固相萃取及其在食品分析中的应用·综述· 在食品分析中, 对被测样品的预处理是极为重要的一个 步骤。目前, 我国食品分析预处理普遍应用的萃取分离方法 还是液液萃取、气液萃取、索氏抽提、振荡提取、超声波等传 统技术, 上述方法具有不同的特点, 可以解决一定样品的预 处理问题, 但存在不同程度的局限性, 如样品需求量大、步骤 繁琐、萃取时间长、有机溶剂消耗大、分离效率低等。固相萃 取装置( Solid Phase Extraction, SPE) 技术自七十年代后期问世以 来, 由于其溶剂使用量少、操作简单、选择性高、重现性好, 已 发展成为分离和浓缩各种样品中痕量分析物质的一种强有 力的工具[1],广泛应用于食品检验、环境监测、医药卫生、生物 化学等[2～5]领域。在食品分析应用中显示良好的发展前景。 1 固相萃取技术的基本原理 固相萃取分离模式与液相色谱相同, 可看作一个简单色 谱过程[6]。固相萃取利用固体吸附剂将液体样品中的目标化 合物吸附, 与样品基体和干扰化合物分离, 然后再用洗脱液 洗脱, 或加热解吸附达到分离和富集目标化合物的目的。 2 固相萃取的简要过程 典型的离线固相萃取一般分为活化吸附剂、上样、洗涤 和洗脱四个步骤。在萃取样品之前要用适当的溶剂淋洗固相 萃取柱, 以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标化合物的干 扰, 激活固定相表面的活性基团的活性。活化通常采用两个 步骤, 先用洗脱能力较强的溶剂洗脱去柱中残存的干扰物, 激活固定相; 再用洗脱能力较弱的溶剂淋洗柱子, 以使其与 上样溶剂匹配[7]。上样: 将液态或溶解后的固态样品倒入活化 后的固相萃取柱中。洗涤和洗脱: 在样品进入吸附剂、目标化 合物被吸附后, 可先用较弱的溶剂将弱保留干扰化合物洗 掉, 然后再用较强的溶剂将目标化合物洗脱下来, 加以收集。 3 固相萃取柱的类型 常用的固相萃取柱的类型有极性柱、非极性柱、阳离子 交换柱、阴离子交换柱、共价型柱等。极性柱: CN、NH、PSA、 COH、Si 等, 非极性柱: C18、C8、C2、CH、CN、pH 等, 阳离子交换 柱: SCX、PRS、CBA 等, 阴离子交换柱: SAX、PSA、NH2 等, 共 价型柱: PBA 等。根据目标化合物性质和样品类型选择合适 的固相萃取柱和淋洗剂。 4 固相萃取柱的影响因素 影响固相萃取效果的主要因素有: 吸附剂类型及用量、 水样体积、洗脱剂类型等。尽量选择与目标化合物极性相似 的吸附剂, 正相吸附剂保留极性有机物, 反相吸附剂保留非 极性有机物或弱极性有机物, 阴离子交换树脂则适用于离子 型的有机物。洗脱剂体积应以淋洗完全为前提, 体积最小的 为最佳[8]。样液中pH 值也影响吸附效率[9]。在吸附剂和洗脱剂 选定条件下, 回收率随吸附剂量增大而提高; 水样流速对回 收率的影响不明显[10]。 5 固相萃取技术在食品分析中的运用 5.1 固相萃取技术与气相色谱法联用 文献[11]报道了将固相萃取技术应用于分析粮食中的五氯 硝基苯残留净化上。使用的固相萃取柱是PT- 硅镁吸附剂预 处理小柱, 并将固相萃取技术与传统的液液萃取进行了比 较。结果表明固相萃取净化技术大大优于液液萃取的净化方 式, 所用试剂少( 固相萃取7ml,液液萃取48ml) 、节省时间( 固 相萃取1min,液液萃取30min) , 与气相色谱法联用测定了粮 食中的五氯硝基苯残留量, 最低检出限为5×19- 9mg。龙苏等 [12]采用活性碳柱净化样品, 建立了固相萃取微量化学法气相 色谱同时测定大米中甲胺磷、敌敌畏、乐果多种有机磷农药 残留量方法, 所拟方法线性关系与回收率良好, 色谱峰形稳 定, 精密度及准确度较高, 操作简便、有较强的实用性。苏少 明[13] 取C18 小柱置于DL- 1 型固相萃取器将样品净化, 用 GC/NPD 法分析水中的毒鼠强, 其定性及定量结果与液液萃 取GC/MS 法相符。张晓晖[14]选用农残专用ENVI- Florisil 小 柱,其填料为硅酸镁, 对极性化合物和农药选择性较好, 吸附 萃取水中的六六六和滴滴涕, 并用气相色谱法进行测定, 最 低检出浓度为0.018μg/L~0.16μg/L, 相对标准偏差为1.4% ~5.6%。质谱仪因其对待测物质有良好的定性作用, 常与气相 色谱仪联用对有机物进行定性和定量分析。目前文献报道 SPE- GC-MS 法应用较多。Angelica 等[15] 使用聚苯乙烯- 二乙 烯基苯( PS- DVB) 固相萃取材料AccuBondⅡENV 小柱将饮 用水中酚类化合物萃取出来, 结合气相色谱- 质谱分析了水 中痕量( 10μg/L) 酚类化合物。回收率超过90%, CV 小于 5%。此前处理方法大大缩短了干燥时间( 目前只用2min, 与 过去20min 相比) 。Angelica 等还认为对于极性较大的化合 物, 高分子树脂如聚苯乙烯- 二乙烯基苯本底特别低, 比常 用的十八烷基和类似的硅胶基体的固相萃取吸附剂好。林佶 等[16]固相萃取GC/MS 定性定量分析了中毒药酒中的马钱子 碱, 检出限39ng, 平均回收率93.2%。SPE 法提取生物碱, 使 用样品量少, 只需1～2ml 即可, 提取效率高, 洗脱液样品量 少, 只需1～2ml。刘宜孜等[7]对蜜蜂样品的净化和富集方法进 行了系统研究, 发现不同浓度的氯霉素在硅胶柱和C18 柱上 的回收率90%以上, 结合气相色谱- 质谱法测定了蜂蜜中的 氯霉素残留量, 最低检出浓度为0.139μg/kg, 相对标准偏差 固相萃取及其在食品分析中的应用 宋迎春谭洪涛综述胡国良审校 中图分类号R155.5 文献标识码C 文章编号1008- 0023(2005)06- 0583- 03 作者单位: 330029 南昌, 江西省疾病预防控制中心 ·583· Jiangxi J. Med Lab Sci.December 2005, Vol 23, No6 为7.2%~18.2%。 5.2 固相萃取技术与液相色谱法联用 鲁杰等[8]采用固相萃取作为前处理手段, 固相萃取柱是 Oasis HLB 3cc, 结合高效液相色谱法测定片剂、胶囊、维生素 泡腾片等保健食品中维生素B12, 最低检出浓度为0.2mg/kg, 线性范围在0.334～167μg/L 之间。康莉等[9]报道了固相萃取 - 高效液相色谱法测定肉中盐酸克伦特罗, 方法检出限 1.7ng, CV 值为1.37%( 低浓度) 和0.76%( 高浓度) , 回收率 81.0%～91.4%。刘亚风等[17]使用Waters Oasis HLB 固相萃取 柱对样品溶液进行净化, HPLC 法检测肉制品中纳他霉素残 留量, 方法检出限0.05mg/kg, 精密度(CV)为0.48%～2.50%, 回收率86.0%～95.7%。杨方等[18]高效液相色谱法检测动物 性食品中甲苯咪唑残留, 采用NH2 SPE 柱净化样品, 小柱的 填充物为键合了氨基的无定形硅胶, 洗脱剂是甲醇和甲酸, 洗脱效率可达95.1%, 灵敏度高, 方法检出限0.4ng。林海丹等 [7]对动物源性食品中四种磺胺类药物残留用高效液相色谱法 测定, 样品前处理采用液液分配与固相萃取技术相结合, 固 相萃取柱是Waters Oasis HLB ( 二乙烯基苯- N- 乙烯基吡咯 烷酮共聚物) , 确保测定时无样品基体干扰, 方法检出限 0.010×10- 6～0.020×10- 6(w), 回收率71%～83%。杨亚玲等 [20]研究了固相萃取富集和预分离, 高效液相色谱法测定枸杞 中的七种类胡萝卜素的方法。固相萃取柱是Waters Xterra TM RP18 , 洗脱剂是四氢呋喃, 回收率高( 95%~103%) , 检出限在 25～40ng/ml 之间。林维宣等[21]研究了高效液相色谱法测定大 米氨基甲酸酯农药残留量, 他们用florisil 和C18 双柱固相萃 取净化柱双柱净化样品, 简化了净化操作, 提高了检测灵敏 度, 检测低限(mg/kg) 分别为:杀线威0.005、灭多威0.01、涕灭 威0.005、抗芽威0.005、残杀威0.0025、苯恶威0.0025、西维 因0.005、仲丁威0.01, 回收率均在80%以上。罗晓燕等[22]成 功地进行了SPE- HPLC 法同时测定水产品中氯霉素等四种 抗生素残留的研究, 经过ZORBAX SPE C18 柱纯化并浓缩的 样品, 杂质峰较少, 灵敏度也提高了10 倍, 回收率93%～ 101%。严浩英等[23]采用Sep- Pak C18 柱进行样品净化浓缩, 再 由高效液相色谱法测定全小麦和面粉中麦草灵除草剂残留 量, 检出限0.05mg/kg, 回收率84.5%～92.4%。贾薇等[24]用 C18 微型净化富集柱将牛奶中4 种四环素类药物进行萃取净 化, 对洗脱剂进行了优化, 并用液相色谱- 质谱联用法测定 药物残留量, 结果牛奶中四环素、土霉素及美他环素的检出 限可达0.05μg/L, 金霉素的检出限0.1μg/L, 回收率均在 90%以上。文献[25]建立了HPLC 法测定染色虾米中碱性玫瑰 精的方法, 通过SPE - HLB 柱固相萃取净化和富集提取液中 的碱性玫瑰精, 达到了较高的灵敏度, 最低检出限2μg/kg, 平均回收率84.92%。林海丹等[26]用碱性乙酸乙酯提取乳粉 中苯骈咪唑类药物残留, Waters Oasis HLB 固相萃取柱净化, HPLC 法测定, 方法检出限0.020mg/kg, 回收率71%～90%。 陈玲等[27] 所建立的水中痕量丙烯酰胺的活性炭固相萃取及 HPLC 分析法操作简便, 也满足WHO 0.5μg/L 的控制要求。 5.3 固相萃取技术与其他方法联用 固相萃取除与色谱仪联用外, 还可与其他仪器方法联用 用于化合物分析。李力更等[28]针对待测组分难吸附( 极性较大 的苷) , 干扰杂质( 极性较小的苷元和其他杂质) 易吸附而采 用C18- SPE 进行测试前预处理, 达到去除杂质的目的, 成功 地用分光光度法测定了药槐米中芦丁含量, 回收率高达 99.98%。文献[29]报道了用Waters Porapak Sep- Park 固相萃取 小柱萃取铜离子与试剂生成的络合物, 实现了样品中痕量铜 的高倍数富集, 光度法测定饮用水中的铜, 检出限可达 0.5μg/L。严芳芳[30]采用C18 Cartaidge 进行固相萃取, 有效地 除去干扰测定的蔗糖, 比色法测定了健之宝口服液中绞股蓝 总皂苷的含量, 准确度高, 平均回收率99.5%。杨元等[31]采 用阳离子交换树脂LC- SCX 小柱( 带有磺酸基功能团) 固相 萃取水中痕量铍、镉、铅离子, ICP- AES 检测, 灵敏度得到极 大提高, 检出限达到铍1.4ng/L、镉5.5ng/L、铅49ng/L。郭梅 等[32]研究了亚临界水萃取- 固相萃取联用技术萃取样品中有 机氯农药, 以活性炭纤维作为固相萃取剂, 对亚临界水萃取 物进行净化处理, 六氯环已烷(HCH) 的四种异构体萃取回收 率在70%～95%之间。 6 存在的问题及展望 固相萃取技术是一种具有广泛应用前景的样品预处理 技术, 已取得了较好的应用效果。在广大科技工作者的努力 下, 新型吸附剂不断出现, 应用范围也在不断增加, 但还不能 完全满足实际需要, 应用范围有待拓宽。目前测定的项目主 要为有机物, 无机物测定的报道很少。在固相萃取基础上发 展起来的固相微萃取(SPME), 具有经济、简便、省时、省力无 需溶剂等特点, 近年来广泛用于食品中挥发性或半挥发性化 合物的研究, 因此发展高选择、高效的吸附剂, 拓宽样品的应 用范围是固相萃取技术方法研究的重要方向。SPE 与多种仪 器在线联用以及与分析技术结合也有待我们进行更多的研 究开发及推广工作。 参考文献 [1] Thurman E M, Mills MS. 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