6.1采样的目的及基本原理6.2测定无机成分的样品预处理6

第六章

样品的取样和前处理§6.1采样的目的及基本原理§6.2测定无机成分的样品预处理§6.3测定有机成分的样品预处理1§6.3测定有机成分的样品预处理有机成分在化妆品中占据重要的地位。不论以质量计或品种计，化妆品中85％(以干物质计)以上的组分为有机成分。化妆品卫生规范(2002年版)中规定的禁用、限用物质名单和规定使用的着色剂中也有92.5％为有机物。因此，化妆品中有机成分的分析在化妆品分析中非常重要。2分析有机物样品的处理目的将待测物从基体中分离出，经过分组、分离和富集，以满足后继定量方法的特异性和灵敏度的需要。3样品处理复杂多样！基体类型多样：如气-液气溶胶（头发定型剂），液体（香水），液-固胶体（膏霜），固体（粉饼、唇膏）等。被测物理化性质多样性：挥发性、溶解度、吸附、氧化还原性能等有很大差异。4本节课主要内容：样品处理的主要原则。化妆品样品的预处理方法：化妆品样品预处理一.提取1.溶解抽提2.水蒸气蒸馏二.纯化或部分分离传统纯化和分离方法:液-液萃取法，柱色谱法新的预处理方法：SPE，SPME,SFE,MAE5化妆品中有机成分分析的样品前处理主要包括两步。①提取：将待测成分与试样的大量基体进行粗分离；②纯化或部分分离：将待测成分与其他干扰测定的成分进行进一步的分离或纯化。61.溶解抽提主要内容：（1）溶解抽提的定义；（2）理想溶剂需具有以下条件；（3）溶剂的选择：①相似相容—溶剂化作用；②溶剂化与分子间相互作用力；③溶剂分类（依据分子间作用力）；④溶剂化的过程；⑤溶剂选择实例；⑥加速溶解提取方法及实例；⑦两相交界处的乳浊液的成因和消除方法；⑧盐析剂对萃取的作用；⑨常用的萃取和过滤操作。71.溶解抽提（1）定义：是利用化妆品各组分理化性质的不同，选用适当溶剂将待测成分溶解从而和基体组分分离。（2）理想溶剂需具有以下条件：①对待测成分极佳的溶解度，对非待测成分及基体成分溶解度极小或不溶；②沸点较低，易于蒸除。但，实际上不存在所希望的理想溶剂，在考虑溶解抽提时，注重于“全量抽提”，至于同时被抽提溶解的众多其他成分，留待“纯化和分离”部分再讨论。8（3）溶剂的选择：待测物在不同溶剂中的溶解度很不相同，溶解抽提中选用适宜的溶剂是至关重要的。待测物在各种溶剂中的溶解性能除可查阅化学手册、“MerckIndex”等手册性资料外，还可根据待测物的分子结构和有机物溶解遵循的“相似相溶”经验规律来选择适宜的溶剂。9①相似相容—溶剂化作用溶质于溶剂中溶解时，溶剂与溶质问发生特殊的作用，使溶质改变原来的状态形成溶液，通常把这种作用叫做溶剂化作用。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页10②溶剂化与分子间相互作用力：溶剂化是一种非常复杂的现象，取决于分子间的许多作用力。有机分子间(包括溶剂分子—溶剂分子间、溶质分子一溶质分子间和溶剂分子一溶质分子间)存在相互作用力，主要有3种。①氢键。极性分子中氢原子与电负性强、原子半径小、负电荷比较集中的原子(如氟、氧、氮)之间的吸引力。②偶极一偶极作用力。一个极性分子的偶极正端与另一极性分子的偶极负端间的吸引力。③色散力。非极性分子在运动中产生瞬间偶极矩而形成的力。氢键＞偶极间作用力＞色散力郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页11③依据分子间作用力分类，溶剂分为：①质子溶剂，如醇、胺、羧酸(和水)等；②偶极溶剂，如丙酮、乙腈、四氢呋喃、二甲亚砜等；③非极性溶剂，如烷烃类、苯、四氯化碳、二硫化碳等。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页12④溶剂化的过程：溶质溶剂化的多少与溶剂、溶质的性质有关。使溶质成为溶剂化的离子，主要取决于溶剂的给质子能力(在质子溶剂情况下)或给电子的能力(偶极溶剂)。由于质子溶剂和偶极溶剂给质子和电子的能力、它是极性或可极化的化合物的好溶剂；而非极性分子如开链或环状的烷烃和长链醇在这类溶剂中溶得很少。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页13溶质溶剂溶剂化的离子对⑤溶剂选择实例：化妆品中禁用、限用物质大都是极性或可极化的化合物，故在溶解抽提步骤中多选用质子溶剂和偶极溶剂溶解，如用二甲基甲酰胺抽提化妆品中色素，用甲醇或乙醇提取化妆品中防腐剂、激素、佛手内酯等。但当化妆品的剂型是以石蜡为基体时，如口红、除臭棒、发蜡等，由于待测成分被大量非极性有机物，如蜡、脂所包裹，质子溶剂和偶极溶剂不是它们的好溶剂，此时可选用两种性质不同而能互溶的溶剂进行溶解抽提，例如用氯仿+乙醇处理口红和除臭棒。14⑥加速溶解提取方法及实例：为了加速全量溶解和抽提，在选用适宜的溶剂后，可以适当提高温度或采用振荡或超声提取来增加溶解效率。最后可用过滤或离心的手段将抽提溶液与样品基体残渣分离。实例：用氯仿一乙醇处理口红或除臭棒的例子中，可按1：5向样品加入氯仿十乙醇(1+1)的混合溶剂，在50℃下超声匀浆15min，在5000r／min下离心l0min，就可获得含有样品中防腐剂等禁用、限用物质的样品粗提取液。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页15⑦在两相交界处有时出现一层乳浊液，为什么？

如何消除呢？可能的原因：①因振荡过于激烈，使一相在另一相中高度分散，形成乳浊液；②反应中生产某种微溶化合物，既不溶于水相，也不溶于有机相，以致在界面上出现沉淀，形成乳浊液；③金属离子水解析出胶状沉淀。解决方法：一般地，采用增大溶剂用量、加入电解质、改变酸度、振荡不过于激烈等方法，都有可能使相应的乳浊液消失。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第18页16⑧盐析剂对萃取的作用：（能力拓展）在离子缔合物体系中，如果加入某些与被萃取化合物具有相同阴离子的盐析剂，往往可以产生改变萃取物的分配比、萃取效率大幅提高的盐析作用。盐析剂的作用如下：①使溶液中某些阴离子的浓度增加，产生同离子效应，有利于萃取平衡向发生作用的方向进行；②盐析剂是电解质，其离子的水化作用可使溶液中水分子的活度减小，从而降低被萃取物质与水分子结合的能力，有利于萃取；③由于高浓度电解质的存在，水的介电常数大为降低，有利于形成离子缔合物。化学分析中常用的盐析剂有铵盐、锂盐、镁盐、铝盐、铁盐等。一般来说，离子的价态越高，半径越小，其盐析作用越强。郑星泉周淑玉周世伟主编,化妆品卫生检验手册,化学工业出版社,2003年08月第1版,第19页17⑨常用的萃取和过滤操作：182.水蒸气蒸馏法分子量较小且有不止一个官能团的有机物，往往可以借助水蒸气蒸馏而与基体分离，并且可通过控制样品的酸碱性与具有不同官能团的化合物分开。例：①如将化妆品样品加入足量的水(250mL)和适量盐酸，使溶液为酸性(甲基红为指示剂)，进行蒸馏。此时化妆品中的苯甲酸、水杨酸、对羟基苯甲酸、山梨酸、脱氢醋酸、丙酸等含—COOH和苯的—OH官能团的化合物均可馏出。②蒸馏残渣如再用氢氧化钠等碱溶液调pH值到碱性，再进行第二次蒸馏，就可将样品中含—NH2、C=NH、一N等碱性基团的低沸点的有机碱性化合物馏出。水蒸气蒸馏法是一种简便的分部分离方法，但它的应用受待测组分沸点的限制。1920化妆品样品的预处理方法：化妆品样品预处理一.提取1.溶解抽提2.水蒸气蒸馏二.纯化或部分分离传统纯化和分离方法:1.液-液萃取法，2.柱色谱法新的预处理方法：SPE，SPME,SFE,MAE21二、纯化和分离经粗分离抽提的样品液可否直接用于定量，决定于选用定量方法的特异性、抗干扰性和化妆品组成的复杂性。22二.纯化或部分分离-传统方法1.液-液萃取法（LLE，liquid-liquidextraction）利用样品的不同组分在两种不相混溶的溶剂中的溶解度不同，来达到分离或纯化的目的。达到萃取平衡时，溶质有机物M在母相A和萃取相中的浓度的差别主要取决于溶质M在A、B两相中的分配比D。即：D==相比：两相体积比，即VB/VA萃取率：萃取相B中溶质M的含量占体系M总含量的百分比。Q=23萃取相B中溶质的浓度母相A中溶质的浓度DD+VA/VB×100%CBCA为减少后继的蒸除步骤和提高方法的检出限，在实际操作中采用的相比往往很小，一般为0.1~0.2，也有用0.01的。在这样小的相比下要达到定量的萃取，对分配比要求很高，往往很难达到，这时可采用多次萃取的方法。相比为0.1，分配比D为20时，萃取次数与萃取率关系如下表：相比与萃取率：24MBMACBCAVBVA=×=D×相比萃取相中溶质质量萃余相中溶质质量：2.柱色谱法（1）吸附柱色谱法：有吸附性能的固体为固定相，以液体为流动相，利用不同溶质分子在吸附剂和洗脱剂之间的不同吸附、解吸能力而彼此分离。25（2）分配柱色谱法：也称液液色谱法。此法是用能吸留固定相液体的惰性物质作为支持载体，与不互溶溶剂组成固定性-流动相体系。分离原理：不同溶质在互不相容的双相间分配比不同导致迁移速率不同，从而达到分离的目的。分类：分配柱色谱法因固定相和流动相的不同而分为一般色谱法（正相色谱法）和反相色谱法。①正相色谱是以极性溶剂（如水）为固定相，非极性溶剂（如正己烷、环己烷等）为流动相；适于分离极性较弱的有机化合物，如着色剂、类固醇、芳胺、生物碱、酚类、芳香剂等。②反相色谱是以非极性溶剂为固定相、极性溶剂为流动相；适于分离极性较强的有机化合物，如醇类、芳烃、酮类等。26化妆品样品的预处理方法：化妆品样品预处理一.提取1.溶解抽提2.水蒸气蒸馏二.纯化或部分分离（一）传统纯化和分离方法:1.液-液萃取法；2.柱色谱法（二）新的预处理方法：1.SPE；2.SPME；3.SFE；4.MAE。27（二）新的预处理方法1.固相萃取法（solidphaseextraction，SPE）固相萃取法（SPE）基于分配柱色谱法的原理，以微小颗粒的色谱柱填充料作为载体来进行分离。图6-14为固相萃取示意图。28固相萃取法的优点：固相萃取法利用近代研发的种类繁多颗粒微细的色谱柱填充料作为载体来进行分离，由于色谱填料颗粒微细、种类繁多，使固相萃取法具有柱体和洗脱液体积小、操作速度快、选择性和富集能力强的特点。29固相萃取机制与溶剂的选择方法：非极性柱：分离疏水性物质；极性柱：分离亲水性物质；阳离子交换柱：分离胺类、嘧啶类化合物；阴离子交换柱：分离碳酸酯、磷酸酯类化合物。30非极性柱极性柱2.固相微萃取法（SPME）微量固相萃取法（solid-phasemicroextraction），20世纪90年代由中国学者最早提出。它是一种无需溶剂和复杂装置的样品预处理技术。它将样品富集与在线进样结合在一起，使分析的灵敏度大大提高（最低浓度可达100μg/kg或μg/L）。近年来受到了日益重视，方法上也得到完善。已经有一些有机物的SPME方法列为美国EPA(EnvironmentalProtectionAgency)的规范方法。31技术关键与技术优点：SPME的关键是一根具有吸收能力的浓集用针。针形基质上（SiO2纤维）涂以色谱固定相或各种性能的针形碳棒。SPME方法的优点是简单，快速，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，不使用有机溶剂，在几分钟内可完成全部过程。这种方法大部分与气相色谱配套使用。在添加专门压力过渡装置后也可与高效液相色谱法配套使用。32333.超临界流体萃取（SFE，supercriticalfluidextraction）所谓超临界流体是指在高于临界