色谱前处理新技术.ppt

色 谱 前 处 理 新 技 术,New Development in Sample Preparation & Pretreatment Techniques,Preface,前 言,新的色谱方法、机理、检测、联用、自动化、智能化等方向都有许多新的进展。但实际上，目前的色谱分析前处理技术却相对落在了后面。,很难同时实现净化、浓缩、高效预分离； 步骤繁多、费时(损失与误差)； 溶剂昂贵、污染环境； 较难自动化或联用(大批量)； 萃取效率低； 样品易乳化。,Preface,液液萃取,Preface,样品制备(sample preparation)技术,预处理(pretreatment & sampling)技术,是指从固体样品中萃取待测成分的技术， 常规方法有渗漉、水蒸汽蒸馏、索氏提 取、超声提取等技术等；（中药）,是指从制备技术获得的溶液或液体样品 中选择性地萃取、富集、纯化待测成分 的技术，常规方法为液液萃取；（体液）,自动索氏提取 (AutoSox) 加速溶剂萃取 (ASE) 微波辅助溶剂萃取 (MASE) 超临界流体萃取 (SFE),固相萃取 (SPE) 固相微萃取 (SPME),支持液膜萃取 (SLME) 微孔膜液液萃取 (MMLLE) 液相微萃取 (LPME) 电萃取 (EE) 逆流萃取 (CCD),膜萃取 (ME),固态介质 液态介质 气态介质,样品 制备 预 处理,固体样品 溶液 色谱分析,前处理新技术（部分）,Preface,Preparation,样品制备技术 sample preparation,AutoSox,自动索氏提取 Automatic Soxhlet Extraction,自动索氏萃取实际上是热溶剂沥漉和索氏萃取的结合。 AutoSox的溶剂用量比索氏萃取少（约一半）；萃取时间短（2-4hr即可完成萃取)）。,AutoSox,AutoSox,Gerhardt - SOXTHERM 2000,AutoSox,加速溶剂萃取 Accelerated Solvent Extraction,ASE,将样品放在密封容器中，高温高压，从而大大提高萃取速度。 高温：增加待测物的溶解度； 增加扩散速度； 破坏溶质与基质之间的相互作用； 降低溶剂的粘度(更好的穿透性)； 降低表面张力(更好的润湿性)； 高压：迫使溶剂进入基质内部,ASE,ASE,ASE原理与SFE相似，TTc，PPc，可以借用SFE的仪器，步骤与SFE类似，可采用静态、动态萃取等模式。,优点：溶剂用量较少； 萃取时间短（15min）； 回收率、精度与索氏萃取相当; 非超临界状态，易控制。,ASE,Dionex 公司的 ASE 100、300 型仪器,ASE,MASE,微波辅助溶剂萃取 Microwave-Assisted Solvent Extraction,微波加热技术已成为气相、液相萃取的常用辅助手段，MASE是微波辅助萃取的主要应用领域。在MASE中，样品置于敞开或封闭的容器（聚四氟乙烯或石英等）中，用微波加热，引起萃取。,MASE,MASE,OTHER,MASE,(1) 吸收微波的溶剂（高偶极常数） 样品置于高压容器中，加热到高于沸点的温度，稍微加压以抑制溶剂挥发（类似ASE的萃取机理） ； (2) 不吸收微波的溶剂（低偶极常数） 容器敞开不升压，样品通过内含的高偶极常数的物质吸收微波能量升温。这种局部加热方式比其它热溶剂萃取温和地多，很适合于热敏或对热不稳定物质的萃取。,萃取溶剂的分类,MASE,(1) 溶剂用量少； (2) 可以根据吸收微波能力的大小选择不同的萃取溶剂，控制样品与溶剂间的热交换； (3) 萃取时间短(10min)；效率高 (4) 可同时萃取多个样品(而ASE和SFE只能萃取单个样品)。,MASE的特点,MASE,MASE,MASE,SFE,超临界流体萃取 Supercritical Fluid Extraction, 密度大，分子间作用力大；？ 粘度小；？ 扩散系数中等； 临界温度低；？,超临界流体性质,SFE, 溶解度大，萃取效率高； 快速高效、选择性好； 热敏、易挥发的； 价廉、无环境污染；,超临界流体萃取的特点,SFE,(1)萃取压力 (2)萃取温度 (3)改性剂 (4)C02流量 (5)萃取物颗粒大小 (6)最优化条件的选择,影响SFE效率的主要因素：,SFE,SFE的成功与否取决于三个步骤: 待测物从基质中萃取出来； 萃取液的准确收集*； 萃取液的准确分析。,萃取液收集的两条途径： 液相收集；（挥发性化合物） 固相萃取(SPE)*。改性剂种类、用量、萃取剂流速、收集温度等因素,SFE, 表面活性剂等改性剂； H2O、CHF3 、CHClF3 、N2O、 SF6 等萃取剂； 酯化、形成离子对、配合物等，降低化合物极性,极性化合物的SFE方案：,SFE,Sampling,预处理技术 pretreatment & sampling,Comparison of Naproxen spiked serum before(A) and after(B) extraction using the C18 cartridge and analysis by HPLC.,Sampling,EXAMPLE,基于固态萃取介质的预处理技术 SPE、SPME 基于液态萃取介质的预处理技术 SLME、MMLLE、LPME、EE、CCD 基于气态萃取介质的预处理技术 ME ,Sampling,固相萃取 Solid Phase Extraction,SPE,SPE最早是70年代提出来的，至今该技术已发展成为许多领域样品预处理的标准模式，商品化程度非常高。,柱管式(cartridge SPE，cSPE) 圆盘式(disk SPE，dSPE),SPE,SPE,SPE,加速模式：,加压、抽真空、离心等,1. Barbital 2. Allobarbital 3. Aprobarbital 4. Phenobarbital 5. Butabarbital 6. Alphenal 7. Hexobarbital 8. Amobarbital 9. Mephobarbital 10. Secobarbital,Serum Extract Containing Barbiturates,SPE,SPE的几点新进展：, 圆盘式SPE 热辅助SPE 新型固定相 组合化学SPE,SPE,SPE圆盘类似一张扁平过滤膜,厚度1mm，直径约496mm。,圆盘式SPE,SPE,dSPE具有比cSPE相对较大的横截面、固定相薄，这就使允许流速增大，萃取速度也增大，特别适合环境样品如水中痕量有机物的分析，可以加大样品体积以提高检测灵敏度。,SPE,热辅助SPE,普通SPE的原理是流动相A时吸附待测成分，切换至流动相B时解吸附。热辅助SPE的原理是SPE装置冷却时吸附待测成分，而加热时辅助解吸附。 热辅助SPE尤其适合某些特殊性质的化合物萃取，温控及切换装置已实现电脑控制。,SPE,SPE,新型固定相,限制性(Restricted Access，RA)介质，其原理与分子排阻色谱大致相同 内表面反相(Internal Surface Reversed Phase) 半透性表面(Semi-permeable Surface) 屏蔽式疏水相(Shielded Hydrophobic Phase) 混合功能相(Mixed Functional Phase),分子印迹吸附剂(molecular imprinting sorbents，MIPs)，其原理与亲和色谱类似,尤其适合体液样品分析前处理,SPE,Schematic of the molecular imprinting principle, in which the template is the structural analogue of the target analyte.,SPE,LC chromatogram obtained after preconcentration of a 100 mL groundwater sample on (a) a non-imprinted polymer and (b) terbuthylazine-imprinted polymer.,SPE,组合化学是近年来的研究热点，它首先是从溶液相中的组合化学开始的，但由于缺乏一种简单、标准化的高通量纯化方法，合成化学家在合成了大量化合物之后，通常要为化合物分离纯化煞费苦心，固相组合化学应运而生。,组合化学SPE,SPE,SPE,离子交换 SPE * 正相 SPE 反相 SPE fluorous SPE,组合化学 SPE 模式,SPE,SPE,Merrifield L.等科学家发明的SPE相关的固相肽合成技术还获得了诺贝尔奖!,SPE,固相微萃取 Solid Phase Micro-extraction,SPME,SPME采用一种略似进样器的装置，用一根涂布多聚物固定相的熔融石英纤维从液、气态基质中萃取待测物；然后将富集了待测物的纤维直接转移到仪器(一般是GC，或HPLC)中，通过一定的方式解吸附(一般是热解吸，或溶剂解吸)，然后进行分离分析。,SPME,SPME,SPME,直接SPME：适合于气体基质或干净的 水基质 顶空SPME：适合于任何基质，尤其是 直接SPME无法处理的脏水、 油脂、血液