样品前处理的热萃取法

为了取得有效,可靠的分析结果,除了合适的实验方法和仪器设备,正确的样品前处理方法也非常关键.
图1. Easydest仪器对痕量有机样品初级抽提物进行纯化。

为了取得有效、可靠的分析结果，除了合适的实验方法和仪器设备，正确的样品前处理方法也非常关键。

本文介绍了一种新的萃取技术，能有效地对痕量的有机初级抽提物进行纯化。

同色谱方法相比，采用Easydest仪器进行纯化仅需较少的工时，并极大减少了对溶剂的消耗。

采用Easydest仪器可在20min内在一个小的试验台上同时进行6个样品的纯化。

食品、环境样品痕量分析中的第一步，通常是样品匀质化和萃取抽提操作。

样品中除了待测物质，还存在大量的基体，例如油脂、蜡、多酚等。

因此，尽管具备先进的仪器技术，却仍需博取良策，以便将分析系统不能容忍的物质从初级提取物中除去。

为了给后续分析准备好待测溶质，需采用一系列不同的色谱纯化技术。

其中，Specht和Tillkes微型硅胶柱法被列为经典方法，此外还有其它一些具有不同极性和选择性的吸附剂可供选择，可惜这些方法通常会消耗大量溶剂。

例如，凝胶色谱通常平均每个样品要消耗200 ml溶剂，另外，所使用的吸附剂——无论是用后扔掉的填充硅胶还是聚苯乙烯胶柱——都会增加实验成本。

再者，如果纯化方法没有形成自动化，则单纯用于纯化操作上的劳动时间也会显著加大分析的成本。

热萃取法
热萃取法是通过加热和抽真空操作，将待测物质从其基体糊状物中抽提出来并收集于冷却器中，因类似于蒸馏法或升华法而得名。

采用热分离法将农药从初级抽提物中分离出来，已于1960年以吹扫共蒸馏法（Sweep-co-Distillation）建立。

该法虽经德国研究协会农药委员会推荐用于食品分析检测，但是并未得到广泛的应用。

原因可能在于该法消耗的溶剂过多，某些分析溶质易受强热而导致热分解，而且这种吹扫共蒸馏的仪器操作不便，对于批量分析缺乏实用性，一般市售的蒸馏仪或者升华仪也只能在规定条件下使用。

再者，由于蒸汽表面积太大和路径太远，不利于凝结，妨碍了微量物质的定量和快速分离。

图2. 冷却块的低温通过热传导直至冷凝区。

采用Easydest仪器进行纯化
现在，借助于微型蒸馏器Easydest可以避免上述缺点，这种仪器专门为满足痕量分析的样品预处理要求开发，加热区和冷却区呈紧密叠加排列，相互以薄层绝缘材料隔开。

冷却通过外置翻转式恒温箱实现，加热块通过微程序片进行调制，因此既能隔热，也具有可编程的温度传感器功能。

样品管和指形回流冷凝器经由相应的孔洞置入仪器，盛有蒸煮过的样品初级抽提物的样品管位于加热块的加热区。

与之相反，指形回流冷凝器的上部则连接冷却块，由此使指形回流冷凝器向上变细的提升部分处于低温水平，使冷气进一步进入样品试管并形成冷凝带。

样品上方保持100K/mm的温度梯度。

包括真空泵和翻转式恒温箱的全套设备占用的实验台面积仅约1m2。

为进行提纯操作，将样品抽提物用移液器加入到样品管中，通入氮气将溶剂吹走。

油和脂肪由于具有匀质性而会随样品一起称量，为了提高回收率，一种有效的方法是用少许吸附剂液体对指形回流冷凝器的沟槽状的冷凝带稍加润湿，再将指形回流冷凝器插入样品管中，将二者一起放入仪器。

图3. 对小量液体样品进行无损蒸馏。

样品管中需保持低压，将指形回流冷凝器的管嘴通过软管与真空泵连接。

在相应的温度和压力条件下，萃取物的残渣中有挥发性物质被蒸发出来，其在蒸汽相中越过2~3 mm，就能被指形回流冷凝器加以冷凝，继而被该处的吸附剂液体所吸收。

大约经过10~20 min运作时间之后，将指形回流冷凝器和样品管从仪器中取出。

将仍含有99%以上基体成分的样品管取出，将指形回流冷凝器中的冷凝物用1 ml挥发性溶剂溶解和洗出。

所得溶液可直接用于分析，或进一步浓缩以进行痕量分析。

令人欣慰的是，采用这种方式所得到的样品溶液显示出较小程度的基体干扰。

对于有些GC 和HPLC分析来说，这样的冷凝液无需再进行进一步提纯。

仅当热萃取必须采用较高的温度和较低的真空度时，才会有较多的基体成分从样品中一起蒸馏出来。

例如烟草、油和脂肪中3,4-苯并芘的GC/MS 测定便是如此。

虽然这种冷凝物的气相色谱图的基线很低，然而基线上经常出现巨大的基体峰（其中包括类固醇），从而对定量求值过程产生干扰。

在这种情况下，如果没有辅助性的纯化措施，则只能借助于MS/MS耦合技术，对于这类样品的批量分析，GC系统的污染情况很有限。

在进行热萃取时，可挥发成分从样品中蒸馏出来，在注射器、柱子和检测器重新被加热，使得注射管路和预柱中的停留时间在所进行的测试中加长了3倍。

图4. 样品（红色）和馏出物（无色）在1个蒸馏装置中。

广泛的应用领域
Easydest 仪器分析技术目前已积累了油脂、含油种子、塑料、沥青、木材、土壤和皮革等样品检测的初步经验。

所研究的化合物中包括多聚芳烃、聚氯联苯、有机氯和其它类型的农药、酚类、邻苯二甲酸盐和麝香类香料。

甚至有一些难挥发的物质如DDT、2-异丙基硫杂蒽酮也能在130℃和抽真空的条件下，从油脂态的基体中分离出来，这些测定的回收率经标准加入法测试求得为80% ~ 100%。

显然，这种分析方法不能用于热不稳定性物质，然而对于敏感的硝基芳香化合物及其降解产物，这些在GC分析时需要小心对待的物质，也能用该法进行分析，从土壤样品抽提物中得到满意的回收率。

实验证明，可借助于GC进行分析的物质，也能使用Easydest仪器得到较好的分离效果。

如果将其与一种专门的玻璃装置结合，Easydest仪器也可作为通常意义上的蒸馏器来使用，只需占用很小的面积，在20 min内同时无损地蒸馏分离6个样品。

对于某些需要真空条件的应用，仪器也可抽真空，而且不需要装配昂贵的磨口玻璃设备，其后即可进行纯化步骤。

蒸馏、蒸汽的凝结以及蒸馏物的收集这些操作都只需在一个如图1所示的装置中完成。

样品前处理的热学技术
痕量分析中有很多不同的样品前处理方法和技术，然而多数方法通常需要支付高昂的设备费用或是运行成本。

现在，借助一种微型蒸馏器，可大大降低对溶剂的消耗。

值得注意的是，在应用这种热学方法进行样品处理时，必须对待测物质的热学性质有全面的了解，以防止热分解现象的发生。

这里有条经验可供参考：所有能进行GC分析的物质，也大都可采用Easydest仪器进行样品前处理。