【《国内外固相萃取技术研究现状的国内外文献综述》3500字】

国内外固相萃取技术研究现状的国内外文献综述1.1传统固相萃取技术在实际样品分析中，由于样品基质的复杂性以及大多数污染物以痕量或超痕量水平存在，很难使用现有仪器进行直接检测，所以需要进行样品预处理。样品预处理技术可提供包括目标分析物的分离、净化和富集在内的过程，以降低化学噪声并增强信号，对分析结果的准确性和精确度起决定性作用，并成为整个分析过程中的关键步骤。传统SPE样品前处理技术发展于19世纪70年代后期，广泛应用于食品ADDINNE.Ref.{87B3A798-B540-4B16-9B1A-BF84C3847365}[1]、环境ADDINNE.Ref.{F743EF5A-7A84-4BAE-BFE1-FFFDE0606C9E}[2]、临床医学ADDINNE.Ref.{8CC5EB58-383D-46F4-8AEB-D5B89805A528}[3]等领域。传统固相萃取步骤如图1-1所示，包括固相萃取柱的预淋洗、上样、干扰物质清洗、目标物洗脱及目标物收集等5个步骤。图1-1传统固相萃取流程Fig.1-1Theprocessoftraditionalsolidphaseextraction在预淋洗过程中，通过使用一定量的溶剂对固相小柱进行预处理，一方面为了润湿和活化固相萃取填料，另一方面为了除去填料中可能存在的干扰杂质。预淋洗后将需要分析的样品直接加入到活化的SPE小柱中，然后采用抽真空或加压的方式使液体样品以适当的流速通过固相萃取小柱，完成目标分析物从液体到固相萃取填料上的转移。此后，在不造成目标萃取物流失的情况下选择中等强度的混合溶剂尽可能除去吸附在固相萃取填料上的少量干扰组分。干扰物质去除后，选择合适的洗脱溶剂对填料上的目标物进行洗脱，然后收集洗脱液进行后续分析。María等人ADDINNE.Ref.{F4786508-0BA4-4426-AB8C-FEE95A834AAA}[4]提出了一种MIP-SPE联用技术，将150mg的分子印迹聚合物（MIP）装入3mL固相萃取柱中作为提取和净化材料，然后通过液相色谱-线性离子阱质谱（LC-MS/MS）测定鲑鱼样品中孔雀石绿（MG）的残留浓度。使用MG及两种结构相似的化合物结晶紫（CV）和亮绿（BG）用于考察SPE材料的分离选择性。印迹聚合物表现出对MG的高亲和结合力，而对CV和BG则显示出较低的结合能力，平均回收率分别为47％和34％。在1~100ng·g-1的浓度范围内鲑鱼中MG的平均回收率为98％，相对标准偏差值（RSD）低于12％。并且所开发的分析程序已成功应用于鱼基质中MG的检测，可测定ngkg-1浓度的目标化合物。通过使用高度选择性的萃取材料大大降低了样品基质效应，促进目标分析物在仪器中的定性和定量检测。1.2固相微萃取技术SPME是由Pawliszyn等人ADDINNE.Ref.{4B3FB2A6-E357-4BD7-AFE4-2E99F501EFE2}[5]于1990年代初期提出的一种将采样、预浓缩和萃取集成为一个步骤的萃取技术，SPME程序使用具有合适涂层的纤维作为吸附剂来提取分析物。可通过有机溶剂洗脱或热脱附轻松完成目标分析物的解吸。该技术可同时分离和预富集复杂样品中的挥发性和非挥发性分析物。具有操作简便，提取速度快，无溶剂和预浓缩系数高以及易与各种分析仪器兼容等优点。如图1-2所示，SPME技术包括直接浸入式（DI-SPME）、顶空式（HS-SPME）、膜保护式（TF-SPME）三种模式。在DI-SPME模式中（图1-2a），将纤维插条插入到样品基质中，然后使分析物直接从样品基质转移到涂覆有吸附剂的纤维上。在HS-SPME模式中（图1-2b），将涂覆有吸附剂的熔融石英纤维暴露在挥发性或半挥发性化合物样品上方进行吸附，其对于挥发性化合物和具有高分子量干扰的复杂样品（蛋白质和脂肪物质）非常适用。另外，由于样品基质不直接与涂层接触，因此可使提取物更纯净、选择性更高并且大大延长了吸附剂的使用寿命。然而DI-SPME和HS-SPME不适用于确定食品样品、土壤样品和生物液体等复杂基质中的某些化合物（例如农药）。对于这些分析物，可以使用TF-SPME技术（图1-2c），其将涂覆有吸附剂的纤维进行膜保护后插入样品基质中，使得干扰物质无法通过保护膜进而将目标分析物直接转移到萃取相上。Eduard等人ADDINNE.Ref.{1F6422DE-9D09-4F1A-97A7-BBFF5DB9EA38}[6]开发了一种碳纳米复合材料应用于固相微萃取技术，并且结合气-质联用仪（GC-MS）对水体中24种不同农药残留物进行分离检测，取得了良好的效果。尽管SPME具有许多优点，但仍存在一些局限性，例如纤维断裂，微萃取过程中纤维表面的吸附剂涂层损失，有机溶剂中吸附剂的溶胀，热脱附过程中的高温热不稳定性等缺点。图1-2SPME模式（a）直接侵入式SPME，（b）顶空式SPME，（c）膜保护SPMEFig.1-2ModesofSPME:(a)DI-SMPE,(b)HS-SPME,(c)TF-SPME1.3微固相萃取技术μ-SPE是Alnedhary等人ADDINNE.Ref.{101D6406-FA4C-481C-B897-3CF3B1699F1B}[7]于2006年提出，作为多步SPE的替代方法。μ-SPE材料基于在多孔膜片材内部填充少量吸附剂而制成的，其边缘被热封以制造μ-SPE器件（装置示意图如图1-3所示）。μ-SPE是分析复杂样品的绝佳选择，因为该膜以一种干扰物质无法渗透和吸附到吸附剂上的方式有效地保护了吸附剂。因此，μ-SPE是一种适用于生物流体，污水污泥和复杂环境样品的提取技术。μ-SPE的优点在于样品萃取前不需要或几乎不需要预处理，当前μ-SPE技术已应用于环境ADDINNE.Ref.{9A706DC9-4A19-42BB-BF5B-17F8E0F74AD4}[8]，生物ADDINNE.Ref.{4BD30BC2-50C1-480B-AA75-A249D8140E95}[9]和食品ADDINNE.Ref.{67F1E8FB-E57A-4217-A9EE-77397325A65D}[10]分析检测中。虽然μ-SPE已显示出主流小型化萃取技术的巨大潜力，但仍存在一些缺点，例如用于μ-SPE的市售膜种类有限，并且缺少用于设备制造（边缘热封）、提取及其与分析仪器在线耦联的自动化程序。图1-3基于MWCNT的m-SPE的示意图（a）μ-SPE系统（b）μ-SPE材料Fig.1-3SchematicofMWCNTsbasedm-SPE(a)μ-SPEsystem(b)μ-SPEmaterial1.4分散固相萃取技术d-SPE是一种功能强大的样品制备技术，由Anastassiades及其同事于2003年首次开发ADDINNE.Ref.{E255CA82-8A4F-4F31-A593-DB1A1F86CA82}[11]。该技术操作简单，可以直接将固体吸附剂分散在样品溶液中通过机械摇动完成对目标分析物的提取。由于吸附剂与目标化合物直接相互作用，增加了分析物与吸附材料之间的接触面从而利于质量转移，显著提高萃取能力并且节省处理时间。在富集过程结束后通过离心或过滤将固体吸附剂与样品溶液进行有效分离。然后，使用合适的解吸溶剂将固体吸附剂上的目标化合物解吸下来。d-SPE工艺（图1-4）显示出优于常规SPE工艺的巨大优势，例如快速、简单、便宜、溶剂消耗少萃取时间短和操作简便等。近年来，该技术已通过与各种纳米吸附剂材料结合成功应用于不同复杂基质中的目标化合物的提取。Roosta及其同事ADDINNE.Ref.{D898E000-7DC6-49E7-9D33-A8A6F20D95E3}[12]报道了使用掺有金纳米颗粒的活性炭从水性样品中有效去除亚甲基蓝染料。所获得的结果证实，开发的新方法对亚甲基蓝染料表现出良好的分离富集能力，获得的结合能力为185.18mg·g-1。Shaheen及其同事ADDINNE.Ref.{1A83FAA4-8DBE-47F3-8CA2-D3CE81489C4B}[13]制备了8-氨基喹啉官能化的MWCNT，并成功地用于从废水、自来水、地下水和饮用水样品中有效萃取Pd（II）离子。图1-4d-SPE流程示意图Fig.1-4Theschematicillustrationford-SPEprocedure1.5磁性固相萃取技术m-SPE是一种新兴的样品预处理技术，可将磁性固体吸附剂分散在液体样品基质中，然后进行吸附和磁分离。该过程如图1-5所示，m-SPE可以使用任何类型的磁性材料来实现，而与它们的大小和形状无关。m-SPE方法无需进行过滤和离心等繁琐操作，仅通过引入外部磁场，便可轻松收集已捕获目标分析物的磁性吸附剂材料，这可以缩短分析时间并简化分离过程。此外，与传统固相萃取相比，由于吸附剂易于分散，因此可以通过增加吸附剂与目标物之间的接触面来提高二者之间的扩散和传质速率。并且在m-SPE过程中，可以避免一些与吸附剂填充有关的典型SPE问题（例如填料床堵塞和高压）。目前，m-SPE作为一种新兴的样品预处理技术，由于其环境友好性、快速易分离、出色的吸附效率和易于操作而备受关注。Jiang等人ADDINNE.Ref.{B5BD72ED-8DC6-46C4-AF62-F14354DB318E}[14]制备了一种新型的多孔复合材料（Fe3O4@TAPB-COF@ZIF-8）应用于m-SPE。结合HPLC分析，开发了一种选择性好且灵敏高的双酚A测定方法。该方法显示出快速、令人满意的回收率和环境友好的优点。结果表明，该方法在功能饮料中对微量双酚A的分析中具有良好的应用价值，并且在其他食品样品的分析中也具有潜在的应用价值。Shan及其同事ADDINNE.Ref.{0816DD85-D8B7-4962-9F02-EF40FEFF6E4F}[15]开发了一种具有核-壳结构的磁性纳米SPE材料（Fe3O4@PDA），并基于此材料建立了相应富集杂环芳族胺的方法，可以在UPLC-MS/MS分析之前轻松地提取、纯化和富集肉类产品中的杂环芳族胺。所制备的纳米复合材料与其他预处理方法相比，具有快速、收率高、磁性强、易于与食物基质分离等优点。 图1-5m-SPE流程示意图Fig.1-5Schematicillustrationofm-SPEprocedure.参考文献[1] MateosR,VeraS,Díez-PascualAM,etal.Graphenesolidphaseextraction(SPE)ofsyntheticantioxidantsincomplexfoodmatrices[J].JournalofFoodCompositionandAnalysis,2017,62:223-230.[2] HongB,YuS,ZhouM,etal.DevelopmentofapH-parallelingapproachofquantifyingsix-categorypharmaceuticalsinsurfacewaterusingSPE-HPLC-MS/MS[J].WatershedEcologyandtheEnvironment,2021,3:1-16.[3] KestingJR,HuangJ,SørensenD.IdentificationofadulterantsinaChineseherbalmedicinebyLC–HRMSandLC–MS–SPE/NMRandcomparativeinvivostudywithstandardsinahypertensiveratmodel[J].JournalofPharmaceuticalandBiomedicalAnalysis,2010,51(3):705-711.[4] MartínezBuenoMJ,HerreraS,UclésA,etal.Determinationofmalachitegreenresiduesinfishusingmolecularlyimprintedsolid-phaseextractionfollowedbyliquidchromatography–lineariontrapmassspectrometry[J].AnalyticaChimicaActa,2010,665(1):47-54.[5] ArthurCL,PawliszynJ.Solidphasemicroextractionwiththermaldesorptionusingfusedsilicaopticalfibers[J].Analyticalchemistry(Washington),1990,62(19):2145-2148.[6] ValenzuelaEF,dePaulaFGF,TeixeiraAPC,etal.Anewcarbonnanomaterialsolid-phasemicroextractiontopre-concentrateandextractpesticidesinenvironmentalwater[J].Talanta,2020,217:121011.[7] BasheerC,AlnedharyAA,RaoBSM,etal.DevelopmentandApplicationofPorousMembrane-ProtectedCarbonNanotubeMicro-Solid-PhaseExtractionCombinedwithGasChromatography/MassSpectrometry[J].AnalyticalChemistry,2006,78(8):2853-2858.[8] GeD,LeeHK.Waterstabilityofzeoliteimidazolateframework8andapplicationtoporousmembrane-protectedmicro-solid-phaseextractionofpolycyclicaromatichydrocarbonsfromenvironmentalwatersamples[J].JournalofChromatographyA,2011,1218(47):8490-8495.[9] Sánchez-GonzálezJ,Salgueiro-FernándezR,CabarcosP,etal.Cannabinoidsassessmentinplasmaandurinebyhighperformanceliquidchromatography–tandemmassspectrometryaftermolecularlyimprintedpolymermicrosolid-phaseextraction[J].AnalyticalandBioanalyticalChemistry,2017,409(5):1207-1220.[10]JiaoZ,ZhuD,YaoW.CombinationofAcceleratedSolventExtractionandMicro-Solid-PhaseExtractionforDeterminationofTraceAntibioticsinFoodSamples[J].FoodAnalyticalMethods,2015,8(9):2163-2168.[11]AnastassiadesM,LehotaySJ,StajnbaherD,etal.Fastandeasymultiresiduemethodemployingacetonitrileextraction/partitioninganddispersivesolid-phaseextractionforthedeterminationofpesticideresiduesinproduce[J].JournalofAoacInternational,2003,86(2):412-431.[12]RoostaM,GhaediM,DaneshfarA,etal.Optimizationoftheultrasonicassistedremovalofmethylenebluebygoldnanoparticlesloadedonactivatedcarbonusingexperimentaldesignmethodology[J].UltrasonicsSonochemistry,2014,21(1):242-252.[13]ShaheenHA,MarwaniHM,SolimanEM.SelectivesolidphaseextractionanddeterminationoftracePd(II)usingmulti-walledcarbonnanotubesmodifiedwith8-aminoquinoline[J].JournalofMolecularLiquids,2017,232:139-146.[14]JiangH,FuQ,WangM,etal.Determinationoftracebisphenolsinfunctionalbeveragesthroughthemagneticsolid-phaseextractionwithMOF-COFcomposite[J].FoodChemistry,2021,345:128841.[15]ShanS,MaY,SunC,etal.Anovelmagneticsolid-phaseextractionmethodfordetectionof14heterocyclicaromaticamin