色谱前处理新技术NewDevelopmentinSamplePreparationPretreatmentTechniques

1、色谱前处理新技术NewDevelopmentinSamplePreparationPretreatmentTechniquesPreface前前 言言 新的色谱方法、机理、检测、联新的色谱方法、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。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；很难同时实现净化、浓缩、高效预分离；步骤繁多、费时步骤繁多、费时( (损失与误差损失与误差) )；溶剂昂贵、污染环境；溶剂昂贵、污染环境；较难自动化或联用较难自动化或

2、联用( (大批量大批量) )；萃取效率低；萃取效率低；样品易乳化。样品易乳化。 Preface 液液萃取液液萃取Preface样品制备样品制备(sample preparation)技术技术 预处理预处理(pretreatment & sampling)技术技术 是指从固体样品中萃取待测成分的技术，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）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、纯化待测成分中选择性地萃取、富集、纯化待测成

3、分的技术，常规方法为液液萃取；（体液）的技术，常规方法为液液萃取；（体液） Exhaustive extractionSelective extraction自动索氏提取自动索氏提取 (AutoSox)加速溶剂萃取加速溶剂萃取 (ASE)微波辅助溶剂萃取微波辅助溶剂萃取 (MASE)超临界流体萃取超临界流体萃取 (SFE)固相萃取固相萃取 (SPE)固相微萃取固相微萃取 (SPME)支持液膜萃取支持液膜萃取 (SLME)微孔膜液液萃取微孔膜液液萃取 (MMLLE)液相微萃取液相微萃取 (LPME)电萃取电萃取 (EE)逆流萃取逆流萃取 (CCD)膜萃取膜萃取 (ME)固态介质固态介质液态介质液

4、态介质气态介质气态介质样品样品制备制备预预处理处理固体样品固体样品溶液溶液色谱分析色谱分析前处理新技术（部分）前处理新技术（部分）PrefacePreparation样品制备技术样品制备技术sample preparation AutoSox自动索氏提取自动索氏提取Automatic Soxhlet Extraction 自动索氏萃取实际上是热溶剂沥自动索氏萃取实际上是热溶剂沥漉和索氏萃取的结合。漉和索氏萃取的结合。 AutoSox的溶剂用量比索氏萃取的溶剂用量比索氏萃取少（约一半）；萃取时间短（少（约一半）；萃取时间短（2-4hr即可完成萃取即可完成萃取)）。）。AutoSoxAutoSox

5、Gerhardt - SOXTHERM 2000AutoSox加速溶剂萃取加速溶剂萃取 Accelerated Solvent ExtractionASE 将样品放在密封容器中，高温高压，将样品放在密封容器中，高温高压，从而大大提高萃取速度。从而大大提高萃取速度。高温：增加待测物的溶解度；高温：增加待测物的溶解度； 增加扩散速度；增加扩散速度； 破坏溶质与基质之间的相互作用；破坏溶质与基质之间的相互作用； 降低溶剂的粘度降低溶剂的粘度(更好的穿透性更好的穿透性)； 降低表面张力降低表面张力(更好的润湿性更好的润湿性)；高压：迫使溶剂进入基质内部高压：迫使溶剂进入基质内部 ASEASE ASE原

6、理与原理与SFE相似，相似，TTc，PPc，可以借用可以借用SFE的仪器，步骤与的仪器，步骤与SFE类似，类似，可采用静态、动态萃取等模式。可采用静态、动态萃取等模式。优点：溶剂用量较少；优点：溶剂用量较少； 萃取时间短（萃取时间短（15min）；）； 回收率、精度与索氏萃取相当回收率、精度与索氏萃取相当; 非超临界状态，易控制。非超临界状态，易控制。 ASEDionex 公司的公司的 ASE 100、300 型仪器型仪器 ASEMASE微波辅助溶剂萃取微波辅助溶剂萃取 Microwave-Assisted Solvent Extraction 微波加热技术已成为气相、液相萃微波加热技术已成为

7、气相、液相萃取的常用辅助手段，取的常用辅助手段，MASE是微波辅助是微波辅助萃取的主要应用领域。在萃取的主要应用领域。在MASE中，样中，样品置于敞开或封闭的容器（聚四氟乙烯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，引起萃取或石英等）中，用微波加热，引起萃取。MASEMASEOTHEREnergyMaterialEnergyMaterialMASE(1) 吸收微波的溶剂（高偶极常数）吸收微波的溶剂（高偶极常数） 样品置于高压容器中，加热到样品置于高压容器中，加热到高于沸点的温度，稍微加压以抑制高于沸点的温度，稍微加压以抑制溶剂挥发（类似溶剂挥发（类似ASE的萃取机理）的萃取机

8、理） ；(2) 不吸收微波的溶剂（低偶极常数）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。敏或对热不稳定物质的萃取。 萃取溶剂的分类萃取溶剂的分类MASE(1) 溶剂用量少；溶剂用量少；(2) 可以根据吸收微波能力的大可以根据吸收微波能力的大小选择不同的萃取溶剂，控制样小选择不同的萃取溶剂，控制样品与溶剂间的热交换；品与溶剂间的热交换；(3) 萃取时间

9、短萃取时间短(10min)；效率高；效率高(4) 可同时萃取多个样品可同时萃取多个样品(而而ASE和和SFE只能萃取单个样品只能萃取单个样品)。 MASE的特点的特点MASEMASEMASESFE超临界流体萃取超临界流体萃取Supercritical Fluid Extraction 密度大，分子间作用力大；？密度大，分子间作用力大；？ 粘度小；？粘度小；？ 扩散系数中等；扩散系数中等； 临界温度低；？临界温度低；？超临界流体性质超临界流体性质SFE 溶解度大，萃取效率高；溶解度大，萃取效率高； 快速高效、选择性好；快速高效、选择性好； 热敏、易挥发的；热敏、易挥发的； 价廉、无环境污染价廉、

10、无环境污染；超临界流体萃取的特点超临界流体萃取的特点SFE(1)萃取压力萃取压力(2)萃取温度萃取温度(3)改性剂改性剂(4)C02流量流量(5)萃取物颗粒大小萃取物颗粒大小(6)最优化条件的选择最优化条件的选择影响影响SFE效率的主要因素：效率的主要因素：SFESFE的成功与否取决于三个步骤的成功与否取决于三个步骤: 待测物从基质中萃取出来；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收集*； 萃取液的准确分析。萃取液的准确分析。萃取液收集的两条途径：萃取液收集的两条途径： 液相收集；（挥发性化合物）液相收集；（挥发性化合物） 固相萃取固相萃取(SPE)*。改性剂种类。改性剂种类、

11、用量、萃取剂流速、收集温度等因素、用量、萃取剂流速、收集温度等因素 SFE 表面活性剂等改性剂；表面活性剂等改性剂； H2O、CHF3 、CHClF3 、N2O、 SF6 等萃取剂；等萃取剂； 酯化、形成离子对、配合物等，降低酯化、形成离子对、配合物等，降低化合物极性化合物极性极性化合物的极性化合物的SFE方案：方案：SFESampling预处理技术预处理技术pretreatment & samplingComparison of Naproxen spiked serum before(A) and after(B) extraction using the C18 cartridge an

12、danalysis by HPLC.Sampling 基于基于固固态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术SPE、SPME 基于基于液液态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术SLME、MMLLE、LPME、EE、CCD 基于基于气气态萃取介质的预处理技术态萃取介质的预处理技术ME Sampling固相萃取固相萃取Solid Phase ExtractionSPE SPE SPE最早是最早是7070年代提出来的，至今该年代提出来的，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。标准模式，商品化程度非常高。柱管式柱管式(cartri

13、dge SPE(cartridge SPE，cSPE)cSPE)圆盘式圆盘式(disk SPE(disk SPE，dSPE)dSPE)SPESPESPE加速模式：加速模式： 加压、抽真空、离心等加压、抽真空、离心等1. Barbital2. Allobarbital3. Aprobarbital4. Phenobarbital5. Butabarbital6. Alphenal7. Hexobarbital8. Amobarbital9. Mephobarbital10. SecobarbitalSerum Extract Containing BarbituratesSPESPESPE的几点

14、新进展：的几点新进展： 圆盘式圆盘式SPESPE 热辅助热辅助SPESPE 新型固定相新型固定相 组合化学组合化学SPESPESPE SPE SPE圆盘类似一张扁平过滤膜圆盘类似一张扁平过滤膜, ,厚厚度度1mm1mm，直径约，直径约4 496mm96mm。圆盘式圆盘式SPESPE dSPE dSPE具有比具有比cSPEcSPE相对较大的横截相对较大的横截面、固定相薄，这就使允许流速增大面、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，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。大样品体积以提高检测灵

15、敏度。SPE热辅助热辅助SPESPE 普通普通SPESPE的原理是流动相的原理是流动相A A时吸附时吸附待测成分，切换至流动相待测成分，切换至流动相B B时解吸附。时解吸附。热辅助热辅助SPESPE的原理是的原理是SPESPE装置冷却时吸装置冷却时吸附待测成分，而加热时辅助解吸附。附待测成分，而加热时辅助解吸附。 热辅助热辅助SPESPE尤其适合某些特殊性质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的化合物萃取，温控及切换装置已实现电脑控制。电脑控制。SPESPE新型固定相新型固定相 限制性限制性(Restricted Access(Restricted Access，RA)RA)

16、介质，介质，其原理与分子排阻色谱大致相同其原理与分子排阻色谱大致相同 内表面反相内表面反相(Internal Surface Reversed Phase)(Internal Surface Reversed Phase) 半透性表面半透性表面(Semi-permeable Surface)(Semi-permeable Surface) 屏蔽式疏水相屏蔽式疏水相(Shielded Hydrophobic Phase)(Shielded Hydrophobic Phase) 混合功能相混合功能相(Mixed Functional Phase)(Mixed Functional Phase) 分

17、子印迹吸附剂分子印迹吸附剂(molecular imprinting (molecular imprinting sorbentssorbents，MIPs)MIPs)，其原理与亲和色谱类似，其原理与亲和色谱类似尤其适合尤其适合体液体液样品分析前处理样品分析前处理SPESchematic of the molecular imprinting principle, in which the template is the structural analogue of the target analyte.SPELC chromatogram obtained after preconcentr

18、ation 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，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。费苦心，固

19、相组合化学应运而生。组合化学组合化学SPESPESPESPE离子交换离子交换 SPE SPE * * * *正相正相 SPESPE反相反相 SPESPEfluorous SPEfluorous SPE组合化学组合化学 SPE SPE 模式模式SPESPE Merrifield L. Merrifield L.等科学家发明的等科学家发明的SPESPE相关的固相肽合成技术还获得了相关的固相肽合成技术还获得了诺贝尔奖诺贝尔奖! !SPE固相微萃取固相微萃取Solid Phase Micro-extractionSPME SPME SPME采用一种略似进样器的装置，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用一根涂布多聚物固