（分析化学专业论文）食品中有害残留物检测的前处理技术与色谱分析技术研究.pdf

中国科学技术大学博士学位论文 摘要 摘要 食品安全问题关系着国民的身体健康，已经成为人类共同关心的热门话题。 随着工业的发展，越来越多的有害物质被排放，并通过食物链的富集，进入人体 中，其中一些具有高度的致癌、致畸、致突变作用。食品安全问题已经成为威胁 人类健康的主要因素。发展食品中有害残留分析技术，监督控制食品污染和保证 食品质量，已成为必不可少的手段。食品分析的两大突出问题：一是样品前处理 技术：二是分析检测技术。由于食品样品基体复杂，有害污染物含量极微，同时 越来越严格的最大残留限量标准对分析方法的检出限提出了更高要求，使得复杂 的食品基体中有害残留的分析需要更为有效的前处理方法和灵敏的检测技术。样 品前处理是食品分析中最薄弱的环节，也是目前食品分析化学，乃至分析化学中 的一个关键环节和前沿研究课题。它和后续的分析检测技术结合在一起决定着一 个食品检测方法的灵敏度和可行性。 本论文的主要研究内容是在食品安全检测方面，研究了快速、低廉和有效的 前处理技术，以及提高检测灵敏度的在线富集技术，用于复杂基体样品中多种农 药残留，有害真菌毒素残留以及其它有害残留的分析检测。并探讨了在线自动样 品前处理与光度法联用的接口技术、机理、以及在污染物分析上的应用。论文的 主要内容和研究成果具体如下： 1 、发展了简单、快速、低廉的多残留分析方法用于食品中多种有害残留的 分析，方法包括基质固相分散前处理( m s p d ) 和气相色谱分析检测。并采用响 应曲面实验设计方法和理想函数方程对前处理技术中的各个因素以及其相互作 用对结果的影响进行了研究和评价。在农药回收率和基体净化之间获得最佳平衡 点的前处理条件是使用6 0 m l 正己烷：二氯甲烷( 1 ：1 ) 作为洗脱溶剂和弗洛里 硅土作为吸附剂。当样品中农药添加水平为0 0 1 ，0 0 5m g k g 时，方法回收率大 于8 0 ，相对标准偏差低于7 。农药定量限在o 0 0 2 0 0 6 m g k g 范围内，低于欧 盟制定的关于茶叶中的最大限量标准。利用t 检验方法对m s p d 和固相萃取 ( s p e ) 方法在两个不同添加水平下的回收率作了显著性差异检验。结果是在高 水平添加回收率时，两个方法之间没有显著性差异，而在低水平添加回收率时， 两者存在显著性差异。 2 、建立了基于中性氧化铝提取和石墨化碳黑( g c b ) 共柱净化的m s p d 方 中国科学技术大学博士学位论文 法用于高色素样品中的真菌毒素的分析，方法简单、快速、且成本低廉。研究了 g c b 的量对回收率和色素去除的影响。结果表明：7 0 r a g 的g c b 可以去除大部 分的色素，而不会引起回收率的显著降低。样品中添加2 5n g g 黄曲霉素b l ， g i ，o 7 5n g g b 2 ，g 2 时，方法回收率在8 8 在9 5 之间，相对标准偏差6 。检 出限为o 2 5 n g g b t ，g 1 ，o 1 0n g g b 2 ，g 2 。t 检验方法表明，在9 5 置信度下， 利用m s p d 和免疫亲合净化( i a c ) 两种方法得到的回收率和检出限之间不存在 显著性差异。 3 、建立了基于胶束电动毛细管色谱( m e k c ) 场放大进样在线富集技术结 合基质固相分散前处理技术用于有害添加剂苏丹红残留的分析。研究了m e k c 在线富集条件对分析物分离和富集的影响。结果表明，含1 2 5m m o hs d s 、2 5 m m o l 1 磷酸缓冲剂以及5 0 ( v v ) 7 , 腈的水溶液作为缓冲液，1m m o l 1s d s 的1 0 甲醇溶液作为样品基体溶液，l ok v 下，进样时间为4 0s 时可以获得最佳的分离 富集条件。四种分析物苏丹红i i v 的富集倍数大于1 0 0 倍。利用电导率法计算 了s d s 的临界胶束浓度，从而确证了疏水性的中性分析物可以与低浓度下的s d s 离子通过疏水作用相结合而带上电荷。采用中性氧化铝作为吸附剂、二氯甲烷： 乙腈( 3 ：1 ) ( v v ) 作为洗脱溶剂时样品的基体净化度和回收率最好，回收率大于 7 5 。 4 、建立了一种基于电动多通道切换系统的在线固相萃取预富集方法。利用 c 语言程序实现对电渗泵驱动和三通电磁阀切换以及固相萃取条件的控制，使整 个萃取过程置于自动控制之下。设计并制作了气液分离器，利用气液密度不同的 原理去除柱后洗脱液区带中的气泡，并且洗脱液不损失，分散效应小，从而解决 了反相固相萃取与光度检测器联用中常见的气泡干扰问题。利用离子对色谱原 理，在烷基苯磺酸盐阴离子表面活性剂样品溶液中加入离子对试剂，使之生成离 子对化合物，从而增强烷基苯磺酸盐的疏水性和在c 1 8 柱上的保留能力。0 5 m m o h 四丁基溴化铵离子对试剂的加入可以使烷基苯磺酸盐的穿透体积从1 7 m l 增大到2 3 3m 1 。对目标分析物十二烷基苯磺酸钠，迸样1 5 “，本方法的富 集倍数达6 5 倍，检出限为1 0n g m l ，不同水平下的加标回收率在9 0 6 9 8 0 之 间，标准偏差为3 7 。 关键词：有害残留物；前处理：食品；色谱分析 i i 中国科学技术大学博士学位论文 a b s 仃a c t a b s t r a c t f o o ds a f e t yc o n c e r n se v e r y o n e sh e a l t ha n dh a sa t t r a c t e dm o r ea t t e n t i o na r o u n d t h ew o r l d w i t ht h ee x p a n s i o no fi n d u s t r i a la n da g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，m o r ea n d m o r et o x i cs u b s t a n c e sa r ee x p e l l e dt ot h es u r r o u n d i n g s ，i n t r o d u c e di n t of o o dc h a i n s ， a n da c c u m u l a t e di nh u m a nb o d i e s m a n yo ft h e s ec o m p o u n d sa r e c a r c i n o g e n i c ， t e r a t o g e n i ca n dm u t a g e n i ct oa n i m a l sa n dh u m a n f o o ds a f e t yh a sp o s e das e r i e so f l i f er i s k sf o r p e o p l e h e n c e ，t h ed e v e l o p m e n to fa n a l y s i sm e t h o d s f o rt h e d e t e r m i n a t i o no ft o x i cs u b s t a n c er e s i d u e si nf o o di s n e c e s s a r yt oc o n t r o lf o o d c o n t a m i n a t i o na n de n s u r ef o o ds a f e t y t h e r ea r et w op r o m i n e n tp r o b l e m si nf o o d a n a l y s i s ， o n ei st h ep r e t r e a t m e n tm e a n s ，a n dt h eo t h e ri st h es e p a r a t i o na n d d e t e r m i n a t i o nm e t h o d s i n c et h ef o o dm a t r i c e sa r ec o m p l e xa n dt o x i cr e s i d u e sa r eo f t r a i ：el e v e l ，f u r t h e r m o r e ，m o r er i g i dm a x i m u mr e s i d u el i m i t s ( m r l s ) h a v eb e e n e s t a b l i s h e d ，m o r ee f f e c t i v es a m p l ep r e t r e a t m e n ta n ds e n s i t i v ed e t e r m i n a t i o nm e t h o d s h o u l dm a t c ht h e r e q u i r e m e n to ft h er i g i dm r l si n f o o d a n a l y s i s s a m p l e p r e t r e a t m e n ti st h em o s td i f f i c u l tp r o c e s s ，b u ti m p o r t a n ts t e pi nf o o da n a l y s i s ，w h i c h d e t e r m i n e st h es e n s i t i v i t ya n df e a s i b i l i t yo fa na n a l y t i c a lm e t h o d t h em a i np u r p o s eo ft h i st h e s i sw a st o d e v e l o ps o m es i m p l e ，f a s ta n d c o s t - e f f e c t i v e s a m p l ep r e t r e a t m e n t m e t h o d sa n do n l i n e a n a l y t e c o n c e n t r a t i o n m e t h o d st oa n a l y s i so fm u l t i r e s i d u ep e s t i c i d e s ，m y c o t o x i n sa n do t h e rt o x i ca d d i t i v e s r e s i d u e si nf o o ds a m p l e sw i t hc o m p l e xm a t r i c e s i na d d i t i o n a l lo n l i n e s a m p l e p r e t r e a m a e n ts y s t e mc o u p l e dw i t hs p e c t r o p h o t o m e t r i cd e t e r m i n a t i o nw a ss t u d i e d ， i n c l u d i n gt h ei n t e r f a c et e c h n i q u e ，c o n c e n t r a t i o nm e c h a n i s ma n di t sa p p l i c a t i o n t h e d e t a i l si nt h ec o n t e n t sa n dr e s u l t so f t h et h e s i sa r ea sf o l l o w s ： 1 、as i m p l e ，f a s ta n dc o s t e f f e c t i v em e t h o dw a sd e v e l o p e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f m u l t i r e s i d u ep e s t i c i d e si nt e as a m p l e sb ym a t r i xs o l i d p h a s ed i s p e r s i o n ( m s p d ) - g a s c h r o m a t o g r a p h y ( g c ) r e s p o n s e s u r f a c em e t h o d o l o g y ( r s m ) a n dd e s i r a b i l i t y f u n c t i o na p p r o a c hw e r eu s e dt oo p t i m i z et h ee x t r a c t i o nc o n d i t i o n sa n de v a l u a t et h e i i i 中国科学技术大学博士学位论文 a b s t r a c t i n t e r a c t i o ne f f e c to fd i f f e r e n tp a r a m e t e r si nm s p d a sac o m p r o m i s er e s u l tb e t w e e n p e s t i c i d er e c o v e r i e sa n dp i g m e n tc l e a n - u pd e g r e e ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n sw e r e o b t a i n e db yu s i n gf l o r i s i ls o r b e n ta n d6 4m lh e x a n e ：d i c h l o r o m e t h a n e ( 1 ：1 ，v ) e l u t i n gs o l v e n t m o s to ft h ep e s t i c i d er e c o v e r i e si nt e as a m p l e ss p i k e dw i t ht h e c o n c e n t r a t i o nr a n g eo fo 叭- 0 0 5m g k gw e r eb e t t e rt h a n8 0 a n dt h er e l a t i v e s t a n d a r dd e v i a t i o n s ( r s d ) w e r eb e l o w7 t h el i m i t so fd e t e c t i o n ( l o d s ) f o rt h e p e s t i c i d e sr a n g e df r o mo 0 0 1 t oo 0 3m g k g w h i c hw e r em u c hl o w e rt h a nt h e m a x i m u mr e s i d u el i m i t s ( m r l s ) e s t a b l i s h e db ye u r o p e a nc o m m i s s i o nf o rp e s t i c i d e r e s i d u e si nt e as a m p l e t h ea v e r a g er e c o v e r i e so b t a i n e db ym s p da n ds o l i dp h a s e e x t r a c t i o n ( s p e ) w e r es t a t i s t i c a l l ye v a l u a t e db yt - t e s t n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sw e r e o b s e r v e db e t w e e nt h et w om e t h o d sa tah i g hs p i k i n gl e v e l ( t t 0 0 5 ，1 6 ) 2 、af a s t ，e f f i c i e n ta n dc o s t e f f e c t i v em e t h o dw a sd e v e l o p e df o rt h ea n a l y s i so f a f l a t o x i n si nf a r mc o m m o d i t i e sw i t hh i g hp i g m e n tc o n t e n t t h ee f f e c to ft h eg r a p h i t i c c a r b o nb l a c k ( g c b ) a m o u n to nt h er e c o v e r i e so fa f i a t o x i n sw a ss t u d i e d ，a n dt h er e s u l t s s h o w e dt h a t7 0 m gg c bw a st h eb e s ta f t e rac o m p r o m i s eb e t w e e na f l a t o x i n r e c o v e r i e sa n dp i g m e n t p u r i f i c a t i o n t h er e c o v e r i e so f a f l a t o x i n s s p i k e dw i t h2 , 5n g g a f l a t o x i nb 1 ，g la n do 7 5n g ga f l a t o x i nb 2 ，g 2 ，r a n g e df r o m8 8t o9 5 w i t ht h er s d l e s st h a n6 ( n 5 6 ) t h el o d sw e r e0 2 5n g go fa f l a t o x i nb 1 ，g 1 ，a n d0 1 0n g go f a f l a t o x i nb z ，g 2 ，r e s p e c t i v e l y t h ea n a l y t i c a lr e s u l t so b t a i n e d b ym s p dw e r e c o m p a r e dw i t ht h o s eo fi m m u n o a f f i n i t yc o l u m nm e t h o d n os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e s w e r ef o u n db e t w e e nt h et w om e t h o d sb yt - t e s ta ta9 5 c o n f i d e n c el e v e l 3 、a no n l i n ep r e c o n c e n t r a t i o nm e t h o db a s e do nf i e l d e n h a n c e ds a m p l es t a c k i n ga n d m i c e l t a re l e c t r o k i n e t i cc a p i l l a r ye l e c t r o p h o r e s i s ( m z k c ) w a sd e v e l o p e df o rt h e d e t e r m i n a t i o no f t o x i ca d d i t i v er e s i d u e so fs u d a nm vi nf o o d s a m p l ee x t r a c t i o na n d c l e a n u pw e r ec a r d e do u ti nas i n g l es t e pb yam s p dm e t h o d s o m em e k c c o n d i t i o n s w e r es t u d i e do nt h ep a r a m e t e r so fa n a l y t e s t a c k i n ga n ds e p a r a t i o n t h es e l e c t e d c o n d i t i o n sw e r eo b t a i n e da sf o l l o w s ：1 2 5m m o l f ls d s | 2 5m m o l 1p h o s p h a t eb u f f e rl 5 0 a c e t o n i t r i l e ( p h 2 2 5 ) w a su s e da st h eb u f f e rs o l u t i o n t h es a m p l es o l u t i o nw a s t v 中国科学技术大学博士学位论文 a b s t r a c t p r e p a r e dw i t h1m m o l ls d si n10 m e t h a n o la n d w a si n j e c t e da t10k vf o r4 0s t h e e n h a n c e m e n tf a c t o r so v e r1 0 0 f o l dw e r ea c h i e v e df o rs u d a ni - i v , c o n d u c t i v i t y m e t h o dw a su s e dt om e a s u r et h ec r i t i c a lm i c e l l ec o n c e n t r a t i o no fs d s t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eh y d r o p h o b i ca n a l y t e sc o u l dc o m b i n ew i t hs d sa n i o na n db ec h a r g e d b yt h eh y d r o p h o b i ca c t i o n w i mab a l a n c e dc o n s i d e r a t i o no f t h er e c o v e r ya n dp i g m e n t c l e a n u pd e g r e e ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n so fm s p dw e r ee s t a b l i s h e db yu s i n gn e u r a l a l u m i n aa st h es o r b e n ta n dd i c h l o r o m e t h a n e ：a c e t o n i t r i l e ( 3 ：1 ，v v ) a st h ee l u e n t t h e r e c o v e r i e so b t a i n e dw e r eb e t t e rt h a n7 5 f o rf o u ra n a l y t e s 4 、a no n - l i n ei o np a i rs p e ( i p s p e ) m e t h o dw a sd e v e l o p e dw i t ha l le l e c t r o k i n e t i c m u l f l c o m m u t a t i o ns y s t e m ah o m e m a d eg a s l i q u i ds e p a r a t o rb a s e do nt h ed e n s i t y d i f f e r e n c eb e t w e e nl i q u i da n dg a sw a se m p l o y e dt or e m o v eb u b b l e sf r o mt h ee l u a t e f l o wb e f o r et h e s p e c t r o p h o t o m e t r i c d e t e r m i n a t i o n t h es e p a r a t o rp o s s e s s e di t s a d v a n t a g e so fl o wa n a l y t ed i s p e r s i o n ，p r e v e n t a b l ea n a l y t el o s sa n dr e l i a b l ea n a l y s i s a c c u r a c y i nt h i sw a 3 ；t h eb u b b l ei n t e r f e r e n c ei nc o u p l i n gr e v e r s e dp h a s es p ew i t h s p e c t r o p h o t o m e t r yc o u l db ee l i m i n a t e d ap r o g r a mw r i t t e n i nc l a n g u a g ew a su s e dt o c o n t r o lt h ep e r f o r m a n c eo fe l e c t r o o s m o t i cp u m pa n d3 - w a ys o l e n o i dv a l v e si nt h e a u t o m a t e ds p ep r o c e d u r e t e t r a b u t y l a m m o n i u mb r o m i d e ( t b a b ) a sa l li o n - p a i r i n g r e a g e n tw a sa d d e di n t os a m p l es o l u t i o n st oi m p r o v et h ea l k y l b e n z e n e s u l f a t e ( a b s ) r e t e n t i o no nac 1 8e x t r a c t i o nc o l u m n t h eb r e a k t h r o u g hv o l u m eo ft h ec , sc o l u m n w a si n c r e a s e df r o m1 7m lt o2 3 3m 1w i t ht h ea d d i t i o no f0 5m m o l 1t b a b f o ra s a m p l i n gv o l u m e o f15m l ，t h el o do f1 0n g m la b s ( 3 0 ，n 2 7 ) a n dt h e p r e c o n c e n t r a t i o nf a c t o ro f6 5w e r eo b t a i n e db yt h ep r o p o s e dm e t h o d t h er e c o v e r i e s a td i f f e r e n ts p i k i n gl e v e l sr a n g e df r o m9 0 6t o9 8 0 w i t ht h er s do f 3 7 州3 8 ) k e y w o r d s ：t o x i cr e s i d u e ；s a m p l ep r e t r e a t m e n t ；f o o d ；c h r o m a t o g r a p h i ca n a l y s i s v 中国科学技术大学博士学位论文第一章综述 1 1 研究背景 1 1 1 食品安全的现状 第一章综述 “民以食为天”，“食以安为先”，食品安全涉及到公众的生命健康；食品的化 学安全性问题是人们关注的热门问题。随着科学的发展与社会的进步，越来越多 的化学物质进入人类的生产和生活环境，其中包括食品加工中直接使用的食品添 加剂，在农业上施用的农药、兽药、化肥、饲料添加剂以及在食品储存过程中产 生的真菌毒素污染等等。通过食物链的富集，人类从食品中摄取了种类繁多且浓 度高于环境浓度的有毒有害物质，其中一些具有高度的致癌、致畸、致突变作用。 据估计，人类8 5 9 0 的肿瘤为食品和环境因素所致。食品安全问题已经成为 威胁人类健康的主要因素，而有害残留问题则是食品安全的一个突出方面。 有害残留不仅关系着国民的身体健康，而且已经成为我国食品进出口贸易的 重要障碍。随着社会经济的发展和人们生活质量的提高，世界各国对食品安全卫 生的要求越来越严格，需要检测的项目越来越多，检测指标和标准越来越高。近 年来，日本对我国出口食品设置的安全卫生质量方面的技术壁垒日益加高，除了 在对我国出口食品检验检疫方面不断增加药物残留检测项目、提高药物残留含量 检测标准、实施更严格的批检外，晟近又相继出台了一些强化食品安全的措施， 大幅度提高有害残留含量检测标准。我国出口到日本和欧盟一些国家的食品因有 害残留问题被进出口过拒绝、扣留、退货、索赔和终止合同的事件时有发生，这 不仅使商家蒙受了巨大的经济损失，也降低了我国食品在国际市场上的竞争力。 目前，因农药残留技术壁垒而受阻的品种也越来越多。欧盟甚至全面禁止进口中 国的动物源性食品和水海产品。受阻品种之多，地区之广，影响之大已严重影响 到我国食品出口贸易。随着时间的推移，对中国出口食品实施的贸易保护壁垒还 会大幅增加。“绿色”壁垒正在成为中国食品出口贸易发展的巨大障碍。 越来越严峻的贸易技术壁垒和食品安全问题，要求不断提高我国的检验检疫 水平，以突破技术壁垒。面对目前食品安全中日益增多的检测项目和日渐严格的 残留限量标准，开发高通量、快速、准确、灵敏的农药多残留分析技术，同时对 中国科学技术大学博士学位论文第一章综述 多种类不同极性残留物质进行分析，监督控制食品污染和保证食品质量，已成为 刻不容缓的任务。 1 1 2 食品分析化学的突出问题 无论是安全性评价，还是监督控制食品污染和保证食品质量，化学分析方法 是必不可少的有效手段。食品分析的两大突出问题：一是样品前处理技术；二是 分析检测技术。食品分析与其它领域化学分析的不同在于食品样品基质极为复 杂。在食品样品中，有机污染物的分析是重点，亦是难点。由于某些有机污染物 常伴有多种同系物、异构体，而且他们的毒性或致癌性差别甚大，要求辨别、分 离和测定，这样就增加了分析的复杂性。样品中目标化合物含量甚微，又存在的 大量干扰物必须去除，同时越来越严格的最大残留限量标准对分析方法的检出限 提出了更高要求，这就使得复杂的食品基体中有害残留的分析需要更为有效的前 处理方法和灵敏的检测技术。样品前处理是食品分析中最薄弱的环节，也是目前 食品分析化学，乃至分析化学中的一个重要的环节和研究课题。它和后续的分析 检测技术结合在一起决定着一个食品检测方法的灵敏度和可行性。 1 2 样品前处理技术 样品前处理( s a m p l ep r e t r e a t m e n t ) 是目前分析化学的瓶颈，是分析化学研 究的难点和热点问题之一。它是指样品的制备和对样品中待测组分进行提取、净 化、浓缩的过程。样品前处理的目的是消除基质干扰，保护仪器，提高方法的准 确度、精密度、选择性和灵敏度。样品前处理约占整个样品分析时间的6 0 以上。 在食品安全检测中，样品前处理是分析检测过程的关键环节，只要检测仪器稳定 可靠，检测结果的重复性和准确性主要取决于前处理，方法的灵敏度也与样品前 处理过程有重要关系，开发一个新的食品检测方法往往主要的工作在样品前处理 上。 传统的样品前处理技术有索氏提取，液液分配，柱层析技术等。这些传统的 方法自动化程度低、提取净化的效率低、成本高、劳动强度大、试剂消耗大、环 境污染严重等。2 0 世纪末，现代科学技术和分析仪器技术的发展推动了现代前 处理技术的发展，使整个样品前处理技术朝着分析速度快、批量大、自动化程度 中国科学技术大学博士学位论文 第一章综述 高、成本低、劳动强度低、试剂消耗少、环境友好、成本低廉的方向发展。目前 在食品分析中常用的前处理技术有固相萃取、国相微萃取、超i 临界萃取、凝胶渗 透色谱、加速溶剂萃取、微波辅助萃取等。 1 2 1 固相萃取 固相萃取( s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ，s p e ) 是- s 0 常用的样品前处理技术，是液 固萃取和液相色谱柱技术相结合的发展。与传统的液液萃取法l l e 相比，s p e 具有操作简单、溶剂消耗少、省时、省力和适用面广等优点【m 】。其基本原理是 利用固体吸附剂对液体样品中目标化合物或杂质的吸附，选用合适强度的洗脱溶 剂，使目标化合物选择性地洗脱或保留在柱上，与样品基体和干扰物分离，从而 达到分离和富集的目的。s p e 有两种分离模式：一是目标分析物保留在柱上，杂 质洗脱；二是杂质保留在柱上，目标分析物沈脱。影响物质保留和洗脱的因素主 要取决于物质在样品基体溶液，洗脱溶液以及吸附剂之间的相对保留能力的强 弱。因此s p e 只适合于分离保留性质差别比较大的化合物，对于性质相近的化 合物，往往得不到有效的分离。 s p e 中常用的吸附剂有正相和反相吸附剂。正相的主要包括硅胶、氧化铝、 弗罗里硅土吸附剂以及极性有机基团( 如氰基、氨基、二醇基等) 修饰键合的硅 胶。这类吸附剂主要用来吸附非极性溶剂中的极性到中等极性的组分。其中硅胶、 中性氧化铝、弗罗里硅土吸附剂经常用在食品中农药和各种有害残留的分析中， 用于提取液的净化【州l 。这些吸附荆在使用弱极性洗脱溶剂洗脱非极性目标化合 物时，可以将极性的共萃物杂质保留在柱上，从而达到较好的净化效果。但如果 洗脱溶剂的极性增加，洗脱液中杂质成分增加，将削弱净化效果。弗罗里硅土柱 可以很好的吸附一些脂类化合物，目前已被用在植物1 5 1 以及动物组织【6 7 】中的农 药残留 、多氯联苯、多环芳烃等的分析上。在许多情况下，中性氧化铝 可以代替弗罗里硅土使用，尤其在高脂类化合物的净化中。在净化含共萃杂质多 的提取液时，中性氧化铝往往比弗罗里硅土更有效b 2 1 。一般来说，硅胶的净化 效果没有中性氧化铝好，在农药残留分析中，很难有效地对植物基体提取液进行 净化。 反相吸附剂主要包括非极性的硅胶键合c 1 8 、c 8 、c 2 、苯基类吸附剂。它主 中国科学技术大学博士学位论文 第一章综述 要用来吸附极性溶剂中的非极性到中等极性组分。c o l u m e 1 棚报道用石油醚一水 ( 1 ：1 ，v v ) 萃取，c 18 柱净化富集，乙酸乙酯洗脱分析了蔬菜中的2 3 种有机氯农 药。除了在农药残留上的应用，c i s 还用在水果、面粉中2 2 种三唑类杀菌剂的分 析，花生中真菌毒素的分析卅、酱调料中防腐剂的分析等。 与键合硅胶类吸附剂相比，有机聚合物吸附剂由于可以在强酸强碱中使用以 及具有较高回收率等优点，在s p e 中的应用日益增多。主要有以苯乙烯- - l 烯 基苯共聚物为基质形成的表面带有不同修饰基团的吸附剂。有机聚合物型吸附剂 发展的一个最新动态是亲水亲脂两亲平衡型吸附剂( h y d r o p h i l i c l i p o p h i l i c p o l y m e r s ，h l b ) 1 8 1 oo a s i sh l b 柱就是由亲脂性的二乙烯基苯和亲水性的n 乙 烯基吡咯烷酮两种单体共聚而成的大孔共聚物，除了具有聚合物吸附荆的一般优 点外，它还具有使用范围广，对极性和非极性化合物均有保留能力，一般能同时 保留酸性、中性、碱性分析物，还可以通过调节样品基体溶液的性质实现对分析 物的选择性保留，并且不存在上样之前柱子干涸对柱效的影响。目前h l b 柱已 经用在肉类中类固醇、炸薯条中丙烯酰胺2 0 1 、蜂蜜叫及动物组织中的抗生 素类药物残留、葡萄酒以及花生口4 1 中真菌毒素残留的分析中。 另一类常用的吸附剂是碳类吸附剂【2 ”，其机理是基于疏水性作用和静电作 用，对从非极性到极性的众多化合物具有较强的保留作用，对某些大分子化合物 的保留比小分子强，并且在极性溶剂中的保留作用比在非极性溶剂中的要强。由 于碳类吸附剂对分析物的吸附很强，甚至会造成不可逆吸附，对其它的吸附剂很 有效的甲醇、乙腈等溶剂对碳类吸附剂的洗脱往往不够理想。而二氯甲烷、四氢 呋喃或者苯类溶剂的洗脱效果要好得多。碳类吸附剂中常用的是石墨化碳黑小 柱，它经常用在样品的净化上，可以有效的去除提取液中的色素杂质【2 6 】。 在复杂基体样品的分析中，单一类型吸附剂的s p e 小柱有时难以得到净化 完全的提取液。另外在多残留组分的同时检测中，极性不同的多种分析物也很难 在单一类型吸附剂上有相近的保留性能。解决这些问题往往需要将多种不同极性 的吸附剂混台使用 2 8 - 2 9 1 。这可以将不同极性的吸附剂填在同一个小柱中，也可以 依次使用不同类型的几个小柱。m e l o 3 0 1 采用自制的混合型s p e 小柱，在硅胶上 键合c 1 8 和氨基两种不同极性基团用作吸附剂，采用二氯甲烷一甲醇( 9 5 ：5 ，v v ) 用作洗脱液分析了葡萄中多种除草剂。s a i t o 3 1 用填充有石墨化碳黑和键合n 丙 中国科学技术大学博士学位论文第一章综述 基已二胺( p s a ) 基吸附剂的s p e 小柱净化样品提取液，去除色素和脂类杂质， 分析了果蔬中的1 1 4 种农药。采用石墨化碳黑和中性氧化铝小柱也用于茶叶样品 中有机氯和菊酯类农药的分析净化3 2 】，方法可以很好的去除色素和一些极性杂 质的干扰。v o l z d 3 用乙腈提取，依次用c 1 8 和弗罗里硅土柱净化分析了动物组织 中的1 0 种有机氯农药。 s p e 技术在样品前处理中具有突出的优点，但是与任何事物一样，s p e 仍然 存在某些不足，一是在处理复杂基体样品时可能会引起回收率的显着降低；二是 污染严重的复杂样品尤其是含有胶体或固体小颗粒的样品会不同程度地堵塞吸 附剂的微孔结构，引起柱容量和穿透体积的降低、萃取效率和回收率的严重恶化； 三是吸附剂的选择性有时还不够强，对提取液净化不完全等。鉴于以上缺陷，今 后s p e 的主要发展趋势是向高选择性和高通用性两个方向深入。一方面发展高 选择性甚至特异性的吸附剂以降低基体效应，消除干扰，如免疫亲合吸附剂和分 子印迹吸附剂的开发：另一方面是发展广谱通用型吸附荆，可以对酸性、中性及 碱性化合物同时分析，以满足目前提出来的多残留组分检测方法。除此之外，s p e 的另一个方向就是发展与各种分析仪器的在线联用技术，以提高分析自动化、减 少污染、提高灵敏度。 1 2 2 固相微萃取 固相微萃取( s o l i dp h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 是一种环境友好的无溶剂 萃取技术，该技术以s p e 为基础发展而来，并克服了s p e 的缺点，如固体或油 性物质对吸附剂的堵塞等，大大降低了空白值，同时又缩短了分析时间。其原理 是利用石英纤维表面涂层对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取出 来，并逐渐富集，完成试样前处理过程。在进样过程中，利用气相色谱( g c ) 汽化 室的高温，液相色谱( h p l c ) 、毛细管电泳( c e ) 的流动相将吸附的组分从固定相 中解吸下来，由色谱或电泳进行分离分析。 s p m e 技术包括吸附和解吸两步，影响吸附的主要因素有涂层的性质、萃取 时间、离子强度、溶液p h 、萃取温度以及搅拌情况。影响解吸的主要因素有温 度、解吸时问、洗脱溶剂以及洗脱体积等。s p m e 的萃取方式主要有两种，一是 直接浸入式萃取( d i r e c ti m m e r s i o n ，d i s p m e ) ；二是顶空式萃取( h e a d s p a c e ， 中国科学技术大学博士学位论文第一章综述 h s s p m e ) 。d i s p m e 是把纤维插入到样品溶液中，待测物从含基体成分的样品 溶液直接迁移到萃取纤维上，适用于分析气体样品和较干净的液体样品中的有机 化合物，尤其是挥发性差的化合物，但不利于复杂基体样品的分析。h s s p m e 是将纤维暴露在密封样品上方的气相中，萃取挥发到固体或液体样品顶空中的待 测物，适合于分析复杂基体的液态和固态样品中的挥发性、半挥发性有机化合物。 由于不直接接触样品，避免了基体的干扰，方法的重现性也优于d i s p m e 方法。 选择何种萃取方式，主要取决于目标化合物和样品基体的性质和特点。 s p m e 技术在食品分析中的应用也很广泛，对各类食品均有报道，如酒【3 4 1 、 果汁【3 5 】、饮料 3 6 1 、水果【3 7 、蔬菜口8 1 、粮食【3 9 、油 4 0 1 、肉、蛋h 2 1 、乳制品【4 3 1 、 蜂蜜 4 4 1 等。由于食品样品的基体往往比较复杂，为延长纤维的使用寿命和减小 基体干扰，7 0 的测定采用h s s p m e 方式【4 5 】，普遍使用的纤维有非极性的聚二 甲基硅氧烷( p d m s ) 和中等极性的聚乙二醇一二乙烯基苯( c w d v b ) 涂层。 芳香剂、香料以及风味成分的测定是食品检测的重要方面，由于这些物质在 食品中的含量都很低，利用h s s p m e 方法可以将这些挥发性组分从复杂的样品 基体中萃取出来。目前已经用在酒【4 6 ，饮料m 、果汁【4 8 】、奶酪 4 9 】中芳香性气味