2 样品前处理-3.ppt

1、1,2.4 固相微萃取,(Solid-phase microextraction, SPME）,1990，由 Pawliszyn 和 Arthur首先在SPE基础上提出SPME的概念,无溶剂或很少溶剂 操作更加快速、简便 初始样品的量更少 适合现场取样,与SPE相比的优点,萃取样品后后直接进色谱检测，集采样、萃取、进样于一步完成 后续可直接连接HPLC、GC分析,2,适合于微量样品中的的挥发或不挥发性成分,应用的分析领域： 食品、法医、毒理、生物、临床医学等,近年来热点方向：活体代谢组学分析研究,3,萃取对象,1）工作原理,挥发或不挥发成分 极性或非极性成分,样品类型,气、液、固体 不同基质样

2、品,4,机理与SPE类似，SPE的微型版 溶剂消耗体积：很少、或无,一根很细的熔融石英纤维，表面涂有一薄层聚合物作为固定相，目标物在固-液或固-气两相间达到作用平衡，随后目标物热解析出来进入GC、或重新溶入溶剂进入LC分析。,工作机理,非穷尽式萃取，即样品中的目标物没有全部萃取出来,5,ne ：平衡时萃取的目标物的量 Kfs ：目标物在萃取介质和样品之间的分配系数 Ve ：萃取相体积 Vf ：样品液体积 Cs ：样品溶液中目标物浓度,浸入模式,6,顶空模式,ne ：平衡时萃取的目标物的量 Kfs ：目标物在萃取介质和样品之间的分配系数 Ve ：萃取相体积 Vf ：样品液体积 Cs ：样品溶液中

3、目标物浓度 Khs：目标物在气相-样品基质间的分配系数 Vh：顶空体积,7,提高Kfs 提高萃取相体积、或有效表面积 搅拌促使萃取快速达到平衡,提高萃取效率途径：,8,2）基本构造,9,10,11,3）SPME基本配置,按工作模式划分：,熔融石英纤维,顶空SPME （HS-SPME）,浸入SPME （DI-SPME）,管内SPME （IT-SPME）,GC毛细管柱,12,浸入式 顶空式,13,按照样品溶液是否流动划分,静态模式,萃取过程中，容器内样品溶液处于搅动状态 纤维、薄膜、搅拌棒、旋转吸附盘、扩散吸附等模式,动态模式,萃取过程中，样品溶液处于流动状态 毛细管内、针内、吸管管尖内等模式,1

4、4,静态模式配置,动态模式配置,15,按照是否与色谱仪直接连接划分,离线模式（off-line） 萃取程序独立于色谱检测，萃取得到“清洁”的色谱供试品，进入色谱分析,在线模式（on-line） 萃取系统与色谱系统管路连接，从萃取装置中洗脱下来的含目标物的溶液由流动相直接带入色谱检测。,16,利用萃取薄膜、纤维、搅拌棒从水相中萃取有机物,离线模式,17,SPME+GC (HPLC),离线模式,18,在线模式,自动管内SPME,19,4）萃取介质,SPME可看作微型的SPE装置，在SPE中适用的萃取介质和功能基团多数也适合于SPME,表面涂敷上整体的聚合物涂层，或键合上一层涂层或萃取功能基团分子,

5、SPME纤维、搅拌棒涂层,20,吸附非极性分子： Polydimethylsiloxane, PDMS, 最常用,吸附极性分子: Polyacrylate (PA), PEG,吸附两性分子： PEG-DVB, Carboxen-PDMS,功能基团,21,22,聚合物MIP纤维,23,管内填充介质,颗粒填充介质，硅胶、MIP等 整体柱介质，聚合物、聚合物MIP、硅胶等 填充纤维介质，玻璃纤维、石英纤维等,石英毛细管 polyetheretherketone (PEEK) polytetrafluoroethylene (PTFE) 移液器吸管尖,24,管内填充聚合物细线,管内填充聚合物纤维束,2

6、5,On-line coupled analytical system of fiber-in-tube SPE and micro-LC,26,Schematic representation of in-tube MIP SPME configuration,Load position (extraction）,injection position (desorption),27,Monolithic packed 96-tips.,28,5）萃取注意事项,盐对萃取的作用 通常盐分提高，能增加萃取量，但不适合于萃取大分子非极性成分，如多环芳烃、其它大的碳氢化合物 2530%的NaCl会使样

7、品溶液出现盐析现象,溶液pH值的影响 通常低pH值萃取酸性成分，高pH值萃取碱性成分，特别注意目标物在不同pH时的稳定性,29,搅拌对萃取回收率的影响 搅拌促使快速达到扩散平衡，提高萃取效率，对分子量大、扩散系数小的目标物效果明显 搅拌、震动、转动、超声等方式均可 但要保证搅拌效果稳定，确保萃取重现性 挥发性成分无需搅拌,萃取涂层厚度的影响 涂层厚增加吸附量，但解析时间长，易造成解析不完全； 涂层薄可确保快速扩散，热解析时效率高,30,顶空与浸入式萃取比较 顶空式适合于挥发性成分，达到萃取平衡的好速度快，采用工作曲线测定时，要确保样品体积相同 浸入式萃取时，样品瓶上的顶空尽可能小。 涂层薄可确

8、保快速扩散，热解析时效率高,31,6）应用举例,Plant metabolomics Metabolomics of biofluids Tissue metabolomics Metabolic profiling of biopsy tissue, cell culture and breath,代谢组学研究,生物样品中的药物分析,32,Workflow of metabolomics study based on solid-phase microextraction (SPME),33,活体在线SPME,Direct in vivo SPME systems for sampling

9、from flowing blood vessels. (A) Direct insertion of SPME device into blood vessel and (B) placement of SPME device andinterface connection to the carotid artery.,34,Systems for sampling volatile compounds emitted from the skin,35,Steps of HS-SPME in hair analysis.,36,Chromatogram obtained from the hair sample of a cannabis drug user (22years old) by