仪器分析中的样品处理

1、样品处理过程中要防止和避免欲测组分的沾污或丢失，在处理过程中应尽可能减少无关物质的引入。 样品处理所使用的方法应尽可能简单易行，所使用的装置尺寸应与处理的样品量相适应。样品处理时应同时处理2个或2个以上平行样品，并带一个空白，用以检查样品处理过程中是否存在问题。蒸馏 利用欲测组分与干扰组分的沸点不同而进行分离，亦可同时进行富集。可分为简单蒸馏、分馏（精馏）、减压蒸馏和水汽蒸馏等。沉淀、结晶和重结晶 利用欲测组分与干扰组分在不同溶剂中的溶解度不同而进行分离，亦可同时进行富集。可将欲测组分沉淀，干扰组分留在溶液中；亦可将干扰组分沉淀，欲测组分留在溶液中。可利用改变溶液的温度、浓度、pH值、溶剂的组

2、成来改变欲测组分和干扰组分的溶解度，使其分离；亦可加入某些物质，使欲测组分或干扰组分沉淀或共沉淀（结晶或共结晶）而得到分离。可利用重结晶的方法得到很纯的化合物，以便利用某些仪器进行准确的结构分析。膜分离 利用欲测组分与干扰组分对不同膜的透过性不同而分离。其分离过程可分为渗析、超滤和电渗析。膜分离也被称为膜萃取。衍生化 利用已知的、能定量完成的化学反应，将不能被仪器分析或检测的欲测组分转化成可被仪器分析或检测的物质，或将不能与干扰组分分离的欲测组分转化成能分离的物质使两者分离。工作原理工作原理 利用不同高分子膜对不同化合物的渗透性有所不同，将欲测组分与样品基体和干扰组分分离。在样品处理中常用的膜

3、分离技术有：渗析、超滤和电渗析。下表给出这三种膜分离的分离机理和应用。装 置 目前样品处理中常用的膜分离装置有两种类型：1. 平面膜：下图给出平面膜与质谱或色谱分析联用结构图 排出样品(气体/液体)流动相泵泵质谱或色谱分离膜六通阀2. 中空纤维膜：下图给出中空纤维膜分离装置结构图中空纤维膜吹扫气体样品出口样品入口捕集装置或分析仪器应应 用用 由于膜分离技术具有装置结构简单、操作程序方便、无需有机溶剂处理、可与各种分析仪器直接连接，易于实现自动化和在线操作等，所以膜分离技术的可应用于各类仪器分析的样品处理。下面介绍一个应用实例：利用膜分离和气相色谱联用测定血浆中的乙醇。吹扫气体入口吹扫气体出口气

4、相色谱样品瓶中空纤维膜血样品和水 膜-气相色谱连接结构图0.3m -0.5m长的空心毛细管乙醇，6.4 mg/ml血液样品中乙醇的膜萃取-气相色谱测定结果 膜分离技术可以与各种捕集技术相结合，使欲测组分得到富集。样品瓶中空纤维膜微捕集管样品和水吹扫气体出口气相色谱或质谱仪器冷却板 膜萃取-微捕集串联与气相色谱或质谱联机结构图工作原理工作原理 吹扫捕集技术实质上是一种连续气体萃取技术（属于动态顶空技术），吹扫气（一般使用氮气）通过液体或固体样品，将样品中的可挥发组分（其中包括欲测组分）带出，然后用冷冻或固体吸附剂吸附的方法，将欲测组分捕集下来，再通过热解吸的方法，将欲测组分解吸下来，进入分析仪器

5、分析。装装 置置 目前已有多种商品化的吹扫捕集装置，各装置在结构上虽有不同，但其流程和工作原理基本一致，下图给出吹扫捕集方法的流程图：吹扫和捕集方法流程图示A 吹扫(萃取)；B 解吸(进样)；C 烘烤清洗1温除水系统 2冷阱 3冷除水系统4热阱 5检测器 6除热水器 吹扫气放空烘烤气样品排放GC载气排气123456ABC 国外的吹扫捕集装置中捕集部分一般有低温装置（冷阱），解吸时的升温速度也是很快的，瞬间即可达到解吸温度，装置的价格也是很高昂的。 国内太极公司研制的TJ-618样品处理装置也是一种吹扫捕集装置，它的解吸升温速度不是很快，但是它采用一种特殊技术来减少由于升温过程而引起的进样带展宽

6、，从而使装置的成本大大降低，该装置的价格仅为国外同类产品的1/31/2。下面给出几种产品性能的对比。应应 用用 吹扫捕集技术主要用于气相色谱和气相色谱质谱分析可挥发性化合物，特别是分析水中有机挥发性化合物。该技术已列入美国EPA方法中水中有机挥发性化合物分析的标准方法。 下面给出使用太极公司TJ-618样品前处理装置，结合气相色谱来鉴定真假红塔山烟和对茶叶中农药残留所作的分析。检测器：电子捕获检测器工作原理工作原理 在一根很细的熔融石英纤维上，涂上吸附剂，用来吸附欲测组分，使其与干扰组分和基体分离，并得到富集。 被吸附剂吸附的欲测组分，可通过加热或洗脱液洗脱的方法解吸下来，进入分析仪器（主要是

7、气相色谱和液相色谱）。装装 置置 涂敷吸附剂的熔融石英纤维（称为萃取头）接在一根细的不锈钢钢丝上，外套一根细的不锈钢管（在取样和进样时保护萃取头），萃取头在细的不锈钢管中可自由伸缩进出。在取样和色谱进样时，由细的不锈钢管穿透密封垫，然后再将萃取头伸出。在拔出细的不锈钢管前，将萃取头缩进。下图给出了固相微萃取装置和色谱进样的示意图。隔垫穿孔针头手柄外套活塞固定螺杆Z-沟槽连接器观察窗口可调节针头导轨/深度标记纤维固定管敷涂层的石英纤维弹簧密封垫固相微萃取装置示意图固相微萃取的采样和进样操作方法穿透样品瓶密封垫暴露/提取撤回萃取头插入GC注入口暴露/解吸撤回萃取头插入进样装置到HPLC柱撤回萃取头

8、应应 用用 主要应用于气相色谱和液相色谱分析时的样品处理，具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，易实现自动化，适于分析挥发性与非挥发性物质，重现性好等优点。很多研究结果表明，在样品中加入适当的内标进行定量分析时，其重现性和精密度都非常好，是近年发展很快的一种样品处理新技术。根据欲测组分性质和样品情况选用不同萃取方式熔融石英纤维膜样品涂层 样品涂层(a) 直接萃取 (b) 顶空萃取 (c) 膜保护萃取 根据欲测组分的挥发性和极性选择涂层 种类和涂层厚度 Poly(dimethylsiloxane)Poly(acrylate)PDMS/DVBCarbowax/DVBCarbowax TR/DVB

9、吸烟妇女乳汁的固相微萃取气相色谱/质谱分析 1. 苯胺2.甲基苯胺3.二甲基苯胺4.三甲基苯胺5.尼古丁时间（分）1.稳压阀 2.压力表 3.水瓶 4.水罐 5.四通阀 6.废水容器 7.六通阀 8.微型两通接头 9. 微型三通接头 10.萃取毛细管柱 11.过滤器 12./13.稳流阀 14.GC进样器 15.毛细管预柱 16.毛细管分离柱 17.FID检测器微波灰化 用微波高温马弗炉进行灰化，可不经炭化而一次完成灰化，所需灰化时间极短。与传统马弗炉相比，升温速度极快，能在几分钟内迅速程序升温至10001500，灰化时间也可减少数倍至数十倍。微波消解 密闭式微波消解（微波高压消解）：将放有样

10、品和消解液的消解罐放入微波炉内，用微波加热，在高温、高压和微波的作用下，难消解的化合物很快消解，由于消解罐是密闭的，故不会有任何元素损失。使用试剂少，消解速度快，所有时间比电热板消解可减少数倍至数十倍，污染也大大减少。微波萃取 在密闭的容器里，利用微波瞬间将萃取液加热到常压沸点以上，在微波的作用下，加快被萃取物从样品中溶出。微波萃取所有的溶剂仅为常规萃取的数十分之一，而萃取速度为常规萃取的数十倍，萃取效率也要高。 下表给出了微波萃取（MAE）与超声波萃取和索氏提取用于某些有机氯农药残留分析时结果的比较。 微波萃取（MAE）与超声波萃取和索氏提取法用于某些有机氯农药残留分析的比较 生物样品通常是

11、指植物的花、叶、茎、根、种子等，动物(包括人)的体液(如：尿、血、唾液及生物体的分泌液)、毛发、肌肉和一些组织器官。欲分析的组分常有植物体内的微量元素、营养成分、农药残留等等；动物体内的微量元素、药物及代谢产物、糖类及有关化合物、脂类及长链脂肪酸化合物、维生素及辅酶类化合物、核苷、核苷酸及其衍生物、磷酸酯类化合物、固醇类化合物、胺、酰胺、氨基酸、多肽、蛋白及其衍生物和某些生物大分子（分子量在数千到数百万的生物大分子）。由于生物样品及某些欲测组分的特殊性，生物样品的处理，除可使用上述的样品处理常用技术外，在采样、欲测组分的分离提取方面需采用一些特殊技术，现对这些特殊技术作些简要介绍。采采 样样

12、生物样品一般采自动、植物活体，采样方法与其他样品有所不同，一般采用注射器吸取，手术刀、剪切割等方法采集。采样时要注意采样时机，因为生物活体总在新陈代谢；采样后对采集的样品要立即加以处理，因为生物样品一般都有生物活性，如不立即加以处理，欲测组分就可能发生变化。如采集血样后要立即加抗血凝剂；采集好某些器官组织后要立即加一些防腐剂，或立即进行速冻或脱水处理。生物样品的采集最好在无菌条件下进行。细胞的破碎细胞的破碎 当生物样品中的欲测组分（主要是各种多肽激素、各种酶以及各种基因工程的产物如干扰素、胰岛素、生长激素等等）存在于生物体细胞内及多细胞生物组织中时，需在分析测定它们之前将细胞和组织破碎，使这些

13、欲测组分充分释放到溶液中去。不同的生物体，或同一生物体的不同组织，其细胞破碎的难易程度不一样，使用的方法也不完全相同。如动物胰脏、肝脏、脑组织一般比较柔软，用普通的匀浆器研磨即可，肌肉及心脏组织较韧，需预先铰碎再作成匀浆。植物肉组织可用一般研磨方法，含纤维较多组织则必须在捣碎器内破碎或加砂研磨。许多微生物均具有坚韧的细胞壁，常用自溶、冷热交替、加砂研磨、超声波和加压处理等方法。总之，破碎细胞的目的就是为了破坏细胞的外壳，使细胞内含物有效地释放出来，获得有效的提取。常用细胞破碎方法细胞的破碎方法机械的 非机械的 液体剪切 固体剪切 脱水 溶胞作用 超声波 机械搅拌压力 研磨 压力 空气干燥 物理的 化学的 酶的溶菌 杆和臼 Hughes压榨机 真空干燥 渗透冲击 阳离子和阴离子洗涤剂 酶和有关的酶噬菌体溶胞 球磨机 “X” 压榨机 冷冻干燥 压力释放 溶剂干燥 冻结和融化 抗生素 抗菌素 甘氨酸 生物大分子的提取生物大分子的提取 生物大分子是指分子量在数千到数百万的大分子。主要包括多肽、蛋白质、酶、核酸、多糖等生物大分子。它们在细胞破碎时被充分释放出来。为了将它们制备成仪器分析的样品就要用一定的溶剂将它们抽提出来