分散液液微萃取技术及在食品和环境分析中的应用概述

发表时间:2020/8/13   来源:《科学与技术》2020年28卷8期   作者:陈倩倩
[导读] 近些年,在我国社会经济水平不断提升下,
        摘要:近些年,在我国社会经济水平不断提升下,科学技术水平的提高,样品处理技术不断发展与完善,分散液液微萃取是一种新型的样品前处理技术,这一技术将萃取与浓缩有机地结合在一起,在诸多方面发挥了优势,主要表现在方便快捷、处理成本低、效率高及环境友好等。随着人们生活水平与健康安全意识的提升,食品与环境问题日益被重视。本文针对分散液液微萃取技术及其在食品和环境农药中的运用进行研究与分析。
        关键词:分散液液微萃取;辅助模式;联用技术;食品与环境
        引言
        在现代分析方法中,样品处理技术的发展趋势是处理过程要简单快速、处理批量要大、成本低、劳动强度低、利于人员健康和环境保护且方法准确可靠。液液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)等作为经典而成熟的样品前处理技术,应用虽然比较广泛,但其存在操作步骤繁多、处理时间长、有机溶剂用量大等缺点。
        分散液液微萃取技术(DLLME)原理
        受分散剂的影响,萃取剂会逐渐形成有机液滴,这些液滴具有分散、细小的特点,并随着时间的推移在水样中均匀分散开,进而形成水/分散剂/萃取剂乳浊液体系。同时,在这一过程之中,目标分析物会被萃取至有机相中,并逐渐与萃取剂之间形成一定的萃取平衡。当整个系统处于平衡状态之下,便可以计算出有机溶液之中所萃取到的分析物的量,具体公式如式(1)。

        在公式(1)中,n为有机溶液所萃取到的分析物的量;Kodw是分析物在有机相与水相之间的分配系数;Co是分析物的初始浓度;而Vd与Vs则分别是有机相的体积以及水相的体积。
        1分散液相微萃取技术及其应用
        1.1常规分散液液微萃取
        DLLME在亲脂性较高或中等的分析物中应用的较多,高度亲水的中性分析物中并不适用。同时,当分析物具有一定酸碱性时,可以通过控制样品溶液的pH值,保证分析物呈非离子化状态,这样一来,便可以对其分配系数进行有效提高。DLLME的具体操作流程如下:①向离心管中加入样品溶液,然后迅速添加含有萃取剂的分散剂。②振动离心管,使分散剂与样品溶液快速融合形成乳浊液,在融合过程中,样品溶液中的目标分析物逐渐被分散的有机萃取剂富集。③对其进行离心分离处理。④将离心管底部的沉淀相吸取出来,并注入仪器进行分析与研究。常用的萃取剂有氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氯乙烷等,分散剂有甲醇、乙醇、乙腈、丙酮、异丙醇等,其中萃取剂和分散剂的种类与体积对目标化合物的萃取和富集均有较大影响。 2007年,研究组应用分散液相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(DLLME-GC-MS)分析了水样中的三嗪类除草剂,检测限(LOD)可达0.021~0.12μg/L,这种联用技术也可用于测定环境水样中的酰胺类除草剂,富集倍数为437.1~460.7,检测限低至0.003~0.04μg/L。2009年,采用高效液相色谱仪上的二极管阵列检测器(PAD)测定了水样中的苯氧乙酸除草剂,首先在10mL离心试管中注入5.00mL含有10%氯化钠的水样,然后将25μL的氯苯(萃取剂)和1mL丙酮(分散剂)混合后注入离心管内,将其离心5min,最后吸取沉淀相进样分析,其分析结果表现了良好的线性关系,动态线性范围为0.5~750μg/L,检测限为0.16μg/L。数据结果表明该方法是一种操作简单、富集系数高、应用效果良好的前处理方法。
        除了常规分散液液微萃取,根据辅助分散方法,DLLME可分为超声辅助分散液液微萃取、涡旋辅助分散液液微萃取等。
        1.2辅助分散DLLME
        1.2.1超声辅助分散液液微萃取
        超声辅助分散液液微萃取模式中,超声辅助使萃取剂与分散剂快速地分散在样品中,形成乳状小液滴,可代替常规分散液液微萃取中的人工振荡,分散程度更高。张强等使用超声辅助分散液液微萃取法测定水中48种半挥发性有机物,采用40μL四氯化碳作为萃取剂、0.65 mL乙腈作为分散剂、NaCl 浓度为2g/L、萃取温度40℃、萃取2min,萃取效果最佳,48 种目标物的 LOQ 为 0.004 ~0.120 μg/L,回收率为 77.4%~113%,RSD不高于9.6%。该方法具有简单、快速的优点。超声辅助分散液液微萃取 的优点在于该方法采用超声辅助萃取,提高了振荡效率,加快萃取剂在样品中分散,相对常规分散液液微萃取而言,萃取效率明显提高。
        1.2.2涡旋辅助分散液液微萃取
        涡旋辅助分散液液微萃取是利用涡旋原理对样品及萃取剂进行混合,在涡旋条件下,萃取剂可以更加快速地分散在样品中,涡旋有助于萃取剂形成小液滴,可以减少分散剂的用量。涡旋辅助分散液液微萃取具有萃取时间短、环境污染小、成本较低等优点。李颖星等使用涡旋辅助分散液液微萃取法测定清香型白酒中5种高级醇,最佳液液微萃取的提取条件为萃取剂为二氯甲烷60μL、分散剂为丙酮100μL、样品pH值5.5、酒精度15%vol、NaCl质量浓度0.19 g/mL、萃取时间30 s。在此优化条件下,正丙醇和异丁醇在含量为1.00~40.00mg/L、异戊醇在含量为1.00~150.00mg/L、2,3-丁二醇在含量为1.25~50.00 mg/L和β-苯乙醇在含量为0.25~10.00 mg/L的范围内具有较好的线性关系( R2 >0.99);检出限分别为0.03mg/L、0.01mg/L、0.01mg/L、0.02mg/L和0.02 mg/L;精密度试验结果相对标准偏差(RSDs)<7.0%,回收率为83.1%~108.3%。6种清香型白酒中正丙醇含量范围为0.064~0.116 g/L、异丁醇含量范围为0.057~0.127 g/L、异戊醇含量范围为0.262~0.450 g/L、2,3-丁二醇含量范围为0.017~0.035g/L、β-苯乙醇含量范围为0.008~0.012 g/L。该方法具有快速、简便、低成本和环保等优点,能够满足实践中生产工艺的控制和成品质量检验等实验的需要。
2分散液相微萃取技术与常见前处理技术的联用
2.1分散固相萃取与分散液液微萃取联用
常规的 DLLME 技术多采用密度比水大的有机溶剂(如氯苯、四氯化碳、四氯乙烯等),但这些含有卤素的溶剂毒性高,且影响待测物的灵敏度,干扰待测物的测定。周蓉等人采用分散固相萃取和分散液液微萃取联用方法同时测定蔬菜中 19 种有机磷农药残留量,19 种有机磷在辣椒和大葱中 3 个添加水平(0. 05,0. 1,0. 5 mg/kg)的回收率为 76. 9%~ 126. 8%,相对标准偏差为 0. 6%~7. 3%,检出限(S/N =3)为 0. 10 ~0. 50 μg/kg与传统的样品前处理方法相比,该方法具有简单易操作、分离效果好、有机溶剂消耗少等特点,多数样品获得了较高的回收率和较好的净化富集以及基质补偿效果。
2.2 QuEChERS与分散液液微萃取联用
QuEChERS净化方法与DLLME技术结合,既对样品基质进行净化操作,又
对目标物进行富集浓缩。姚芳等人采用QuEChERS方法结合分散液液微萃取技术萃取茭白中的腈菌唑、戊唑醇和苯醚。3种农药的线性范围分别为5.0~500, 5.0~500,12.5~1250μg/kg,检出限分别为1.4,0.86,,3.0μg/kg。加标回收率为82.7%~116%。
        结语
        本文主要对分散液液微萃取技术及其在食品和环境检测中的运用进行了研究与分析。首先对DLLME原理以及不同模式DLLME进行了阐述,在此基础上,分析了常见前处理技术与DLLME结合在食品和环境检测中的应用。
        参考文献
        [1]张雪莲.分散液液微萃取在果汁中农药残留检测中的应用研究[D].重庆:西南大学,2013.
        [2]臧晓欢,吴秋华,张美月,等.分散液相微萃取技术研究进展[J].分析化学,2009,37(2):161-168.
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