固相萃取裝置作為液相色譜的前處理的優(yōu)勢
固相微萃取(SPME) 技術是由加拿大的Pawliszyn 等[1 ] 于1990年提出的。該技術以固相萃取為基礎發(fā)展而來,其做法是將吸附劑(高分子固定液膜)
涂在石英纖維或其它與石英纖維類似形狀的材料表面,然后將該纖維插入被測物溶液中,經過一定時間被測物在溶液與吸附劑之間達到平衡(該過程也可采用頂空的方式進行),達到平衡后的萃取纖維可以直接插入氣相色譜的進樣口,則該纖維上的分析物可在加熱解析后被載氣送入氣相色譜柱和檢測器進行分離和測定。很明顯,固相微萃取技術存在如下優(yōu)點:纖維的幾何形狀加快了萃取和解析過程中溶質的傳質速度,有利于快速平衡,節(jié)省分析時間;纖維涂層厚度很薄,可在一定程度上克服堵塞現(xiàn)象;解析方式是熱解析,不使用有機溶劑,所以固相微萃取是一種無溶劑的對環(huán)境友好的分離富集技術。固相微萃取保留了固相萃取(SPE)的大部分優(yōu)點,又克服了固相萃取的一些缺點,它將取樣、萃取、富集分離和進樣結合為一體,特別適合于水樣中揮發(fā)性及半揮發(fā)性物質的分離富集。因而SPME-GC研究很多,應用廣泛。顯而易見,這種SPME-GC
的結合方式也存在著固有的局限性:不適用于熱不穩(wěn)定性物質的萃取測定,也不適用于極性大不易揮發(fā)物質的萃取測定。而好多的污染物質及其**恰好就是這樣的物質,如酚類、脂肪酸類、蛋白質類、苯基脲類、氨基甲酸酯類及無機離子等。測定這一類物質恰恰是液相色譜的優(yōu)勢, 正是在這種情況下,Pawliszyn 等人[2] 于1995年提出了固相微萃取-液相色譜聯(lián)用技術,并設計出了聯(lián)用的儀器接口。1996年Supelco 公司推出了商品化的固相微萃取2液相色譜聯(lián)用的接口[3] 。從那以后,SPME2HPLC
技術已經在涂層材料和操作方式兩方面獲得了較大的發(fā)展。已經開發(fā)出一些比較適應液相色譜體系的涂層材料如聚丙烯酸酯(PA)、聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 、導電聚合物聚吡咯(PPY) 、聚乙二醇2聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 等; 在操作方式上,除*初的手動SPME-HPLC 繼續(xù)獲得發(fā)展外, Eisert 和Pawliszyn 等人[4 ]又于1997 年提出了管內SPME-HPLC 操作方式(in-tube-SPME-HPLC) 。總之SPME-HPLC 技術的出現(xiàn)是固相微萃取技術的發(fā)展和完善,它擴大了固相微萃取技術的應用范圍,具有獨特的應用潛力。另外,固相微萃取技術2高效毛細管電泳(SPME-CE) 聯(lián)用的有關研究也有少量報道[5 —7 ] 。本文重點介紹固相微萃取2液相色譜聯(lián)用的操作方式、涂層材料及其應用。
一、固相微萃取2液相色譜的操作方式
1. 手動式SPME2HPLC 聯(lián)用操作方式
手動式SPME-HPLC 操作方式的聯(lián)用接口是由Chen 和Pawliszyn 等人[2]首先提出設計的。該操作方式中的萃取方式與氣相色譜-固相微萃取操作方式(GC-SPME)中的萃取方式一樣,可以將纖維直接插入溶液進行直接萃取,也可以進行頂空萃取。兩者區(qū)別主要是解析方式的差異: GC-SPME 操作方式中的解析方式是熱解析;而SPME-HPLC 操作方式中的解析方式則是溶劑洗脫。目前已有商品化的SPME-HPLC接口,該接口由一個六通閥和一個特別設計的解吸池組成。解吸池與進樣管相連,當六通閥置于采樣(load)狀態(tài),將已經萃取了被測化合物的纖維插入解吸池,六通閥旋至進樣( injection)狀態(tài),流動相開始沖洗纖維,使富集的化合物洗脫下來,并隨流動相進入色譜柱和檢測器進行分離和測定;之后,將纖維再次退回到鋼針中,拔離進樣口,即完成洗脫和進樣過程,這就是SPME-HPLC 操作方式中的動態(tài)洗脫方式。在SPME-HPLC操作方式中,當流動相動態(tài)洗脫方式不能很快地將被測物定量洗脫時,可以進行靜態(tài)洗脫。進行靜態(tài)洗脫時,將已經萃取了被測化合物的纖維插入解吸池,扣上固定扣使其固定好,使六通閥處于載樣(load) 狀態(tài)。用大約015 mL注射器吸滿合適的洗脫溶劑,將該注射器插入六通閥的進樣口,將解析溶劑注射并充滿六通閥以及接口的洗脫室,此時即開始了被測物的靜態(tài)洗脫過程。靜態(tài)洗脫一定時間后,就可以將六通閥扳至進樣(injection)位置,則在靜態(tài)條件下被完全洗脫的分析物就可以被流動相帶入色譜柱和檢測器進行分離和測定。需要注意的是在SPME-HPLC操作方式中,纖維上存在的有機溶劑可能會影響下一次萃取,因此在接下來的萃取過程前,需將纖維晾干。Chen 和Pawliszyn 等人[2] 利用其建立的SPME-HPLC操作方式,使用7μm 聚二甲基硅氧烷( PDMS) 涂層萃取纖維萃取富集了13種多環(huán)芳烴,并用液相色譜-熒光檢測器進行了檢測,與直接HPLC 分析相比,SPME-HPLC 聯(lián)用技術的靈敏度提高了10 倍。21 自動進樣SPME-HPLC 操作方式———管內固相微萃取(in-tube SPME)
手動式SPME-HPLC
操作方式中的萃取和解析過程是不連續(xù)的,該特點必然導致該技術在分析速度、效率及自動化等方面的巨大潛力不能充分體現(xiàn),同時也會造成較差的精密度;現(xiàn)有的商品固相微萃取纖維種類極其有限,對于極性較大的化合物的萃取效果大多不盡如人意,且它們大多無法承受較苛刻的解析溶劑,在極性大,有機相比例高的流動相中易發(fā)生溶脹、溶解或脫落,縮短使用壽命;另外萃取纖維的長度有限,一般僅1—2 cm ,涂層的厚度*多也不過100 μm,這就導致了該方法的萃取容量有限,富集倍數(shù)和測定靈敏度也必然受到影響。為克服纖維固相微萃取的上述不足,Eisert 和Pawliszyn 等人[4 ] 于1997 年提出了in-tube SPME 技術。他們的依據(jù)是:既然涂在纖維外表面的涂層可以對待測物進行萃取及解析,那么涂在毛細管內壁的涂層應當同樣具有相同的作用?；谶@種思路, Eisert 和Pawliszyn 等人使用了一根內壁涂有0.25μm 厚的Omegawax 250 固定相,長60cm , 內徑0.25mm 的氣相色譜毛細管(該毛細管總體積2915μL , 固定相總體積59nL)作分離富集裝置,并將其與HPLC 系統(tǒng)相連接,他們使該氣相色譜毛細管處于一般液相色譜六通閥中的進樣環(huán)的位置,構成了一個in-tube
SPME-HPLC 分析體系。在萃取時,可將毛細管一端插入試樣溶液中,在六通閥處于進樣(injection)位置時經過自動進樣系統(tǒng)控制注射器對試樣溶液進行反復吸入和排出,重復此操作一定次數(shù)后,則被分析物在樣品溶液和毛細管內涂層之間達到平衡,然后將樣品溶液更換為洗脫溶劑,在六通閥處于載樣(load)位置時用注射器將解析溶劑吸入毛細管,將吸附萃取于毛細管內壁的分析物洗脫并吸入進樣環(huán),*后將六通閥轉至進樣(injection)位置,這樣就可以將洗脫下來的分析物用流動相送入色譜柱及檢測器進行分析測定。他們利用此in-tube SPME-HPLC系統(tǒng)成功地分析測定了水樣中6 種苯基脲類及八種氨基甲酸酯類農藥,結果令人滿意。
不難看出, in-tube SPME-HPLC 除保持了SPE 及fiber SPME的大多數(shù)優(yōu)點外,還明顯具有以下特點:可用于非揮發(fā)性物質及熱不穩(wěn)定性物質的分離富集;易于實現(xiàn)分析自動化;容易與HPLC 檢測手段相結合;涂層選擇范圍廣泛,很多氣相色譜用的毛細管均可使用,可以克服現(xiàn)有商品固相微萃取纖維種類不多的局限性;使用的毛細管長度可以適當加長,從而增加富集倍數(shù),提高測定靈敏度;
in-tube SPME-HPLC 系統(tǒng)為自動化操作,可在一定程度上克服人為誤差,從而提高分析測定的精密度和重現(xiàn)性[8] ;
另外,in-tube SPME-HPLC 系統(tǒng)自動化的操作還有利于減少色譜峰的展寬現(xiàn)象[9 ] 。
目前,使用in-tube SPME 技術研究的樣品及化合物有:水樣中的氨基甲酸酯類農藥[10 ,11] 、苯基脲類農藥[4]、幾種常見的易揮發(fā)芳香烴[14] 、尿樣及血清樣中的β阻滯劑[8] 、尿樣及藥片中的雷尼替丁[61] 、尿樣中的苯異丙胺、*****及其衍生物、尿樣中的抗抑郁劑等[49] 。也有人[43] 將in-tube SPME 與電噴霧質譜相結合對**基鉛和四甲基鉛的測定作了初步研究。
到目前為止in-tube SPME 技術采用的氣相色譜毛細管的長度大多為60cm ,少數(shù)為100cm、20cm 或30cm ,毛細管內徑多為0.25mm 和0.32mm ,固定液涂層厚度大多數(shù)為0.25μm ,極少數(shù)使用1.0μm 和3.5μm;使用過的涂層種類有:聚二甲基硅氧烷、聚已二醇、聚吡咯及Omegawax 250 等。
3. 其他SPME2HPLC 聯(lián)用操作方式
除上述兩種SPME-HPLC 聯(lián)用操作方式外,也有少量的其他操作方式。如Saito 等[33 ,34 ] 將in-tubeSPME技術與纖維SPME 技術結合起來,將大約280根直徑為11. 5μm 的聚(對-苯撐-2 ,6 苯并雙惡唑) 細絲纖維插入0.25mm的PEEK細管中,建立了管內纖維SPME 萃取技術(fiber in-tube SPME) 。相對于開管式in-tube SPME技術,該技術由于增大了萃取接觸面而具有很強的富集能力,萃取率可達到50 %。
二、固相微萃取2液相色譜聯(lián)用中的萃取涂層材料
固相微萃取-液相色譜聯(lián)用分析方法中,萃取的選擇性和富集能力的大小主要取決于涂層材料的性質和厚度。選擇涂層材料的原則仍然是相似相容原理:極性大的分析物應該選擇極性大的涂層材料,極性小的分析物應該選擇極性小的涂層材料。SPME-HPLC 聯(lián)用中被富集于萃取纖維上的分析物的解析一般使用溶劑洗脫方式。因此涂層材料不但要對分析物有強的萃取富集能力,而且要能夠經受解析溶劑尤其是強極性溶劑及其流動相的腐蝕和溶解,即在這些溶劑中不發(fā)生容脹、溶解或脫落。現(xiàn)有的商品纖維涂層并不能在任何條件下都能滿足這些要求,使用時要格外注意。
聚二甲基硅氧烷(PDMS) 和聚丙烯酸酯(PA) 是*早出現(xiàn)的固相微萃取涂層材料,它們也可以在SPME-HPLC 聯(lián)用中獲得應用[4 ,9 ] 。這兩種涂層材料中,聚二甲基硅氧烷( PDMS) 極性較小,多用于非極性化合物如芳香烴和多環(huán)芳烴的萃取[2];而聚丙烯酸酯(PA)極性略大,較適合于極性較大的化合物如苯酚類、三嗪類和苯基脲類物質的萃取測定。隨著極性化合物測定的需求和SPME-HPLC聯(lián)用技術的發(fā)展,許多新型的商品固相微萃取涂層材料如聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 、聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB)、聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 以及聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 等相繼出現(xiàn), 它們均可以在特定的合適條件下用于SPME-HPLC聯(lián)用體系。在以上幾種萃取纖維中,聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 適用于極性較小的芳烴的萃取,聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB) 和聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 適用于極性較大的醇類化合物的萃取,而聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 則適用于極性大的離子性化合物如表面活性劑的萃取測定。
雖然以上商品固相微萃取纖維可以在一定條件下在PME-HPLC聯(lián)用體系中應用,但是它們中的某些涂層在有機相比例較大的極性強的溶劑中仍然不是特別穩(wěn)定,存在涂層溶脹、溶解或脫落,好多纖維在使用幾十次后就不能再使用了。因此近幾年人們在如何提高萃取涂層的極性、穩(wěn)定耐用性等方面作了較多的研究。從與液相色譜聯(lián)用的固相微萃取纖維涂層制作的方法來說,值得特別提及的是溶膠-凝膠(sol-gel) 涂層制作技術和電鍍涂層制作技術。
1. 溶膠-凝膠( sol-gel) 涂層制作技術
溶膠-凝膠(sol-gel)技術制備簡單、操作方便,能在溫和的條件下使無機介質表面有機化,在材料合成和表面修飾方面具有獨特的優(yōu)越性,已經廣泛用于毛細管氣相色譜和毛細管電泳中毛細管內壁的修飾。溶膠-凝膠涂層技術,主要是利用含羥基的甲基聚硅氧烷預聚物作為基本骨架,由預聚物、涂層主成分、催化劑、溶劑和鈍化劑組成的溶膠-凝膠溶液,于酸性或堿性條件下經過水解和濃縮,形成凝膠,再經老化、縮聚、交聯(lián),形成網狀高分子結構,即可簡便快速地在石英纖維表面上修飾需要的化學結構。該方法的特點是制作成本低而且快速;制作過程簡單且易于控制,可根據(jù)分析需要合理控制、選擇和改變萃取的選擇性和靈敏度;涂層表面在分子水平上具有同一性,呈多孔結構,顯著提高了涂層的表面積,使纖維有較大的萃取容量,在萃取容量不減少的情況下,涂層厚度可以適當降低,這樣就可以加速試樣在固定相中的擴散速度,使萃取平衡時間縮短[12] ;另外溶膠-凝膠方法制作的涂層纖維中有機相(即固定相) 與無機相(石英纖維) 之間通過化學鍵鍵合,故得到的纖維有熱穩(wěn)定性好、耐溶劑沖洗及使用壽命長等優(yōu)點。如用溶膠-凝膠技術制作的PDMS 涂層可以耐320 ℃的高溫,而目前商用涂層在250 ℃就開始流失。Gbatu 等人[13 ]
以**氧基甲基硅烷為前體和封端試劑,以正辛基**氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠法制得了固相微萃取纖維,該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩(wěn)定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩(wěn)定地使用,也可在較強的酸性(pH = 0.3) 和堿性(pH = 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。
2. 電鍍涂層制作技術
一般商品固相微萃取纖維的基體材料為石英纖維,所以在使用中易于折斷損壞,纖維的使用壽命極其有限。金屬基固相微萃取纖維的出現(xiàn)可在一定程度上克服此缺點,當使用金屬基固相微萃取纖維時,涂層的制作可以采用電鍍制作技術來完成。所謂電鍍涂層制作技術是指利用電化學的方法使有關的單體在金屬纖維表面發(fā)生電化學聚合反應,從而在其表面形成對特定化合物具有萃取能力的聚合物涂層。如Wu 和Pawliszyn 等人[14 ] 通過電化學方法將吡咯(PPY) 和N2苯基吡咯(PPPY)分別聚合在金屬絲上,并用此纖維萃取了多種化合物。結果表明,PPY和PPPY對極性化合物、芳香族化合物、堿性和陰離子化合物有較高的選擇性,并且由于它們的多功能特征,可以通過引入不同的功能團和改變涂層的厚度,使纖維對不同種類的化合物具有不同的選擇性和靈敏度。Wu 和Pawliszyn 等人[15]還研究了電化學聚合涂層纖維對常見無機陰離子的萃取性能。由于該聚吡咯導電聚合物為主體帶正電荷的陽離子,故該纖維對一些常見的無機陰離子如Cl - 、F- 、Br - 、NO3- 、PO42 - 、SO42 - 、SeO42 - 、SeO32 - 具有良好的萃取性能,它們將此固相微萃取方法與離子色譜-電導檢測相結合,建立了測定這些陰離子的方法。Wu 和Pawliszyn 等人[16 ] 還使用電化學方法將聚吡咯電鍍到一段長60 cm、內徑0.25 mm 的石英毛細管內,并將此段毛細管與六通閥、液相色譜-電噴霧質譜結合構成in-tube SPME- HPLC分析體系。他們用此體系成功地萃取測定了4 種有機砷化合物,與其他商品毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對這4種有機砷化合物的萃取更加有效,該方法的測定靈敏度更高。另外,Wu 和Pawliszyn 等人[17 ] *近將制得的聚吡咯涂層鉑絲纖維與一極性可以反轉的電源相連,構成一新穎的電化學固相微萃取器。該萃取纖維在一種電位極性下,聚吡咯涂層帶正電荷,此時纖維可很容易地萃取以陰離子狀態(tài)存在的物質。萃取完成后,將萃取纖維插入充滿解析溶劑的解析室,并調節(jié)電化學萃取器的電位,使其電位極性發(fā)生逆轉。此時聚吡咯涂層變?yōu)橹行?對陰離子的靜電吸引力消失,這種條件極有利于萃取在纖維上的分析物的洗脫。他們將此體系與LC-MS相連,研究測定一甲基砷、高氯酸根和多巴胺等物質,結果令人滿意。
其他類型涂層纖維的研究也有報道。Pawliszyn等人[18 ] 將PDMS 涂層用液體離子交換劑2-乙基-2-乙基磷酸(HDEHP)改性,產生具有離子交換功能的微萃取纖維,他們用該纖維萃取光度法檢測測定了水溶液中的Bi ( Ⅲ)
離子。后來該小組還開發(fā)了一種Nafion 全氟化樹脂涂層,可以從液相中萃取極性化合物[19 ] 。Koster 等人[20 ]
*近研制了針對**克侖特羅的分子印跡聚合物固相微萃取纖維。他們的研究結果表明:如果從水溶液中直接萃取目標化合物,與作為對照的非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物未表現(xiàn)出選擇性;如果從合適的有機溶劑如乙腈中萃取目標化合物,與非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物則表現(xiàn)出了非常明顯的選擇性,此時分子印跡聚合物涂層和非分子印跡聚合物涂層對目標化合物的萃取率分別為75和5%。雖然關于分子印跡聚合物固相微萃取纖維的研究工作還很少,但從這篇文獻的結果和以往分子印跡聚合物在固相萃取中應用的情況來看,分子印跡聚合物在固相微萃取中的應用還具有相當?shù)臐摿?。Boyd2Boland和Pawliszyn 等人[21]還嘗試了β2環(huán)糊精涂層萃取纖維對環(huán)境水樣及污泥提取液中烷基乙氧酸鹽表面活性劑的萃取情況。Mullett 和Pawliszyn 等人[22 ]*近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們首先用粘結劑將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠固定在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取生物體液中的小分子目標分析物,而其中的蛋白質等大分子既不能被萃取,也不會在萃取纖維表面發(fā)生變性而堵塞萃取纖維表面的微孔,因而該纖維對于生物體液的測定具有很好的優(yōu)越性。他們使用該萃取纖維,并與HPLC-UV 結合,直接萃取并測定了人尿樣中的5 種**,該方法快速簡便,靈敏度也令人滿意。
三、SPME-HPLC 聯(lián)用技術的應用
SPME-HPLC 聯(lián)用技術自1995年出現(xiàn)以來,引起了分析工作者的重視,并在理論、操作方式、纖維涂層及其應用等方面取得了很大的進展。下面我們以不同的樣品基體如環(huán)境、生物等為類別,對SPME-HPLC
聯(lián)用技術的應用情況作一簡單的介紹。
1.SPME-HPLC 聯(lián)用技術在環(huán)境樣品分析中的應用
環(huán)境樣品分析是SPME-HPLC 聯(lián)用技術*早也是應用*多的領域。目前SPME-HPLC 聯(lián)用技術測定的物質主要包括多環(huán)芳烴[2 ,6 ,14 ,23 ,24 ] 、酚類化合物[25 —27 ] 、芳胺化合物[28 ,29 ] 、表面活性劑[21 ,30 ,31 ] 、酞酸酯[32 —34 ] 、除草劑[4 ,35 —37 ] 、殺蟲劑[3 , 11 ,37 —41 ] 、羥基取代芳香化合物[42 ] 、爆炸物[8 ] 、金屬有機化合物[13 ,43 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等,測定過的樣品主要為水樣,包括河水、池塘水、湖水、廢水、稻田水和土壤浸提液等,也測定過污泥樣品。多環(huán)芳烴是*令人關注的一類持久性污染物,關于它們的SPME-HPLC 聯(lián)用技術測定已有多篇文獻報道。例如文獻[ 2 ,23 ,24 ]均使用PDMS
涂層的萃取纖維研究了環(huán)境水樣中多環(huán)芳烴的萃取情況。他們的實驗結果表明該萃取纖維能夠很好地萃取環(huán)境水樣中的這類化合物,該萃取方法與HPLC-UV-DAD和HPLC-FLD 等分析檢測手段相結合,可取得對這類化合物的靈敏、簡單、快速的測定。文獻[15 ]使用電化學聚合方法分別制得聚吡咯和聚N2苯基吡咯涂層毛細管,然后與HPLC 組成in-tube SPME-HPLC 分析系統(tǒng),并考察該系統(tǒng)對16 種多環(huán)芳烴的萃取測定情況,結果發(fā)現(xiàn),該涂層纖維對16 種多環(huán)芳烴的萃取情況好于Host 、Omeg、SPB21、SPB25 等涂層的毛細管的萃取情況,而且發(fā)現(xiàn)隨著多環(huán)芳烴分子的增大, 萃取效率逐漸提高。文獻[6 ]則將PDMS 涂層纖維固相微萃取與膠束電動毛細管電泳相結合萃取測定了水樣中的多環(huán)芳烴,方法的檢測限在8 —75 ngPmL 之間。酚類化合物是另一類人們關注的污染物,其中有些酚類物質如辛基酚、壬基酚和雙酚A 等為***干擾物,因此這類物質的測定具有重要的環(huán)境意義。Sarrion 等人[26 ] 比較了3 種商品萃取纖維50μmCW-TPR、60μm PDMS-DVB、85μm PA 分別對幾種氯酚的萃取情況,結果發(fā)現(xiàn),50μm CW-TPR 萃取纖維的分析表現(xiàn)*好。他們還將該固相微萃取體系與高效液相色譜2電化學檢測器結合,測定了環(huán)境水樣中這幾種氯酚物質的濃度。該方法快速方便,靈敏度高,對幾種氯酚物質的檢測限在3—8 ngPmL 之間。Gonzalez-Toledo 等人[25 ] 評價了兩種商品萃取纖維CW-TPR 和PDMS-DVB 對幾種烷基酚、氯酚和硝基酚的萃取性能,并將該體系與LC-DAD 結合,建立了這些物質的簡單快速的分析方法。雖然CW-TPR的萃取性能優(yōu)于PDMS-DVB ,但其對這些酚類物質的萃取率仍然相對較低,萃取回收率在1% —16%之間,但對好多環(huán)境水樣來說,該回收率仍然可以保證對水樣中這些物質的準確測定。
Wu 和Huang 等人[28 ] 利用SPME-HPLC-UV 聯(lián)用系統(tǒng), 較詳細地考察了CW-TPR、CW-DVB、PDMS-DVB和PA 4 種涂層纖維對環(huán)境水樣中6種芳香胺的萃取性能,研究結果表明萃取效果以PDMS-DVB涂層纖維為*好,該方法對這幾種化合物的檢測限在ngPmL 濃度級。
各種表面活性劑在工業(yè)和民用中的廣泛使用已經引起了嚴重的環(huán)境污染問題,SPME-HPLC
聯(lián)用系統(tǒng)在該類物質的環(huán)境檢測中必將發(fā)揮重要作用。Boyd2Boland 和Pawliszyn 等人[21 ] 使用CW-TPR和CW-DVB 涂層萃取纖維萃取了污泥漿液中的烷基酚聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑。研究結果說,CW-TPR
涂層的萃取效果更好。他們將該萃取方法與HPLC-UV 系統(tǒng)聯(lián)用,建立的分析方法的線性范圍在0.1 —100 mg/L 之間,檢測限在ng/mL 濃度級。Aranda 等[30 ] 用PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中Brij 56非離子表面活性劑,再將萃取了分析物的纖維插入已經充滿衍生試劑和催化劑的解析室中進行在線衍生,衍生完全后,開啟色譜泵將分析物的熒光衍生物送入HPLC-FLD進行分析檢測,該方法的檢測限為0.1mg/L 。Ceglarek 等[31 ] 使用CW-TPR涂層纖維和直接浸入法萃取了城市污水處理廠的進口和出口水樣中的線型烷基苯磺酸陰離子表面活性劑,并用HPLC-FLD和HPLC-API-MS 進行檢測。他們建立的SPME-HPLC-API-MS 方法的檢測限為0.5 ng/mL 。
Kelly 和Larroque 等[32 ] 比較了幾種商品萃取纖維對水溶液中酞酸二乙酯的萃取情況,實驗結果說明PDMS-DVB涂層的萃取****。他們采用乙腈靜態(tài)解析方法解析被纖維萃取的分析物,解析液被送入HPLC-UV 系統(tǒng)進行測定,方法的檢測限為1
ng/mL 。由于除草劑在農業(yè)中的廣泛使用,造成的污染問題不容忽視。一般除草劑具有較大的極性,其萃取應該使用極性較大的涂層纖維如CW-TPR等。Eisert 等[35 ] 使用50 μm CW-TPR 涂層纖維從稻田水樣中萃取了profoxidym,萃取于纖維上的分析物用甲醇靜態(tài)解析法解析后可用HPLC-UV 系統(tǒng)進行測定,該測定方法的檢測限為3.3 ng/mL 。Reyzer 等[36 ] 使用50μm CW-TPR 和65μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中的除草劑阿維菌素B1和伏蟻腙,并與HPLC-MS 結合建立了這兩種物質的分析方法,該方法的檢測限在0.1 —1.0 ng/mL 之間。Moder 等[37] 使用50μm CW-TPR 涂層纖維從土壤浸提液中萃取了幾種阿特拉津,并與HPLC-MS結合對該樣品進行了測定,該方法的檢測限在0.1 —50 ng/mL 之間。Eisert 和Pawliszyn 等[4 ] 則利用長60cm ,內徑0.25 mm的Omegawax 250 涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件與HPLC-UV 結合構成in-tubeSPME-HPLC-UV 分析系統(tǒng),萃取測定了水溶液中的6 種較強極性的苯基脲除草劑。殺蟲劑的萃取和測定是SPME-HPLC應用*多的領域之一[3 ,11 ,37 —41 ] 。如文獻[ 3 ,11 ,37 ,39 —41]涉及均為極性較大的氨基甲酸酯類殺蟲劑的SPME-HPLC 分析測定。文獻[ 3 ,11 ,40 ]利用in-tube SPME-HPLC-UV 萃取測定了水樣中的6 種氨基甲酸酯類殺蟲劑,由于測定對象氨基甲酸酯的極性較大,所以萃取時采用了極性較大的長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Omegawax 250
涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件。該方法萃取效率較一般商品萃取纖維高,因此靈敏度精密度均令人滿意,方法的檢測限在幾十個pg/mL到ng/mL之間。文獻[37 ,39 ,41 ]評價了幾種商品萃取纖維對氨基甲酸酯類物質的萃取情況,結果說明萃取效果較好的為CW-TPR 和PA涂層萃取纖維,而纖維上分析物的解析使用甲醇即可獲得,將該萃取方法與HPLC-MS結合,可獲得好的分析結果。該方法已經被用于環(huán)境水樣和土壤樣品中氨基甲酸酯類物質的測定。Salleh 等[38 ] 使用85μm PA
涂層商品纖維萃取了河水樣品中的有機磷殺蟲劑,并與HPLC-UV-DAD 結合,建立了河水樣品中這些物質的測定方法,該方法的檢測限在40—600 ng/mL 之間。Wu 等[41 ] 使用50 μm CW-TPR 和65 μm PDMS-DVB
涂層纖維萃取了湖水樣品中的羥基取代芳香化合物,對使用CW-TPR 的萃取,分析物的解析需要用靜態(tài)解析,而對于使用PDMS-DVB的萃取,分析物的解析則需要用動態(tài)解析。該方法的檢測限在0.66 —4.2 ng/mL 之間。Gbatu 等[13 ]
以正辛基**氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠技術制作得到了固相微萃取纖維。該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩(wěn)定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩(wěn)定地使用,也可在較強的酸性(pH= 0.3) 和堿性(pH= 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。該纖維可以成功地應用在SPME-HPLC 聯(lián)用體系中,并用于水溶液中有機砷、有機汞、有機錫等化合物的萃取。萃取于纖維上的分析物可用靜態(tài)法以流動相(乙腈+ 水,80 + 20)定量洗脫下來,*后用HPLC-UV 進行分離檢測。該方法對于三苯基砷、二苯基汞和**基苯基錫的檢測限分別為80、412和647μg/mL ,該結果優(yōu)于商品萃取纖維的分析表現(xiàn)。Mester 和Pawliszyn 等[43 ] 使用in-tube SPME-HPLC-ES-MS 分析系統(tǒng),分別考察了Supel-Q Plot 多孔DVB 聚合物涂層毛細管、Omegawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管和Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管對**基鉛和三乙基鉛的氯化物的萃取情況,實驗結果證明使用Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管時萃取****。作者認為原因是Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管具有羧基官能團,其與兩種分析物之間具有一定的離子交換作用,而Supel-Q Plot 多孔DVB聚合物和megawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管與分析物之間的作用則主要是較弱的疏水性作用。該方法可以在5 min 內完成一次測定,其對**基鉛和三乙基鉛的測定的檢測限分別為11.3 和12.6 ng/mL 之間。另外,關于使用SPME-HPLC 聯(lián)用技術萃取測定爆炸物[8 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等的研究也有少量報道。
2. SPME2HPLC 聯(lián)用技術在生物及食品樣品分析中的應用
生物樣品分析是SPME-HPLC
聯(lián)用技術應用較多的另一個重要領域。目前已經萃取測定過的分析對象主要有**、內源性物質及其有害性物質如農藥等。測定過的樣品大多數(shù)為尿樣[8 ,22 ,44 —51 ] ,也有少量血樣[8 , 50 ,52 ,53 ] 、植物樣[54 ] 、動物組織樣[55 ,56 ] 、水果樣[57 ] 、食品樣[58 ,59 ] 和藥品樣[60 —62 ] 等。
例如文獻[22 ,44 ,45 ]涉及的均是尿樣中苯[ 并]二氮類**的固相微萃取及測定。Mullett 和Pawl-iszyn 等[22 ]*近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠粘結在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取尿樣中苯[并]二氮類**,而不受蛋白質等大分子的影響。他們將該萃取方法與HPLC-UV 結合,直接萃取測定了人尿樣中五種苯[并]二氮類類**。而Jinno 等[44 ] 和Aresta 等[45 ] 則分別利用85μm PA 和60μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了尿樣中的苯[并]二氮類**,被萃取于纖維上的分析物的解析則均使用乙腈來進行。他們將建立的固相微萃取方法分別與HPLC-MS 和HPLC-UV 結合,測定了尿樣中的目標分析物,該測定方法的檢測限為幾個ng/mL 。Van Hout 等[46 ] 使用100μm
PDMS涂層纖維萃取了尿樣中**利多卡因,分析物的解析均采用以乙腈為主的流動相的靜態(tài)解析,*后的分離測定則分別采用了HPLC-UV/DAD 和HPLC-MS ,他們獲得的檢測限分別為25 和0.4 ng/mL 。McCoo-eye 等[47 ] 使用100μm PDMS
涂層纖維萃取了尿樣中**安菲他明、甲基安菲他明及其衍生物,萃取于纖維上的分析物則采用0.25 mmol/L的醋酸銨的甲醇溶液在自己設計的3.0μL 解析室中來進行。他們將該萃取方法與HPLC-MS結合,對尿樣中的目標分析物進行了測定,方法的檢測限在0.2 —7.5 ng/mL 之間。Satterfield 等[48 ] 使用50μm CW/TPR 涂層纖維萃取了尿樣中的染料木黃酮和黃[ 豆]苷元,被萃取的分析物的解析使用甲醇和水的混合物(55 + 45) 來用動態(tài)方法來完成,分析檢測則使用HPLC-MS 進行,該方法的檢測限為pg/mL 。Saito 等[49 ] 采用了改進的in-tube
固相微萃取-液相色譜聯(lián)用技術的原理、特點、發(fā)展現(xiàn)狀
SPME 技術與微柱液相色譜結合萃取測定了尿樣中的幾種抗抑郁**。他們在一聚二甲基硅氧烷涂層毛細管中插入一根同樣長度的內徑為0.20 mm 不銹鋼絲,用此元件構成萃取器件,并與微柱液相色譜聯(lián)用,使用UV檢測器進行???測,建立了這幾種抗抑郁**的萃取測定方法。這種方法等于在體積不變的情況下,增大了萃取的接觸面積,提高了萃取效率和解析效率,也有利于節(jié)約有機溶劑。Wu 等[50 ] 用化學氧化法在長60 cm ,內徑0.25 mm 的石英毛細管內壁沉積一聚吡咯涂層,并用此毛細管構成的in-tube SPME系統(tǒng)萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑。他們將此萃取體系與HPLC-ESI-MS 聯(lián)用,建立了測定這些物質的分析方法,與商品的Omegawax 250 氣譜毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對分析物的萃取效果更好,因而該測定方法具有更低的檢測限(檢測限小于0.1 ng/mL) 。Kataoka 和Pawliszyn 等[51 ] 利用in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統(tǒng)萃取并測定了尿樣中的***、*****及其它們的衍生物。利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定血液樣品的研究也有少量報道。如Kataoka 等[8 ] 利用Omegawax250 氣譜毛細管構成in-tube SPME 系統(tǒng)萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑,并用HPLC-ESI-MS 進行了測定,方法的檢測限在0.1 —1.2 ng/mL 之間。Yuan等[52 ] 利用長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Supelco2Q Plot毛細管作為萃取器件,構建了in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統(tǒng),利用此系統(tǒng)同時測定了血清樣品中7 種苯[并]二氮類**。Queiroz 等[53 ] 利用50μmCWPTPR 涂層纖維萃取了血漿樣品中的**Lam-otrigine ,萃取于纖維上的分析物可以用流動相解析后,用HPLC-UV 進行測定,該方法的定量限在50 —1 000 ng/mL 之間。Jaillais 等[54 ] 首先將Allium 植物切細、磨碎,將該樣品盛于一置于液氮上的燒瓶中,接上真空泵,則樣品中的揮發(fā)性物質和一些水分就可以在冷凍狀態(tài)下被收集起來;再使冷凍物慢慢升溫至剛剛融化,將其轉入一2mL 固相微萃取瓶中; 插入50 μm CW/TPR涂層纖維進行頂空固相微萃取,萃取一定時間后就可進行HPLC-UV 測定。該分析方法的一個特點是使用的樣品量較少。
利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定動物組織樣品的研究也有報道。Mullett 等[55 ] 利用聚吡咯涂層構成的in-tube SPME-HPLC-UV 分析系統(tǒng)萃取測定了實驗鼠肝臟中的幾種N2亞硝胺物質。該方法簡化了這類物質的測定過程,具有一定的應用價值。Auger等[56 ]以50μm CW/TPR 涂層纖維萃取了實驗鼠大腦組織提取液中的多巴胺和52羥基色胺,并用高效液相色譜-電化學檢測進行了測定,結果表明該方法有很好的選擇性和靈敏度。Falqui-Cao 等[57] 利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定了水果中的農藥殘留。他們以60μm PDMS/DVB 為萃取纖維,以HPLC-UV/DAD 為分離檢測手段,分析了草莓中的除草劑殘留,該方法的檢測限在ng/g 濃度級。Zambonin 等[58 ] 用50 μm CW/TPR 作為萃取纖維,以HPLC-UV/DAD 為分離檢測手段,分析測定了奶酪中的圓弧偶氮酸,該方法的檢測限為7 ng/mL 。他們[59]還用同樣的萃取纖維和儀器測定了奶酪中的麥考酚酸,方法的檢測限在為ng/mL 。Kataoka 等[60] 使用in-tube-SPME-HPLC-ESI-MS聯(lián)用方法測定了藥片中的雷尼替丁。
四、SPME-HPLC 聯(lián)用技術發(fā)展展望
綜上所述,SPME-HPLC
聯(lián)用技術作為一種將樣品前處理與分離檢測結合為一體的新型分析技術已經獲得了一定的發(fā)展,其具有的優(yōu)點主要是方便快速、節(jié)約樣品溶液和溶劑、易于實現(xiàn)自動化、人為誤差小、分析精密度好;更由于采用了HPLC作為分離檢測手段,可在一定程度上克服SPME-GC 的不足,可以用在極性較大的**和環(huán)境污染物質的萃取測定。由于SPME-HPLC聯(lián)用技術的這些突出優(yōu)點,自其出現(xiàn)以來就引起人們極大的興趣,并獲得了一定的發(fā)展。但固相萃取也仍然存在某些不足,有待于
進一步發(fā)展完善,如:其應用范圍還不夠廣泛;結果的可靠性有待進一步提高,還不能作為標準方法為人們接受;商品纖維的涂層種類仍然十分有限,纖維涂層易于發(fā)生溶脹脫落,因而其壽命較短;萃取的富集倍數(shù)和選擇性仍有待進一步提高等等。
應繼續(xù)開展SPME-HPLC 聯(lián)用技術的應用研究,擴大該方法測定的化合物和樣品范圍,提高方法的可靠性,爭取人們在更大程度上對該方法的接受。我們認為,應加強對涂層材料的研究,提高纖維涂層的萃取容量,改善富集倍數(shù)和測定的靈敏度;開展對如分子印跡、**親和等具有一定分子識別能力的特殊涂層材料研究,以期提高萃取的選擇性;進一步提高纖維的耐用性,延長使用壽命;加強對新的聯(lián)用技術如SPME-CE和SPME-μHPLC 等的研究;加強與其他的新型的樣品前處理方法如超臨界流體萃取,尤其是超臨界水或過熱水萃取的聯(lián)用研究,提高測定靈敏度;繼續(xù)研究發(fā)展廣譜通用型固定微萃取涂層材料,爭取研究出可以同時對酸性、堿性和中性組分進行有效萃取的涂層纖維。
經過分析工作者不斷地努力,SPME-HPLC 聯(lián)用技術必將獲得更大的發(fā)展,必將成為環(huán)境監(jiān)測、食品監(jiān)測和醫(yī)藥檢測的有力手段。
固相微萃取(SPME) 技術是由加拿大的Pawliszyn 等[1 ] 于1990年提出的。該技術以固相萃取為基礎發(fā)展而來,其做法是將吸附劑(高分子固定液膜)
涂在石英纖維或其它與石英纖維類似形狀的材料表面,然后將該纖維插入被測物溶液中,經過一定時間被測物在溶液與吸附劑之間達到平衡(該過程也可采用頂空的方式進行),達到平衡后的萃取纖維可以直接插入氣相色譜的進樣口,則該纖維上的分析物可在加熱解析后被載氣送入氣相色譜柱和檢測器進行分離和測定。很明顯,固相微萃取技術存在如下優(yōu)點:纖維的幾何形狀加快了萃取和解析過程中溶質的傳質速度,有利于快速平衡,節(jié)省分析時間;纖維涂層厚度很薄,可在一定程度上克服堵塞現(xiàn)象;解析方式是熱解析,不使用有機溶劑,所以固相微萃取是一種無溶劑的對環(huán)境友好的分離富集技術。固相微萃取保留了固相萃取(SPE)的大部分優(yōu)點,又克服了固相萃取的一些缺點,它將取樣、萃取、富集分離和進樣結合為一體,特別適合于水樣中揮發(fā)性及半揮發(fā)性物質的分離富集。因而SPME-GC研究很多,應用廣泛。顯而易見,這種SPME-GC
的結合方式也存在著固有的局限性:不適用于熱不穩(wěn)定性物質的萃取測定,也不適用于極性大不易揮發(fā)物質的萃取測定。而好多的污染物質及其**恰好就是這樣的物質,如酚類、脂肪酸類、蛋白質類、苯基脲類、氨基甲酸酯類及無機離子等。測定這一類物質恰恰是液相色譜的優(yōu)勢, 正是在這種情況下,Pawliszyn 等人[2] 于1995年提出了固相微萃取-液相色譜聯(lián)用技術,并設計出了聯(lián)用的儀器接口。1996年Supelco 公司推出了商品化的固相微萃取2液相色譜聯(lián)用的接口[3] 。從那以后,SPME2HPLC
技術已經在涂層材料和操作方式兩方面獲得了較大的發(fā)展。已經開發(fā)出一些比較適應液相色譜體系的涂層材料如聚丙烯酸酯(PA)、聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 、導電聚合物聚吡咯(PPY) 、聚乙二醇2聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 等; 在操作方式上,除*初的手動SPME-HPLC 繼續(xù)獲得發(fā)展外, Eisert 和Pawliszyn 等人[4 ]又于1997 年提出了管內SPME-HPLC 操作方式(in-tube-SPME-HPLC) 。總之SPME-HPLC 技術的出現(xiàn)是固相微萃取技術的發(fā)展和完善,它擴大了固相微萃取技術的應用范圍,具有獨特的應用潛力。另外,固相微萃取技術2高效毛細管電泳(SPME-CE) 聯(lián)用的有關研究也有少量報道[5 —7 ] 。本文重點介紹固相微萃取2液相色譜聯(lián)用的操作方式、涂層材料及其應用。
一、固相微萃取2液相色譜的操作方式
1. 手動式SPME2HPLC 聯(lián)用操作方式
手動式SPME-HPLC 操作方式的聯(lián)用接口是由Chen 和Pawliszyn 等人[2]首先提出設計的。該操作方式中的萃取方式與氣相色譜-固相微萃取操作方式(GC-SPME)中的萃取方式一樣,可以將纖維直接插入溶液進行直接萃取,也可以進行頂空萃取。兩者區(qū)別主要是解析方式的差異: GC-SPME 操作方式中的解析方式是熱解析;而SPME-HPLC 操作方式中的解析方式則是溶劑洗脫。目前已有商品化的SPME-HPLC接口,該接口由一個六通閥和一個特別設計的解吸池組成。解吸池與進樣管相連,當六通閥置于采樣(load)狀態(tài),將已經萃取了被測化合物的纖維插入解吸池,六通閥旋至進樣( injection)狀態(tài),流動相開始沖洗纖維,使富集的化合物洗脫下來,并隨流動相進入色譜柱和檢測器進行分離和測定;之后,將纖維再次退回到鋼針中,拔離進樣口,即完成洗脫和進樣過程,這就是SPME-HPLC 操作方式中的動態(tài)洗脫方式。在SPME-HPLC操作方式中,當流動相動態(tài)洗脫方式不能很快地將被測物定量洗脫時,可以進行靜態(tài)洗脫。進行靜態(tài)洗脫時,將已經萃取了被測化合物的纖維插入解吸池,扣上固定扣使其固定好,使六通閥處于載樣(load) 狀態(tài)。用大約015 mL注射器吸滿合適的洗脫溶劑,將該注射器插入六通閥的進樣口,將解析溶劑注射并充滿六通閥以及接口的洗脫室,此時即開始了被測物的靜態(tài)洗脫過程。靜態(tài)洗脫一定時間后,就可以將六通閥扳至進樣(injection)位置,則在靜態(tài)條件下被完全洗脫的分析物就可以被流動相帶入色譜柱和檢測器進行分離和測定。需要注意的是在SPME-HPLC操作方式中,纖維上存在的有機溶劑可能會影響下一次萃取,因此在接下來的萃取過程前,需將纖維晾干。Chen 和Pawliszyn 等人[2] 利用其建立的SPME-HPLC操作方式,使用7μm 聚二甲基硅氧烷( PDMS) 涂層萃取纖維萃取富集了13種多環(huán)芳烴,并用液相色譜-熒光檢測器進行了檢測,與直接HPLC 分析相比,SPME-HPLC 聯(lián)用技術的靈敏度提高了10 倍。21 自動進樣SPME-HPLC 操作方式———管內固相微萃取(in-tube SPME)
手動式SPME-HPLC
操作方式中的萃取和解析過程是不連續(xù)的,該特點必然導致該技術在分析速度、效率及自動化等方面的巨大潛力不能充分體現(xiàn),同時也會造成較差的精密度;現(xiàn)有的商品固相微萃取纖維種類極其有限,對于極性較大的化合物的萃取效果大多不盡如人意,且它們大多無法承受較苛刻的解析溶劑,在極性大,有機相比例高的流動相中易發(fā)生溶脹、溶解或脫落,縮短使用壽命;另外萃取纖維的長度有限,一般僅1—2 cm ,涂層的厚度*多也不過100 μm,這就導致了該方法的萃取容量有限,富集倍數(shù)和測定靈敏度也必然受到影響。為克服纖維固相微萃取的上述不足,Eisert 和Pawliszyn 等人[4 ] 于1997 年提出了in-tube SPME 技術。他們的依據(jù)是:既然涂在纖維外表面的涂層可以對待測物進行萃取及解析,那么涂在毛細管內壁的涂層應當同樣具有相同的作用?；谶@種思路, Eisert 和Pawliszyn 等人使用了一根內壁涂有0.25μm 厚的Omegawax 250 固定相,長60cm , 內徑0.25mm 的氣相色譜毛細管(該毛細管總體積2915μL , 固定相總體積59nL)作分離富集裝置,并將其與HPLC 系統(tǒng)相連接,他們使該氣相色譜毛細管處于一般液相色譜六通閥中的進樣環(huán)的位置,構成了一個in-tube
SPME-HPLC 分析體系。在萃取時,可將毛細管一端插入試樣溶液中,在六通閥處于進樣(injection)位置時經過自動進樣系統(tǒng)控制注射器對試樣溶液進行反復吸入和排出,重復此操作一定次數(shù)后,則被分析物在樣品溶液和毛細管內涂層之間達到平衡,然后將樣品溶液更換為洗脫溶劑,在六通閥處于載樣(load)位置時用注射器將解析溶劑吸入毛細管,將吸附萃取于毛細管內壁的分析物洗脫并吸入進樣環(huán),*后將六通閥轉至進樣(injection)位置,這樣就可以將洗脫下來的分析物用流動相送入色譜柱及檢測器進行分析測定。他們利用此in-tube SPME-HPLC系統(tǒng)成功地分析測定了水樣中6 種苯基脲類及八種氨基甲酸酯類農藥,結果令人滿意。
不難看出, in-tube SPME-HPLC 除保持了SPE 及fiber SPME的大多數(shù)優(yōu)點外,還明顯具有以下特點:可用于非揮發(fā)性物質及熱不穩(wěn)定性物質的分離富集;易于實現(xiàn)分析自動化;容易與HPLC 檢測手段相結合;涂層選擇范圍廣泛,很多氣相色譜用的毛細管均可使用,可以克服現(xiàn)有商品固相微萃取纖維種類不多的局限性;使用的毛細管長度可以適當加長,從而增加富集倍數(shù),提高測定靈敏度;
in-tube SPME-HPLC 系統(tǒng)為自動化操作,可在一定程度上克服人為誤差,從而提高分析測定的精密度和重現(xiàn)性[8] ;
另外,in-tube SPME-HPLC 系統(tǒng)自動化的操作還有利于減少色譜峰的展寬現(xiàn)象[9 ] 。
目前,使用in-tube SPME 技術研究的樣品及化合物有:水樣中的氨基甲酸酯類農藥[10 ,11] 、苯基脲類農藥[4]、幾種常見的易揮發(fā)芳香烴[14] 、尿樣及血清樣中的β阻滯劑[8] 、尿樣及藥片中的雷尼替丁[61] 、尿樣中的苯異丙胺、*****及其衍生物、尿樣中的抗抑郁劑等[49] 。也有人[43] 將in-tube SPME 與電噴霧質譜相結合對**基鉛和四甲基鉛的測定作了初步研究。
到目前為止in-tube SPME 技術采用的氣相色譜毛細管的長度大多為60cm ,少數(shù)為100cm、20cm 或30cm ,毛細管內徑多為0.25mm 和0.32mm ,固定液涂層厚度大多數(shù)為0.25μm ,極少數(shù)使用1.0μm 和3.5μm;使用過的涂層種類有:聚二甲基硅氧烷、聚已二醇、聚吡咯及Omegawax 250 等。
3. 其他SPME2HPLC 聯(lián)用操作方式
除上述兩種SPME-HPLC 聯(lián)用操作方式外,也有少量的其他操作方式。如Saito 等[33 ,34 ] 將in-tubeSPME技術與纖維SPME 技術結合起來,將大約280根直徑為11. 5μm 的聚(對-苯撐-2 ,6 苯并雙惡唑) 細絲纖維插入0.25mm的PEEK細管中,建立了管內纖維SPME 萃取技術(fiber in-tube SPME) 。相對于開管式in-tube SPME技術,該技術由于增大了萃取接觸面而具有很強的富集能力,萃取率可達到50 %。
二、固相微萃取2液相色譜聯(lián)用中的萃取涂層材料
固相微萃取-液相色譜聯(lián)用分析方法中,萃取的選擇性和富集能力的大小主要取決于涂層材料的性質和厚度。選擇涂層材料的原則仍然是相似相容原理:極性大的分析物應該選擇極性大的涂層材料,極性小的分析物應該選擇極性小的涂層材料。SPME-HPLC 聯(lián)用中被富集于萃取纖維上的分析物的解析一般使用溶劑洗脫方式。因此涂層材料不但要對分析物有強的萃取富集能力,而且要能夠經受解析溶劑尤其是強極性溶劑及其流動相的腐蝕和溶解,即在這些溶劑中不發(fā)生容脹、溶解或脫落。現(xiàn)有的商品纖維涂層并不能在任何條件下都能滿足這些要求,使用時要格外注意。
聚二甲基硅氧烷(PDMS) 和聚丙烯酸酯(PA) 是*早出現(xiàn)的固相微萃取涂層材料,它們也可以在SPME-HPLC 聯(lián)用中獲得應用[4 ,9 ] 。這兩種涂層材料中,聚二甲基硅氧烷( PDMS) 極性較小,多用于非極性化合物如芳香烴和多環(huán)芳烴的萃取[2];而聚丙烯酸酯(PA)極性略大,較適合于極性較大的化合物如苯酚類、三嗪類和苯基脲類物質的萃取測定。隨著極性化合物測定的需求和SPME-HPLC聯(lián)用技術的發(fā)展,許多新型的商品固相微萃取涂層材料如聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 、聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB)、聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 以及聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 等相繼出現(xiàn), 它們均可以在特定的合適條件下用于SPME-HPLC聯(lián)用體系。在以上幾種萃取纖維中,聚二甲基硅氧烷-二乙烯基苯(PDMS-DVB) 適用于極性較小的芳烴的萃取,聚乙二醇-二乙烯基苯(CW-DVB) 和聚乙二醇-聚二甲基硅氧烷(CW-PDMS) 適用于極性較大的醇類化合物的萃取,而聚乙二醇模板樹脂(CW-TPR) 則適用于極性大的離子性化合物如表面活性劑的萃取測定。
雖然以上商品固相微萃取纖維可以在一定條件下在PME-HPLC聯(lián)用體系中應用,但是它們中的某些涂層在有機相比例較大的極性強的溶劑中仍然不是特別穩(wěn)定,存在涂層溶脹、溶解或脫落,好多纖維在使用幾十次后就不能再使用了。因此近幾年人們在如何提高萃取涂層的極性、穩(wěn)定耐用性等方面作了較多的研究。從與液相色譜聯(lián)用的固相微萃取纖維涂層制作的方法來說,值得特別提及的是溶膠-凝膠(sol-gel) 涂層制作技術和電鍍涂層制作技術。
1. 溶膠-凝膠( sol-gel) 涂層制作技術
溶膠-凝膠(sol-gel)技術制備簡單、操作方便,能在溫和的條件下使無機介質表面有機化,在材料合成和表面修飾方面具有獨特的優(yōu)越性,已經廣泛用于毛細管氣相色譜和毛細管電泳中毛細管內壁的修飾。溶膠-凝膠涂層技術,主要是利用含羥基的甲基聚硅氧烷預聚物作為基本骨架,由預聚物、涂層主成分、催化劑、溶劑和鈍化劑組成的溶膠-凝膠溶液,于酸性或堿性條件下經過水解和濃縮,形成凝膠,再經老化、縮聚、交聯(lián),形成網狀高分子結構,即可簡便快速地在石英纖維表面上修飾需要的化學結構。該方法的特點是制作成本低而且快速;制作過程簡單且易于控制,可根據(jù)分析需要合理控制、選擇和改變萃取的選擇性和靈敏度;涂層表面在分子水平上具有同一性,呈多孔結構,顯著提高了涂層的表面積,使纖維有較大的萃取容量,在萃取容量不減少的情況下,涂層厚度可以適當降低,這樣就可以加速試樣在固定相中的擴散速度,使萃取平衡時間縮短[12] ;另外溶膠-凝膠方法制作的涂層纖維中有機相(即固定相) 與無機相(石英纖維) 之間通過化學鍵鍵合,故得到的纖維有熱穩(wěn)定性好、耐溶劑沖洗及使用壽命長等優(yōu)點。如用溶膠-凝膠技術制作的PDMS 涂層可以耐320 ℃的高溫,而目前商用涂層在250 ℃就開始流失。Gbatu 等人[13 ]
以**氧基甲基硅烷為前體和封端試劑,以正辛基**氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠法制得了固相微萃取纖維,該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩(wěn)定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩(wěn)定地使用,也可在較強的酸性(pH = 0.3) 和堿性(pH = 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。
2. 電鍍涂層制作技術
一般商品固相微萃取纖維的基體材料為石英纖維,所以在使用中易于折斷損壞,纖維的使用壽命極其有限。金屬基固相微萃取纖維的出現(xiàn)可在一定程度上克服此缺點,當使用金屬基固相微萃取纖維時,涂層的制作可以采用電鍍制作技術來完成。所謂電鍍涂層制作技術是指利用電化學的方法使有關的單體在金屬纖維表面發(fā)生電化學聚合反應,從而在其表面形成對特定化合物具有萃取能力的聚合物涂層。如Wu 和Pawliszyn 等人[14 ] 通過電化學方法將吡咯(PPY) 和N2苯基吡咯(PPPY)分別聚合在金屬絲上,并用此纖維萃取了多種化合物。結果表明,PPY和PPPY對極性化合物、芳香族化合物、堿性和陰離子化合物有較高的選擇性,并且由于它們的多功能特征,可以通過引入不同的功能團和改變涂層的厚度,使纖維對不同種類的化合物具有不同的選擇性和靈敏度。Wu 和Pawliszyn 等人[15]還研究了電化學聚合涂層纖維對常見無機陰離子的萃取性能。由于該聚吡咯導電聚合物為主體帶正電荷的陽離子,故該纖維對一些常見的無機陰離子如Cl - 、F- 、Br - 、NO3- 、PO42 - 、SO42 - 、SeO42 - 、SeO32 - 具有良好的萃取性能,它們將此固相微萃取方法與離子色譜-電導檢測相結合,建立了測定這些陰離子的方法。Wu 和Pawliszyn 等人[16 ] 還使用電化學方法將聚吡咯電鍍到一段長60 cm、內徑0.25 mm 的石英毛細管內,并將此段毛細管與六通閥、液相色譜-電噴霧質譜結合構成in-tube SPME- HPLC分析體系。他們用此體系成功地萃取測定了4 種有機砷化合物,與其他商品毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對這4種有機砷化合物的萃取更加有效,該方法的測定靈敏度更高。另外,Wu 和Pawliszyn 等人[17 ] *近將制得的聚吡咯涂層鉑絲纖維與一極性可以反轉的電源相連,構成一新穎的電化學固相微萃取器。該萃取纖維在一種電位極性下,聚吡咯涂層帶正電荷,此時纖維可很容易地萃取以陰離子狀態(tài)存在的物質。萃取完成后,將萃取纖維插入充滿解析溶劑的解析室,并調節(jié)電化學萃取器的電位,使其電位極性發(fā)生逆轉。此時聚吡咯涂層變?yōu)橹行?對陰離子的靜電吸引力消失,這種條件極有利于萃取在纖維上的分析物的洗脫。他們將此體系與LC-MS相連,研究測定一甲基砷、高氯酸根和多巴胺等物質,結果令人滿意。
其他類型涂層纖維的研究也有報道。Pawliszyn等人[18 ] 將PDMS 涂層用液體離子交換劑2-乙基-2-乙基磷酸(HDEHP)改性,產生具有離子交換功能的微萃取纖維,他們用該纖維萃取光度法檢測測定了水溶液中的Bi ( Ⅲ)
離子。后來該小組還開發(fā)了一種Nafion 全氟化樹脂涂層,可以從液相中萃取極性化合物[19 ] 。Koster 等人[20 ]
*近研制了針對**克侖特羅的分子印跡聚合物固相微萃取纖維。他們的研究結果表明:如果從水溶液中直接萃取目標化合物,與作為對照的非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物未表現(xiàn)出選擇性;如果從合適的有機溶劑如乙腈中萃取目標化合物,與非分子印跡聚合物相比,分子印跡聚合物涂層對目標化合物則表現(xiàn)出了非常明顯的選擇性,此時分子印跡聚合物涂層和非分子印跡聚合物涂層對目標化合物的萃取率分別為75和5%。雖然關于分子印跡聚合物固相微萃取纖維的研究工作還很少,但從這篇文獻的結果和以往分子印跡聚合物在固相萃取中應用的情況來看,分子印跡聚合物在固相微萃取中的應用還具有相當?shù)臐摿?。Boyd2Boland和Pawliszyn 等人[21]還嘗試了β2環(huán)糊精涂層萃取纖維對環(huán)境水樣及污泥提取液中烷基乙氧酸鹽表面活性劑的萃取情況。Mullett 和Pawliszyn 等人[22 ]*近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們首先用粘結劑將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠固定在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取生物體液中的小分子目標分析物,而其中的蛋白質等大分子既不能被萃取,也不會在萃取纖維表面發(fā)生變性而堵塞萃取纖維表面的微孔,因而該纖維對于生物體液的測定具有很好的優(yōu)越性。他們使用該萃取纖維,并與HPLC-UV 結合,直接萃取并測定了人尿樣中的5 種**,該方法快速簡便,靈敏度也令人滿意。
三、SPME-HPLC 聯(lián)用技術的應用
SPME-HPLC 聯(lián)用技術自1995年出現(xiàn)以來,引起了分析工作者的重視,并在理論、操作方式、纖維涂層及其應用等方面取得了很大的進展。下面我們以不同的樣品基體如環(huán)境、生物等為類別,對SPME-HPLC
聯(lián)用技術的應用情況作一簡單的介紹。
1.SPME-HPLC 聯(lián)用技術在環(huán)境樣品分析中的應用
環(huán)境樣品分析是SPME-HPLC 聯(lián)用技術*早也是應用*多的領域。目前SPME-HPLC 聯(lián)用技術測定的物質主要包括多環(huán)芳烴[2 ,6 ,14 ,23 ,24 ] 、酚類化合物[25 —27 ] 、芳胺化合物[28 ,29 ] 、表面活性劑[21 ,30 ,31 ] 、酞酸酯[32 —34 ] 、除草劑[4 ,35 —37 ] 、殺蟲劑[3 , 11 ,37 —41 ] 、羥基取代芳香化合物[42 ] 、爆炸物[8 ] 、金屬有機化合物[13 ,43 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等,測定過的樣品主要為水樣,包括河水、池塘水、湖水、廢水、稻田水和土壤浸提液等,也測定過污泥樣品。多環(huán)芳烴是*令人關注的一類持久性污染物,關于它們的SPME-HPLC 聯(lián)用技術測定已有多篇文獻報道。例如文獻[ 2 ,23 ,24 ]均使用PDMS
涂層的萃取纖維研究了環(huán)境水樣中多環(huán)芳烴的萃取情況。他們的實驗結果表明該萃取纖維能夠很好地萃取環(huán)境水樣中的這類化合物,該萃取方法與HPLC-UV-DAD和HPLC-FLD 等分析檢測手段相結合,可取得對這類化合物的靈敏、簡單、快速的測定。文獻[15 ]使用電化學聚合方法分別制得聚吡咯和聚N2苯基吡咯涂層毛細管,然后與HPLC 組成in-tube SPME-HPLC 分析系統(tǒng),并考察該系統(tǒng)對16 種多環(huán)芳烴的萃取測定情況,結果發(fā)現(xiàn),該涂層纖維對16 種多環(huán)芳烴的萃取情況好于Host 、Omeg、SPB21、SPB25 等涂層的毛細管的萃取情況,而且發(fā)現(xiàn)隨著多環(huán)芳烴分子的增大, 萃取效率逐漸提高。文獻[6 ]則將PDMS 涂層纖維固相微萃取與膠束電動毛細管電泳相結合萃取測定了水樣中的多環(huán)芳烴,方法的檢測限在8 —75 ngPmL 之間。酚類化合物是另一類人們關注的污染物,其中有些酚類物質如辛基酚、壬基酚和雙酚A 等為***干擾物,因此這類物質的測定具有重要的環(huán)境意義。Sarrion 等人[26 ] 比較了3 種商品萃取纖維50μmCW-TPR、60μm PDMS-DVB、85μm PA 分別對幾種氯酚的萃取情況,結果發(fā)現(xiàn),50μm CW-TPR 萃取纖維的分析表現(xiàn)*好。他們還將該固相微萃取體系與高效液相色譜2電化學檢測器結合,測定了環(huán)境水樣中這幾種氯酚物質的濃度。該方法快速方便,靈敏度高,對幾種氯酚物質的檢測限在3—8 ngPmL 之間。Gonzalez-Toledo 等人[25 ] 評價了兩種商品萃取纖維CW-TPR 和PDMS-DVB 對幾種烷基酚、氯酚和硝基酚的萃取性能,并將該體系與LC-DAD 結合,建立了這些物質的簡單快速的分析方法。雖然CW-TPR的萃取性能優(yōu)于PDMS-DVB ,但其對這些酚類物質的萃取率仍然相對較低,萃取回收率在1% —16%之間,但對好多環(huán)境水樣來說,該回收率仍然可以保證對水樣中這些物質的準確測定。
Wu 和Huang 等人[28 ] 利用SPME-HPLC-UV 聯(lián)用系統(tǒng), 較詳細地考察了CW-TPR、CW-DVB、PDMS-DVB和PA 4 種涂層纖維對環(huán)境水樣中6種芳香胺的萃取性能,研究結果表明萃取效果以PDMS-DVB涂層纖維為*好,該方法對這幾種化合物的檢測限在ngPmL 濃度級。
各種表面活性劑在工業(yè)和民用中的廣泛使用已經引起了嚴重的環(huán)境污染問題,SPME-HPLC
聯(lián)用系統(tǒng)在該類物質的環(huán)境檢測中必將發(fā)揮重要作用。Boyd2Boland 和Pawliszyn 等人[21 ] 使用CW-TPR和CW-DVB 涂層萃取纖維萃取了污泥漿液中的烷基酚聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑。研究結果說,CW-TPR
涂層的萃取效果更好。他們將該萃取方法與HPLC-UV 系統(tǒng)聯(lián)用,建立的分析方法的線性范圍在0.1 —100 mg/L 之間,檢測限在ng/mL 濃度級。Aranda 等[30 ] 用PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中Brij 56非離子表面活性劑,再將萃取了分析物的纖維插入已經充滿衍生試劑和催化劑的解析室中進行在線衍生,衍生完全后,開啟色譜泵將分析物的熒光衍生物送入HPLC-FLD進行分析檢測,該方法的檢測限為0.1mg/L 。Ceglarek 等[31 ] 使用CW-TPR涂層纖維和直接浸入法萃取了城市污水處理廠的進口和出口水樣中的線型烷基苯磺酸陰離子表面活性劑,并用HPLC-FLD和HPLC-API-MS 進行檢測。他們建立的SPME-HPLC-API-MS 方法的檢測限為0.5 ng/mL 。
Kelly 和Larroque 等[32 ] 比較了幾種商品萃取纖維對水溶液中酞酸二乙酯的萃取情況,實驗結果說明PDMS-DVB涂層的萃取****。他們采用乙腈靜態(tài)解析方法解析被纖維萃取的分析物,解析液被送入HPLC-UV 系統(tǒng)進行測定,方法的檢測限為1
ng/mL 。由于除草劑在農業(yè)中的廣泛使用,造成的污染問題不容忽視。一般除草劑具有較大的極性,其萃取應該使用極性較大的涂層纖維如CW-TPR等。Eisert 等[35 ] 使用50 μm CW-TPR 涂層纖維從稻田水樣中萃取了profoxidym,萃取于纖維上的分析物用甲醇靜態(tài)解析法解析后可用HPLC-UV 系統(tǒng)進行測定,該測定方法的檢測限為3.3 ng/mL 。Reyzer 等[36 ] 使用50μm CW-TPR 和65μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中的除草劑阿維菌素B1和伏蟻腙,并與HPLC-MS 結合建立了這兩種物質的分析方法,該方法的檢測限在0.1 —1.0 ng/mL 之間。Moder 等[37] 使用50μm CW-TPR 涂層纖維從土壤浸提液中萃取了幾種阿特拉津,并與HPLC-MS結合對該樣品進行了測定,該方法的檢測限在0.1 —50 ng/mL 之間。Eisert 和Pawliszyn 等[4 ] 則利用長60cm ,內徑0.25 mm的Omegawax 250 涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件與HPLC-UV 結合構成in-tubeSPME-HPLC-UV 分析系統(tǒng),萃取測定了水溶液中的6 種較強極性的苯基脲除草劑。殺蟲劑的萃取和測定是SPME-HPLC應用*多的領域之一[3 ,11 ,37 —41 ] 。如文獻[ 3 ,11 ,37 ,39 —41]涉及均為極性較大的氨基甲酸酯類殺蟲劑的SPME-HPLC 分析測定。文獻[ 3 ,11 ,40 ]利用in-tube SPME-HPLC-UV 萃取測定了水樣中的6 種氨基甲酸酯類殺蟲劑,由于測定對象氨基甲酸酯的極性較大,所以萃取時采用了極性較大的長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Omegawax 250
涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件。該方法萃取效率較一般商品萃取纖維高,因此靈敏度精密度均令人滿意,方法的檢測限在幾十個pg/mL到ng/mL之間。文獻[37 ,39 ,41 ]評價了幾種商品萃取纖維對氨基甲酸酯類物質的萃取情況,結果說明萃取效果較好的為CW-TPR 和PA涂層萃取纖維,而纖維上分析物的解析使用甲醇即可獲得,將該萃取方法與HPLC-MS結合,可獲得好的分析結果。該方法已經被用于環(huán)境水樣和土壤樣品中氨基甲酸酯類物質的測定。Salleh 等[38 ] 使用85μm PA
涂層商品纖維萃取了河水樣品中的有機磷殺蟲劑,并與HPLC-UV-DAD 結合,建立了河水樣品中這些物質的測定方法,該方法的檢測限在40—600 ng/mL 之間。Wu 等[41 ] 使用50 μm CW-TPR 和65 μm PDMS-DVB
涂層纖維萃取了湖水樣品中的羥基取代芳香化合物,對使用CW-TPR 的萃取,分析物的解析需要用靜態(tài)解析,而對于使用PDMS-DVB的萃取,分析物的解析則需要用動態(tài)解析。該方法的檢測限在0.66 —4.2 ng/mL 之間。Gbatu 等[13 ]
以正辛基**氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠技術制作得到了固相微萃取纖維。該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩(wěn)定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩(wěn)定地使用,也可在較強的酸性(pH= 0.3) 和堿性(pH= 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。該纖維可以成功地應用在SPME-HPLC 聯(lián)用體系中,并用于水溶液中有機砷、有機汞、有機錫等化合物的萃取。萃取于纖維上的分析物可用靜態(tài)法以流動相(乙腈+ 水,80 + 20)定量洗脫下來,*后用HPLC-UV 進行分離檢測。該方法對于三苯基砷、二苯基汞和**基苯基錫的檢測限分別為80、412和647μg/mL ,該結果優(yōu)于商品萃取纖維的分析表現(xiàn)。Mester 和Pawliszyn 等[43 ] 使用in-tube SPME-HPLC-ES-MS 分析系統(tǒng),分別考察了Supel-Q Plot 多孔DVB 聚合物涂層毛細管、Omegawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管和Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管對**基鉛和三乙基鉛的氯化物的萃取情況,實驗結果證明使用Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管時萃取****。作者認為原因是Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管具有羧基官能團,其與兩種分析物之間具有一定的離子交換作用,而Supel-Q Plot 多孔DVB聚合物和megawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管與分析物之間的作用則主要是較弱的疏水性作用。該方法可以在5 min 內完成一次測定,其對**基鉛和三乙基鉛的測定的檢測限分別為11.3 和12.6 ng/mL 之間。另外,關于使用SPME-HPLC 聯(lián)用技術萃取測定爆炸物[8 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等的研究也有少量報道。
2. SPME2HPLC 聯(lián)用技術在生物及食品樣品分析中的應用
生物樣品分析是SPME-HPLC
聯(lián)用技術應用較多的另一個重要領域。目前已經萃取測定過的分析對象主要有**、內源性物質及其有害性物質如農藥等。測定過的樣品大多數(shù)為尿樣[8 ,22 ,44 —51 ] ,也有少量血樣[8 , 50 ,52 ,53 ] 、植物樣[54 ] 、動物組織樣[55 ,56 ] 、水果樣[57 ] 、食品樣[58 ,59 ] 和藥品樣[60 —62 ] 等。
例如文獻[22 ,44 ,45 ]涉及的均是尿樣中苯[ 并]二氮類**的固相微萃取及測定。Mullett 和Pawl-iszyn 等[22 ]*近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠粘結在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取尿樣中苯[并]二氮類**,而不受蛋白質等大分子的影響。他們將該萃取方法與HPLC-UV 結合,直接萃取測定了人尿樣中五種苯[并]二氮類類**。而Jinno 等[44 ] 和Aresta 等[45 ] 則分別利用85μm PA 和60μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了尿樣中的苯[并]二氮類**,被萃取于纖維上的分析物的解析則均使用乙腈來進行。他們將建立的固相微萃取方法分別與HPLC-MS 和HPLC-UV 結合,測定了尿樣中的目標分析物,該測定方法的檢測限為幾個ng/mL 。Van Hout 等[46 ] 使用100μm
PDMS涂層纖維萃取了尿樣中**利多卡因,分析物的解析均采用以乙腈為主的流動相的靜態(tài)解析,*后的分離測定則分別采用了HPLC-UV/DAD 和HPLC-MS ,他們獲得的檢測限分別為25 和0.4 ng/mL 。McCoo-eye 等[47 ] 使用100μm PDMS
涂層纖維萃取了尿樣中**安菲他明、甲基安菲他明及其衍生物,萃取于纖維上的分析物則采用0.25 mmol/L的醋酸銨的甲醇溶液在自己設計的3.0μL 解析室中來進行。他們將該萃取方法與HPLC-MS結合,對尿樣中的目標分析物進行了測定,方法的檢測限在0.2 —7.5 ng/mL 之間。Satterfield 等[48 ] 使用50μm CW/TPR 涂層纖維萃取了尿樣中的染料木黃酮和黃[ 豆]苷元,被萃取的分析物的解析使用甲醇和水的混合物(55 + 45) 來用動態(tài)方法來完成,分析檢測則使用HPLC-MS 進行,該方法的檢測限為pg/mL 。Saito 等[49 ] 采用了改進的in-tube
固相微萃取-液相色譜聯(lián)用技術的原理、特點、發(fā)展現(xiàn)狀
SPME 技術與微柱液相色譜結合萃取測定了尿樣中的幾種抗抑郁**。他們在一聚二甲基硅氧烷涂層毛細管中插入一根同樣長度的內徑為0.20 mm 不銹鋼絲,用此元件構成萃取器件,并與微柱液相色譜聯(lián)用,使用UV檢測器進行???測,建立了這幾種抗抑郁**的萃取測定方法。這種方法等于在體積不變的情況下,增大了萃取的接觸面積,提高了萃取效率和解析效率,也有利于節(jié)約有機溶劑。Wu 等[50 ] 用化學氧化法在長60 cm ,內徑0.25 mm 的石英毛細管內壁沉積一聚吡咯涂層,并用此毛細管構成的in-tube SPME系統(tǒng)萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑。他們將此萃取體系與HPLC-ESI-MS 聯(lián)用,建立了測定這些物質的分析方法,與商品的Omegawax 250 氣譜毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對分析物的萃取效果更好,因而該測定方法具有更低的檢測限(檢測限小于0.1 ng/mL) 。Kataoka 和Pawliszyn 等[51 ] 利用in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統(tǒng)萃取并測定了尿樣中的***、*****及其它們的衍生物。利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定血液樣品的研究也有少量報道。如Kataoka 等[8 ] 利用Omegawax250 氣譜毛細管構成in-tube SPME 系統(tǒng)萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑,并用HPLC-ESI-MS 進行了測定,方法的檢測限在0.1 —1.2 ng/mL 之間。Yuan等[52 ] 利用長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Supelco2Q Plot毛細管作為萃取器件,構建了in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統(tǒng),利用此系統(tǒng)同時測定了血清樣品中7 種苯[并]二氮類**。Queiroz 等[53 ] 利用50μmCWPTPR 涂層纖維萃取了血漿樣品中的**Lam-otrigine ,萃取于纖維上的分析物可以用流動相解析后,用HPLC-UV 進行測定,該方法的定量限在50 —1 000 ng/mL 之間。Jaillais 等[54 ] 首先將Allium 植物切細、磨碎,將該樣品盛于一置于液氮上的燒瓶中,接上真空泵,則樣品中的揮發(fā)性物質和一些水分就可以在冷凍狀態(tài)下被收集起來;再使冷凍物慢慢升溫至剛剛融化,將其轉入一2mL 固相微萃取瓶中; 插入50 μm CW/TPR涂層纖維進行頂空固相微萃取,萃取一定時間后就可進行HPLC-UV 測定。該分析方法的一個特點是使用的樣品量較少。
利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定動物組織樣品的研究也有報道。Mullett 等[55 ] 利用聚吡咯涂層構成的in-tube SPME-HPLC-UV 分析系統(tǒng)萃取測定了實驗鼠肝臟中的幾種N2亞硝胺物質。該方法簡化了這類物質的測定過程,具有一定的應用價值。Auger等[56 ]以50μm CW/TPR 涂層纖維萃取了實驗鼠大腦組織提取液中的多巴胺和52羥基色胺,并用高效液相色譜-電化學檢測進行了測定,結果表明該方法有很好的選擇性和靈敏度。Falqui-Cao 等[57] 利用SPME-HPLC 系統(tǒng)分析測定了水果中的農藥殘留。他們以60μm PDMS/DVB 為萃取纖維,以HPLC-UV/DAD 為分離檢測手段,分析了草莓中的除草劑殘留,該方法的檢測限在ng/g 濃度級。Zambonin 等[58 ] 用50 μm CW/TPR 作為萃取纖維,以HPLC-UV/DAD 為分離檢測手段,分析測定了奶酪中的圓弧偶氮酸,該方法的檢測限為7 ng/mL 。他們[59]還用同樣的萃取纖維和儀器測定了奶酪中的麥考酚酸,方法的檢測限在為ng/mL 。Kataoka 等[60] 使用in-tube-SPME-HPLC-ESI-MS聯(lián)用方法測定了藥片中的雷尼替丁。
四、SPME-HPLC 聯(lián)用技術發(fā)展展望
綜上所述,SPME-HPLC
聯(lián)用技術作為一種將樣品前處理與分離檢測結合為一體的新型分析技術已經獲得了一定的發(fā)展,其具有的優(yōu)點主要是方便快速、節(jié)約樣品溶液和溶劑、易于實現(xiàn)自動化、人為誤差小、分析精密度好;更由于采用了HPLC作為分離檢測手段,可在一定程度上克服SPME-GC 的不足,可以用在極性較大的**和環(huán)境污染物質的萃取測定。由于SPME-HPLC聯(lián)用技術的這些突出優(yōu)點,自其出現(xiàn)以來就引起人們極大的興趣,并獲得了一定的發(fā)展。但固相萃取也仍然存在某些不足,有待于
進一步發(fā)展完善,如:其應用范圍還不夠廣泛;結果的可靠性有待進一步提高,還不能作為標準方法為人們接受;商品纖維的涂層種類仍然十分有限,纖維涂層易于發(fā)生溶脹脫落,因而其壽命較短;萃取的富集倍數(shù)和選擇性仍有待進一步提高等等。
應繼續(xù)開展SPME-HPLC 聯(lián)用技術的應用研究,擴大該方法測定的化合物和樣品范圍,提高方法的可靠性,爭取人們在更大程度上對該方法的接受。我們認為,應加強對涂層材料的研究,提高纖維涂層的萃取容量,改善富集倍數(shù)和測定的靈敏度;開展對如分子印跡、**親和等具有一定分子識別能力的特殊涂層材料研究,以期提高萃取的選擇性;進一步提高纖維的耐用性,延長使用壽命;加強對新的聯(lián)用技術如SPME-CE和SPME-μHPLC 等的研究;加強與其他的新型的樣品前處理方法如超臨界流體萃取,尤其是超臨界水或過熱水萃取的聯(lián)用研究,提高測定靈敏度;繼續(xù)研究發(fā)展廣譜通用型固定微萃取涂層材料,爭取研究出可以同時對酸性、堿性和中性組分進行有效萃取的涂層纖維。
經過分析工作者不斷地努力,SPME-HPLC 聯(lián)用技術必將獲得更大的發(fā)展,必將成為環(huán)境監(jiān)測、食品監(jiān)測和醫(yī)藥檢測的有力手段。
公安機關備案號：
