 影响DLLME的因素

影响DLLME的主要因素[17]包括萃取剂和分散剂的种类及体积,螯合剂的种类及体积，萃取时间以及电解质等。

2.1 萃取剂的种类

在DLLME中对萃取剂的要求是(1)极性或中等极性的溶剂(2)相对密度大于水且不溶于水(3)对分析物的溶解性大于水(4)萃取相与随后的仪器分析方法有良好的相容性。常用的萃取剂分为传统的四氯化碳,氯仿,二氯甲烷,四氯乙烯,氯苯,溴乙烷,1,2-二氯苯,对氯甲苯,二硫化碳以及新型的绿色有机溶剂正辛醇和十二醇等等。

1.2 分散剂的种类

在DLLME中分散剂起着至关重要的的作用,是形成浑浊体系的关键,因此对分散剂的要求包括(1)分散剂必须与萃取剂、水样都有很好的相溶性(2)萃取剂在分散剂中的分配系数要大于其在样品溶液中的分配系数(3)分散剂要有较好的色谱行为。此外为了保证有机溶剂在水相当中能够更加的分散，获得更大的液滴比表面也是十分重要的。常见的分散剂有甲醇，乙醇，丙酮，乙腈，四氢呋喃以及离子液体等。

1.3 萃取剂的体积

最佳的萃取剂体积是得到较高的富集倍数，萃取效率以及足够的沉淀相的关键。萃取剂的体积较大时，通过离心获得的有机相的体积较大，会使萃取效率降低，富集倍数较小；体积较小时，离心后难以得到足够的沉淀相用于接下来的分析。因此在分散液微萃取中, 萃取剂的剂量非常少，一般为45 μL[18]左右。

1.4 分散剂的体积

分散剂的体积直接影响浊液的形成,富集倍数及萃取效率等。当分散剂体积增加时，目标分析物在水样中的溶解度降低，萃取效率降低；当分散剂体积降低时，对萃取剂根本起不到分散的作用，使整个体系无法完全形成浑浊体系，因此为了获得恒定体积的沉淀相，需要选择适宜的分散剂体积，一般分散剂的体积在0.5～1.5mL之间。

1.5 螯合剂的种类

DLLME在分离富集痕量金属离子的时一般先向样品溶液中加入与待测物质能够形成稳定螯合物的螯合剂，通过少量有机溶剂对金属螯合物的萃取，达到待测金属从样品中分离的目的。采用哪种螯合剂，与螯合剂是否能与金属形成稳定螯合物有关。到目前为止在DLLME中常用的螯合剂或者络合剂有很多种，例如乙二胺四乙酸(EDTA)，8-羟基喹啉,双硫腙,硫脲，1- (2-吡啶偶氮)-2-萘酚 (PAN)，二苯碳酰二肼(DPCI)等。此外由于DLLME对于高度亲水的中性分析物是不适用的，因此螯合物与金属离子的链接形式和其疏水性对萃取效率存在着很大影响，疏水性越强，分配系数K越大，萃取到溶剂中的待测物就越多，萃取效率越高。

1.6 螯合剂的用量

在痕量金属离子的测定过程中，螯合剂的用量对金属螯合物的生成数量产生直接的影响，在一定浓度范围内螯合剂的浓度越高，萃取到沉淀相的金属离子浓度越高，萃取效率越高；但当螯合剂的浓度超过一定值时，溶液中没能和金属反应的疏水性螯合剂会竞争性的萃取到有机溶剂中，从而与疏水性的金属螯合物争夺溶剂，反而使溶剂萃取到的有机溶剂减少，萃取效率降低。因此选择合适的螯合剂用量在DLLME分析技术中尤为重要。

1.7 萃取时间

在DLLME中通常将从向样品溶液中加入分散剂与萃取剂形成浑浊体系到进行离心前的这段时间称为萃取时间。经过多年的研究报道表明，在萃取剂与分散剂所形成的浑浊体系在与样品溶液接触的过程时发生的传质速度非常快，因此萃取时间对DLLME的影响不大。一般的萃取时间大约为20min左右，但是在许多操作过程中会采用超声辅助等手段既能促进浊液的均匀程度，也能提高萃取效率。

2.8 电解质的影响

在DLLME体系中由于电解质的存在一方面会因为发生水合作用从而使溶液中处于自由态的水分的含量降低，有利于溶质分析物的萃取效率；另一方面体系中由于电解质的存在静电作用增强，从而会使萃取剂中目标分析物的溶解度降低，因此在进行DLLME的过程中需要我们具体情况具体分析。

因此未来在运用DLLME技术进行分离富集时对最优条件的探索仍是关键点。

2 DLLME的应用

DLLME作为一种新型的样品前处理手段既能分离富集环境水样中的有机物，也能通过螯合剂进行螯合作用分离富集金属离子，因此能与多种检测仪器结合应用于环境水样，有机物分析以及食品安全方面的检测，本文主要从环境水样，食品安全及金属离子测定等方面对近年来该技术的发展应用进行报道。

2.1 在环境水样及食品分析中的应用

Xu等[19]，Wang等[20]，Yao等[21]在对环境水样进行分析检测时均采用DLLME作为样品前处理手段，他们将DLLME分别与高效液相色谱-质谱串联，胶束毛细管电泳(MEKC)技术及液相色谱-串联质相结合用于后期的检测。Xu等将此结合技术用于分析检测水样的4种氨类化合物。萃取后的有机相富集倍数达到222～300倍，分析得RSD均小于3%，加标回收率均大于95%，完全能够满足水中痕量胺类检测的需求，适合于广泛推广。 Wang等将此结合技术成功用于快速准确地检测出环境水样中的15种有机磷农残。他们以四氯化碳为萃取剂丙酮为分散剂进行萃取，得到目标分析物的富集倍数能达到108～135倍,分析显示在质量浓度10～10000μ/L之间呈现线性关系，相关系数达到0.999以上，检出限为5μg/L，RSD均在3.0%间，实验进行加标回收得到回收率为80.4%-119.2%，符合水体中各种有机磷类农残的检测要求。而Yao等将联用技术在最优条件下成功的应用于水中六溴环十二烷 3 种异构体的分析检测。实验以[C6MIM]PF6]作为萃取剂以丙酮作为分散剂，萃取得到的有机相的富集倍数达到130倍以上，后期检测显示HBCDs的3种异构体RSD(n=5)均小于5.3%，进行加标实验得到加标回收率为91%102%。表明该方法不但简便快捷而且准确性高。DLLME技术与检测手段的结合在环境水样中的成功应用还有许多，例如Chang等[2]利用该萃取技术与高效液相色谱紫外检测结合成功的运用到水样中甾体类激素的分析。Wang等[23将DLLME与衍生化高效液相色谱-荧光检测法结合成功用于测定环境水样中4种酚类内分泌干扰物。而Mo等[24将DLLME与分光光度法连用用于测定环境水样中孔雀石绿并取得满意的结果。不仅如此，DLLME在食品安全方面也得到广泛的应用。Wang等[25将DLLME与MEKC相结合的技术成功的应用于果汁中的三种农残进行了分析检测。他们分别采用四氯化碳和丙酮作为分散剂，在最优条件下进行分析，得到三种农残的检出限均为50ng/mL,RSD均小于10%，加标回收率均大于95%。因此DLLME在分析水样中待测物以及食品安全检测方面也具有较好的效果。

2.2 在分离富集痕量金属离子方面的发展以及应用

由于金属离子属于亲水性物质，与疏水性的有机物不同，因此在处理金属离子时一般先向含有金属离子的样品溶液中加入络合剂或螯合剂从而将亲水性的金属离子转变成疏水性的金属络合物进而进行萃取分离，近年来关于DLLME技术在萃取分析金属离子方面的研究工作有了很大的进展[26-35]。不仅如此，由于超声辅助，加热辅助等优化手段的出现使得在萃取过程中分散剂在一定条件下也可以省略，从而对操作条件进行一定的优化。Du等[36]对DLLME的操作过程进行优化，建立了一种以超声进行辅助的DLLME技术(USADLLME)，此优化技术通过超声波的震荡作用能够使样品溶液与萃取剂在不加入分散剂的情况下混合均匀形成浑浊体系。他们将优化了的DLLME技术与FAAS相结合，成功的应用到环境水样中痕量锌的检测，实验采用PAN为螯合剂、CCl4为萃取剂，在超声辅助的条件下进行检测萃取分析，萃取出的沉淀相中锌离子的富集倍数达到130倍，RSD为3.5%，进行加标回收实验得到回收率均大于93%，结果较为满意。基于此Du等采用相同的分析方法对水样中的钴和铜进行萃取分析，实验的萃取富集倍数，RSD，加标回收率等衡量数据均能达到检测标准，在实际样品中的检测也比较成功，因此该技术为水样中锌，铜，钴等离子的分离检测提供了新的检测手段。He等[37]将DLLME技术与石墨炉原子吸收光谱法相结合成功的应用于茶叶中铅含量的检测。实验对目标物质的富集倍数能达到120倍，进行平行实验以及加标回收实验得到实验的RSD为3%，加标回收率为98%，得到令人满意的检测结果。Duan等[38]将DLLME技术与测汞仪进行结合成功的应用于海产品在有机汞以及汞离子含量的检测，并通过差减法得出无机汞的含量，成功的将DLLME技术与检测手段以及计算理论结合起来成功的进行应用取得较好的结果。Wen等[39]在进行痕量金属分析时采用一步置换法进行预处理。该技术主要利用各络合物的稳定常数不同从而实现了对特定待测金属离子的高选择性检测，为复杂样品中特定金属离子的检测提供了理论依据。经分析结果显示，待测组分富集倍数达到88倍，RSD为2.4%，加标回收率为95%-104%，表明实验准确性较好。因此DLLME与检测器相结合对于分析痕量金属离子具有广泛的前景。

近期DLLME技术在多种检测手段相结合方面呈现强势的劲头。Ricardo Leal Cunha等[40]将DLLME与气相色谱与质谱(DLLME-GC-MS)相结合成功用于检测尿液中安非他明类兴奋剂(DIE,FEN,SIB)，实验通过优化各种影响因素得出采用80μL四氯化碳为萃取剂,1.0mL丙酮为分散剂进行萃取分析能够得到最好的萃取效果，富集倍数均达到235倍以上，实验得到有机相后进入气相色谱与质谱进行分析得到得三种目标分析物的检出限均为0.1ng/mL加标回收率均大于85%，这种检测技术与前期的检测方法相比也具有明显的优势，Botré等[41]也对DIE 和FEN进行检测，单所能检测的的最低检测浓度仅为10ng/mL，50ng/mL，Strano-Rossi等采用SPME-GC-MS进行检测DIE和FEN最低检测浓度为50ng/mL而采用DLLME前处理手段由于具有富集作用因而所得DIE和FEN的最低检测浓度均为为0.1ng/mL。因此该结合技术在检测兴奋剂方面具有明显的优势，在未来的发展应用中具有广阔的前景。 由此可见在对DLLME技术的的优化辅助手段以及与更多检测器的连用将会成为未来发展的一大趋势。

4 展望

DLLME作为一种新型的样品前处理手段因其独特的优点得到研究者的广泛关注，由于其对有机物化合物及痕量金属离子等都具有较好的分离富集能力并且与多种检测器之间都具有良好的相容性，因此在环境监测，食品安全等方面都会因其特有的优势而具有较好的应用前景。

[1] Jeannot M A, Cantwell F F. Solvent microextraction into a single drop[J].Anal Chem, 1996, 68(13): 2236-2240.

[2] He Y, Lee H K, Liquid-phase microextraction in a single drop of organic solvent by using a conventional microsyringe[J].Anal Chem, 1997, 69(22): 4634-4640.

[3] Hu J, Li Y, Zhang W, et al. Dispersive liquid‐liquid microextraction fol-lowed by gas chromatography-electron capture detection for determina-tion of polychlorinated biphenyls in fish[J].J Sep Sci, 2009, 32(12):2103-2108.

[4] Jofré V P, Assof M V, Fanzone M L, et al. Optimization of ultrasound as-sisted-emulsification-dispersive liquid-liquid microextraction by experi-mental design methodologies for the determination of sulfur compounds in wines by gas chromatography-mass spectrometry [J]. Anal Chim Acta,2010, 683(1): 126-135.

[5] Arthur C L, Pawliszyn J. Solid phase microextraction with thermal desorption using fused silica optical fibers [J]. Anal Chem, 1990, 62 (19):2145-2148.

[6] Melo A, Cunha S C, Mansilha C, et al. Monitoring pesticide residues in greenhouse tomato by combining acetonitrile-based extraction with dispersive liquid-liquid microextraction followed by gas-chromatography-mass spectro-metry [J]．Food Chem, 2012, 135(12): 1071-1077.

[7] Hermo M P, Barrón D, Barbosa J. Determination of residues of quinolones in pig muscle: comparative study of classical and microwave extraction techniques [J]. Anal Chem, 2005, 539(1): 77-82.

[8] Zacharis C K, Rotsias I, Zachariadis P G, et al. Dispersive liquid-liquid mi-croextraction for the determination of organochlorine pesticides residues in honey by gas chromatography-electron capture and ion trap mass spec-trometric detection [J]. Food Chem, 2012, 134(18): 1665-1672.

[9] Cunha S C, Fernandes J O, Oliveira MBPP. Fast analysis of multiple pesti-cide residues in apple juice using dispersive liquid-liquid microextractionand multidimensional gas chromatography-mass spectrometry [J]. JChromatogr A, 2009, 1216(6): 8835-8844.

[10] Liu B M, Yan H Y, Qiao F X, et al. Determination of clenbuterol in porcine tissues using solid-phase extraction combined with ultrasound-assisted dispersive liquid-liquid microextraction and HPLC-UV detection [J]. J Chromatogr B, 2011, 879(5): 90-94.

[11] Daneshfar A, Khezeli T, Lotfi H J. Determination of cholesterol in food samples using dispersive liquid-liquid microextraction followed by HPLC-UV [J]. J Chromatogr B, 2009, 877(14): 456-460.

[12] Chen H, Ying J, Huang J, et al. Dispersive liquid-liquid microextraction followed by high-performance liquid chromatography as an efficient and sensitive technique for simultaneous determination of chloramphenicol and thiamphenicol in honey [J]. Anal Chim Acta, 2009, 632(10): 80-85.

[13] 邓 勃. 一种新的萃取模式-分散液液微萃取[J].现代科学仪器, 2010，6(3):123-129.

[14] 李明杰,张红医，石志红.分散液-液微萃取萃取剂分散策略的新进展[J]. 分析化学, 2015,43(8):1231-1240.

[15] 陈 曦，李国林，林 茂.简述分散液相微萃取技术[J].食品安全质量检测学报, 2015, 6(11):4588-4603.

[16] 臧晓欢，王 春，王 志.分散液相微萃取技术研究的最新进展[J]. 色谱，2015, 33 (2)：101-111.

[17] 史震宇.DLLME技术在环境金属离子分析中的影响因素及应用[J].中国环境监测，2013,6(2):101-103.

[18] Jiang H M, Qin Y C, Hu B. Dispersive liquid phase microextraction (DLPME) combined with graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS)for determination of trace Co and Ni in environmental water and dee samples [J]. Talanta, 2008, 74(16): 1160-1165.

[19] 徐能斌,冯加永.两种离子液体-分散液-液微萃取方法富集水中4种胺类化合物的比较[J]. 分析化学研究报告,2016, 44 (1):117-123.

[20] 王 雷,张艳霞.分散液-液微萃取-气相色谱法快速测定水中十五种有机磷类农残[J]. 能源环境保护 ,2016,30(2):112-116

[21] 姚宇翔，吕海波，孙友敏.超声辅助离子液体微萃取-液相色谱-串联质谱法测水中六溴环十二烷[J]. 中国环境监测,2016,32(2):45-48.

[22] Chang C C，Huang S D．[J]. Anal Chim Acta，2010，662( 1): 39 - 43．

[23] 王晓燕，赵先恩，尤进茂..分散液-液微萃取-衍生化高效液相色谱-荧光检测法测定环境水样中4种酚类内分泌干扰物[J]. 色谱，2014, 32 (6):623-628.

[24] 莫 利,杨迎春，韩 静.分散液-液微萃取-分光光度法测定环境水样中孔雀石绿[J]. 光谱实验室, 2011,28(1):104-107.

[25] 王彦君,范哲峰. 分散液-液微萃取在痕量有机物中的分析研究[D].山西：山西师范大学，2014.

[26] Pei Liang，Hongbo Sang. Determination of trace lead in biological and water samples with dispersive liquid-liquid microextraction preconcentration[J]. Analytical Biochemistry,2008,380(1): 21-25.

[27] Naseri M T, Hemmatkhah P, Hosseini M R M,et al.Combination of dispersive liquid-liquid microextrac-tion with flame atomic absorption spectrometry using mi-crosample introduction for determination of lead in water samples[J].Anal Chim Acta, 2008,610(1):135-141.

[28] Farajzadeh M A, Bahram M, G.Mehr B,et al. Optimiza-tion of dispersive liquid-liquid microextraction of copper(II) by atomic absorption spectrometry as its oxinate che-late: Application to determination of copper in different water samples[J].Talanta,2008, 75(3):832-840.

[29] Mohammadi S Z, Afzali D, Baghelani Y M.Ligandless-dispersive liquid-liquid microextraction of trace amount of copper ions[J].Anal Chim Acta, 2009,653(2): 173-177.

[30] Shokoufi N,Shemirani F, Assadi Y.Fiber optic-linearar-ray detection spectrophotometry in combination with dispersive liquid-liquid microextraction for simultaneous preconcentration and determination of palladium and co-balt[J]. Anal Chim Acta,2007,597(2):349-356

[31] Yaminia Y， Rezaeea M， Khanchib A， et al．Dispersive liquid-liquid microextraction based on the solidification of floating organic drop followed by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry as a fast technique for the simultaneous determination of heavy metals [J ]．Journal of Chromatography A，2010，1217(15): 2358-2364．

[32] Shamsipur M, Ramezani M.Selective determination of ultratrace amounts of gold by graphite furnace atomic absorp-tion spectrometry after dispersive liquid-liquid microex-traction[J]. Talanta,2008,75(1):294-300.

[33] Mohammadi S Z, Afzali D, Baghelani Y.Ligandless-dispersive liquid-liquid microextraction of trace amountof copper ions[J].Anal Chim Acta, 2009,653(2): 173-177

[34] Jia X Y， Han Y， Liu X L，et al． Speciation of mercury in water samples by dispersive liquid-liquid microextraction combined with high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Spectrochimica Acta Part B，2011，66(13): 88-92．

[36] 杜 新,马晶军，李敬慈. 超声辅助分散液-液微萃取-火焰原子吸收光谱法测定痕量金属元素[D]. 河北：河北农业大学，2011.

[37] 何 义,杜海英，淑 英.分散液-液微萃取-石墨炉原子吸收光谱法测定茶叶中的痕量铅[J]. 河北农业大学学报,2015, 38 (4):13-16.

[38] 段建坤,林建国,方慧文.分散液-液微萃取结合测汞仪分析水产食品中甲基汞[J]. 分析化学研究简报,2015,43(3):429-432.

[39] 文丽娟,梁 沛.新型分散液-液微萃取技术在痕量金属元素分析中的应用研究[D]. 武汉：华中师范大学，2012.

[40] Cunha Ricardo Leal, Lopes Wilson Araujo ，Pereira Pedro Afonso P. Determination of free (unconjugated) amphetamine-type stimulants in urine samples by dispersive liquid-liquid microextraction and gas chromatography coupled to mass spectrometry (DLLME-GC-MS)[J]. Microchemical Journal ,2016,125:130-135.

[41] STRANO-ROSSI S, MOLAIONI F, BOTRE'F. Application of solid-phase micro-extraction to antidoping analysis: determination of stimulants, narcotic, and other classes of substances excreted free in urine[J]. J Anal Toxicol，2005，29 (4)： 217-222.

(本文文献格式：姜晨阳，潘 飞，郝晓雯，等.简述分散液-液微萃取技术及其应用[J].山东化工，2016，45(14)：31-34.)

A Review on the Dispersive Liquid-liquid Microextraction Technology and Its Application

JiangChenyang,PanFei,HaoXiaowen,WuXuran

(School of Chemistry and Chemical Engineering，Yantai University，Yantai 264005，China)

Dispersive liquid-liquid microextraction(DLLME) which is a technical method developed recently for sample-preparation was proposed by Rezaee in2006.The advantage of this operation is simple for operation, fast and inexpensive, with a high enrichment factor and low consume of volume of organic solvent.The articial mainly discuss the Dispersive liquid-liquid microextraction's major influence factors and application.

dispersive liquid-liquid microextraction; separation and enrichment; sample analysis

2016-05-17

姜晨阳(1993—)，山东威海人，研究生在读。

TQ028.3+2

A

1008-021X(2016)14-0031-04