纤维固相微萃取的应用

食品检测方面的应用
食品检测主要是评价其营养价值，监测各种食品添 加剂的含量，进行质量控制，由于食品样品基体比 较复杂，一般采用顶空萃取方式。 芳香剂和香料的测定也是食品检测的重要方面，包 括一些小分子的有机化合物和含硫的化合物，含量 低，分离困难，但是挥发性强 可以采用顶空固相萃取方法。 食品被环境污染物玷污后的检测 其他的天然和人造的化合物通过食物链的富集等
即较高的吸排速度一方面可以较好地搅动样品， 使分析物的质量传递加快，增加萃取效率； 另一方面又会使流动相中产生气泡，降低萃取的效 率和精密度。 最优的吸排流速为50-100μL/min
平衡时间的影响
平衡时间也很重要，太长效率太低，太短萃 取不能达到要求 萃取时间的优化需要通过萃取量对吸排样品 的次数作优化曲线进行选择。
金属及准金属化合物形态分析的应用
样品基体为复杂的固体时，为提高萃取效率， 还要在萃取前，对样品进行简单的处理。 应用：鱼体内汞化合物的测定，需将组织样 品打碎，浸于25%CH3OH-NaOH溶液中超声振 荡3h，再取浸取液进行衍生和固相微萃取操 作，检测限可达pg级
其他方面的应用
有机化合物在环境中的迁移转化以及对生物的影响程度 均与其在环境中的赋存形态有关。因此研究目标化合物 在整个体系中多相之间的分配，意义重大。 化合物在各相之间的分配是一个平衡过程，若采用完全 萃取方法富集其中一相中的化合物，平衡被破坏，并向 化合物减少的方向移动，得到的浓度分配或赋存形态结 果就不准确。 固相微萃取是非完全萃取过程，萃取相体积小，富集的 化合物量也很少，通常只有总量的1%-20%，因此只 要选择适当的纤维，对目标化合物具有良好选择性的薄 的涂层，并缩短萃取时间，萃取就不会改变体系的性质， 还可以实现实时监控。
固相萃取是目前最好的试样前处理方法之 一，具有简单、费用少、易于自动化等一系 列优点。而固相微萃取是在固相萃取基础上 发展起来的，保留了其所有的优点，摒弃了 其需要柱填充物和使用溶剂进行解吸的弊病， 它只要一支类似进样器的固相微萃取装置即 可完成全部前处理和进样工作
固相微萃取装置
固相微萃取装置外型如一只微量进 样器，由手柄和萃取头两部分构成， 萃取头是一根1㎝长，涂有不同吸 附剂的熔融纤维，接在不锈钢丝上， 外套细不锈钢管（保护石英纤维不 被折断），纤维头在钢管内可伸缩 或进出，细不锈钢管可穿透橡胶或 塑料垫片进行取样或进样。手柄用 于安装或固定萃取头，可永远使用。
医药卫生领域的应用
药品摄入人体后，活性组分是否针对病变组 织发生作用 参与人体代谢过程中又发生了怎样的形态改 变 中药的溶剂残留、农药残留对患者的影响 酒后驾车肇事的鉴定 兴奋剂的鉴定等
医药卫生领域的应用
上述检测都要求高灵敏度、快捷的分析方法。 固相微萃取技术为这些领域的分析工作提供 了无溶剂化、可避免复杂基体干扰的高效方 法。
进样体积的影响
进样的体积就是完全解吸分析物所需的流动 相的体积。 太大，时间太长 太短，萃取量少
In-tube SPME方法与纤维SPME法的区别
萃取的化合物一个是富集在纤维的表面，一 个是富集在毛细管的内壁。 In-tube SPME使用细径毛细管，为防止柱和 流路的堵塞，必须在萃取前去除样品中的颗 粒物，因此比较适合洁净水样的分析。 纤维SPME就不用去除样品中的颗粒物，因 为可以用顶空萃取消除干扰，或在直接萃取 后用水冲洗纤维清除表面的颗粒物，但纤维 易于折断，还会在进样和搅动中遭到破坏。
毛细管固相微萃取的装置与操作过程
解吸：萃取结束后，进样针会从溶剂瓶中吸 入流动相或其他溶剂洗脱固定相中富集的分 析物，带入后面的进样管中，待分析物解析 完全之后，将进样管中的分析物带入液相色 谱柱分离测定。
毛细管固相微萃取技术
操作过程中应用自动进样器使萃取、解吸和进样过 程不间断进行，提高分析的准确度和精确密度。 当样品中含有分配系数较高的分析物时，所需的平 衡时间较长，但样品被反复地吸入和排出毛细管， 可以起到搅动样品的作用，缩短到达吸附平衡的时 间。 由于分析物在每次流动相排出毛细管时都会有部分 解吸，因此in-tube SPME不能完全萃取样品中 的分析物。
环境分析领域的应用
气体样品的分析 主要是挥发性有机物（VOCs）的测定，具有 明显的优势。 传统的方法：一是针对目标化合物的气体采样
即将含有目标化合物的气体通过特定的吸附床或反应剂， 其中的目标化合物通过物理吸附或化学反应被富集， 再经过加热脱附、溶剂解析等方式使化合物适合后续 的色谱分析。 优点：气体组分有效 缺点：现场操作麻烦，不能实时监测，使用有机溶剂
毛细管固相微萃取的装置与操作过程
GC开管毛细管柱安装在HPLC自动进样针和进样管之 间，为避免计量泵的污染，进样管一直置于流路中。 毛细管固相微萃取包括两个步骤:萃取和解吸。 萃取之前需用流动相如甲醇等冲洗毛细管，并使流 动相停留在毛细管中。 萃取开始，进样针在微机控制下，反复将样品瓶中 的样品吸入、排出毛细管若干次，在此过程中,目 标污染物在水相和毛细管内壁高分子固定相之间进 行动态分配。目标分析物就被富集在管壁的固定相 上。
医药卫生领域的应用
药物成分分析
固相萃取-气相色谱联用是分析中药材中挥 发性成分的强有力工具。
化工领域的应用
要求采用灵敏的方法对人接触的化工产品进 行检测。 例如：研究报道将纺织品和皮革的碎片置于 柠檬酸缓冲介质中，70oC下还原裂解30min生成不
同的芳香胺化合物，以三氯苯胺和2-甲基-1萘胺作为内 标物进行定量分析，检测限可达0.75μg/ml。与常用的 分析方法相比减少了2/3的时间。
In-tube-SPME－GC联用方式
热解析：用注射器将样品溶液注入毛细管柱，萃 取平衡后将水吹出，然后用石英压接头将萃取柱与分
析柱连接，放入气相色谱仪炉箱中热解吸。这种方法
不适于日常分析。
溶剂解吸：水样用氮气以极缓慢的流速吹入毛细
管萃取柱中，再将水吹出萃取柱，将适当溶剂注入萃 取柱中解吸，收集解吸溶液注入气相色谱中分析。
In-tube SPME方法与纤维SPME法的区别
进样方式不同
纤维SPME中，要将纤维暴露在进样口中，用流动相或 其他溶剂冲洗纤维，待分析物完全解吸后，再进入 色谱柱分离，由于某些分析物从纤维上洗脱速度较 慢，常常造成色谱峰展宽的现象。 In-tube SPME中，用流动相或其他解吸溶剂通过毛wk.baidu.com 管柱，直接解吸并使分析物进入分离柱，实现了解 吸、进样的一体化，峰展宽的现象得以缓解。
涂层的影响
遵循“相似相容原理” 针对极性的化合物，应选择极性的涂层 针对非极性的化合物，应选择非极性的涂层
毛细管长度的影响
毛细管长度在50-60cm范围内最好。毛细管 太短，萃取效率低，毛细管太长，萃取的分 析物在解析时过于分散，就会出现峰展宽的 现象。
样品吸排的影响
增加样品吸排的次数和体积会提高萃取效率， 但经常使色谱峰展宽。 样品吸排的流速会同时影响萃取效率和方法 的精密度。
金属及准金属化合物形态分析的应用
固相萃取金属有机化合物，一般用GC测定， 有机金属化合物挥发性较小，需要通过衍生 反应增加其挥发性 对于无机金属离子，更需要通过衍生化反应， 将其转化为有机金属，以利于测定。 常用的衍生试剂 一类是烷基化试剂如格氏试剂和四乙基硼化钠 另一类是氢化试剂如NaBH4、KBH4
毛细管固相微萃取(in-tube-SPME)
将萃取涂层涂在毛细管的内表 面，可采用气相色谱毛细管
优点：毛细管柱方便易得，使
用寿命长，内径小涂层薄，样品 扩散快，平衡时间短。
毛细管固相微萃取技术
将涂有固定相的GC毛细管柱用于样品萃取并 与商品化HPLC自动进样器相连，无需使用特 殊的接口进行解析，使固相微萃取与液相色 谱的联用实现了自动化。同时还克服了纤维 SPME的涂层经溶剂浸泡洗脱容易造成溶胀脱 落的问题
医药卫生领域的应用
血、尿等生物样本中有机化合物的测定
固相萃取血、尿等生物样品中的化合物时， 全血的萃取效率为0.8%-12.9%，尿样为3.8%40.2%。由于基体复杂程度不同，尿样检测往往 比血样检测具有更高的灵敏度和精密度 固相萃取不适于测定毛发样品的可卡因、 海洛因等生物碱，因为酯类化合物会在碱性环 境中水解。
实物图
固相微萃取装置
关键：石英纤维上涂吸附剂 原则：目标化合物是非极性 时选择非极性涂层；目标化 合物是极性时选择极性涂层。
第四节

纤维固相微萃取的应用
环境分析领域的应用 食品检测方面的应用 医药卫生领域的应用 化工领域的应用 金属及准金属化合物形态分析的应用 其他方面的应用
毛细管固相微萃取原理的数学模型
动态法-在样品反复通过毛细管时萃取分析 物 静态法-样品处于静止状态，分析物通过扩 散的方式迁移到毛细管固定相中，多应用于 现场采用。
毛细管固相微萃取的应用
环境分析领域的应用
土壤、底泥与生物组织等固体样品
固体样品不能直接进行固相微萃取的操作，可加 热样品，使易挥发的分析物进入顶空后采用顶空方式 萃取，对于样品中的挥发性化合物比较适应。 还可使用微波辅助萃取将固体样品中的分析物转 移到液相，这样可以避免使用有机溶剂。 具体：在固体样品中加入适量水，利用水分子对微 波能量的强吸收作用，进行微波加热并加上一定的压 力，使分析物从固体样品转移至水相中，再用固相微 萃取进行富集。
环境样品前处理技术
授课人：刘文莉
固相微萃取原理
该技术的基本原理是利用将担载在固 体支撑体(如石英纤维或石英管)上的一小 部分萃取固定相(Extracting Phase)暴 露于待测样品基体内保持一定的时间，将 样品基体中感兴趣的组分萃取吸附在萃取 固定相上，然后将被萃取物转移到分析仪 器(如色谱仪)中热解吸脱附，进行分离检 测。
金属及准金属化合物形态分析的应用
金属与非金属元素被广泛应用在人来生活的各 个方面，这些金属元素在环境中以具有不同毒 理效应的形式存在，可以是纯物质、自由离子、 混合离子或有机金属化合物，不同形态之间还 可以相互转化。 金属化合物污染进行检测，要求快速准确的形 态分析与测定方法。 固相微萃取是很好的选择，可以用于无机金属 离子的测定，又可以用于有机金属化合物的测 定。
说明：1）萃取毛细管柱为长33cm，内径0.53mm，膜厚3.5µm的OV-1
毛细管柱； 2）在11处与GC冷柱头进样器相连，实现柱上进样。 将管内固相微萃取与GC法结合，采用溶剂解吸，通过两个六通阀
的切换及气相色谱柱内进样技术，实现水中痕量有机物的在线分析。
影响毛细管固相微萃取的因素
涂层 毛细管长度 样品吸排 平衡时间 进样体积
环境分析领域的应用
环境水样 固相微萃取在液体样品研究中充分体现 了它的优越性,均匀的液态样品,无需消解, 只要转移到具塞玻璃容器中,调节萃取条件, 盖紧塞子,就可进行萃取操作。 可以测定有机化合物，也可以测定水中无机 离子。
环境水样
文献报道运用固相微萃取／GC／ECD直接 萃取测定水中的三种氯酚的方法，得到了分 析三种氯酚的SHE最佳萃取条件；选取聚丙 烯酸酯(PA)萃取头，水溶液调pH=2，并用 NaCl饱和，室温下在持续磁力搅拌下直接 萃取40min，纤维萃取头在260℃脱附5min。 所建立的方法适于快速、方便地测定水中三 种氯酚，无须浓缩和预处理。

Pollien利用SPME技术测定了12种风味物 质的油-水分配系数，他们分别用顶空方式 和直接浸没方式萃取测定了油相和水相中的 化合物浓度，避免了操作过程中由化合物挥 发造成的误差。
第五节
毛细管固相微萃取技术
固相微萃取技术与GC色谱联用，可以自动完 成萃取和进样的步骤 但是和HPLC不能实现自动化，原因是没有合 适的进样设备 1997年提出了毛细管固相微萃取（in-tube SPME）技术，