联用技术的应用情况作一简单的介绍。
SPME-HPLC 联用技术在环境样品分析中的应用
环境样品分析是SPME-HPLC 联用技术最早也是应用最多的领域。目前SPME-HPLC 联用技术测定的物质主要包括多环芳烃[2 ,6 ,14 ,23 ,24 ] 、酚类化合物[25 —27 ] 、芳胺化合物[28 ,29 ] 、表面活性剂[21 ,30 ,31 ] 、酞酸酯[32 —34 ] 、除草剂[4 ,35 —37 ] 、杀虫剂[3 , 11 ,37 —41 ] 、羟基取代芳香化合物[42 ] 、爆炸物[8 ] 、金属有机化合物[13 ,43 ] 和无机离子[15 ,18 ] 等,测定过的样品主要为水样,包括河水、池塘水、湖水、废水、稻田水和土壤浸提液等,也测定过污泥样品。多环芳烃是最令人关注的一类持久性污染物,关于它们的SPME-HPLC 联用技术测定已有多篇文献报道。例如文献[ 2 ,23 ,24 ]均使用PDMS涂层的萃取纤维研究了环境水样中多环芳烃的萃取情况。他们的实验结果表明该萃取纤维能够很好地萃取环境水样中的这类化合物,该萃取方法与HPLC-UV-DAD和HPLC-FLD 等分析检测手段相结合,可取得对这类化合物的灵敏、简单、快速的测定。文献[15 ]使用电化学聚合方法分别制得聚吡咯和聚N2苯基吡咯涂层毛细管,然后与HPLC 组成in-tube SPME-HPLC 分析系统,并考察该系统对16 种多环芳烃的萃取测定情况,结果发现,该涂层纤维对16 种多环芳烃的萃取情况好于Host 、Omeg、SPB21、SPB25 等涂层的毛细管的萃取情况,而且发现随着多环芳烃分子的增大, 萃取效率逐渐提高。文献[6 ]则将PDMS 涂层纤维固相微萃取与胶束电动毛细管电泳相结合萃取测定了水样中的多环芳烃,方法的检测限在8 —75 ngPmL 之间。酚类化合物是另一类人们关注的污染物,其中有些酚类物质如辛基酚、壬基酚和双酚A 等为内分泌干扰物,因此这类物质的测定具有重要的环境意义。Sarrion 等人[26 ] 比较了3 种商品萃取纤维50μmCW-TPR、60μm PDMS-DVB、85μm PA 分别对几种氯酚的萃取情况,结果发现,50μm CW-TPR 萃取纤维的分析表现最好。他们还将该固相微萃取体系与高效液相色谱2电化学检测器结合,测定了环境水样中这几种氯酚物质的浓度。该方法快速方便,灵敏度高,对几种氯酚物质的检测限在3—8 ngPmL 之间。Gonzalez-Toledo 等人[25 ] 评价了两种商品萃取纤维CW-TPR 和PDMS-DVB 对几种烷基酚、氯酚和硝基酚的萃取性能,并将该体系与LC-DAD 结合,建立了这些物质的简单快速的分析方法。虽然CW-TPR的萃取性能优于PDMS-DVB ,但其对这些酚类物质的萃取率仍然相对较低,萃取回收率在1% —16%之间,但对好多环境水样来说,该回收率仍然可以保证对水样中这些物质的准确测定。
Wu 和Huang 等人[28 ] 利用SPME-HPLC-UV 联用系统, 较详细地考察了CW-TPR、CW-DVB、PDMS-DVB和PA
4 种涂层纤维对环境水样中6种芳香胺的萃取性能,研究结果表明萃取效果以PDMS-DVB涂层纤维为最好,该方法对这几种化合物的检测限在ngPmL
浓度级。
各种表面活性剂在工业和民用中的广泛使用已经引起了严重的环境污染问题,SPME-HPLC
联用系统在该类物质的环境检测中必将发挥重要作用。Boyd2Boland 和Pawliszyn 等人[21 ] 使用CW-TPR和CW-DVB 涂层萃取纤维萃取了污泥浆液中的烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂。研究结果说,CW-TPR涂层的萃取效果更好。他们将该萃取方法与HPLC-UV 系统联用,建立的分析方法的线性范围在0.1 —100 mg/L 之间,检测限在ng/mL 浓度级。Aranda 等[30 ] 用PDMS-DVB 涂层纤维萃取了水样中Brij 56非离子表面活性剂,再将萃取了分析物的纤维插入已经充满衍生试剂和催化剂的解析室中进行在线衍生,衍生完全后,开启色谱泵将分析物的荧光衍生物送入HPLC-FLD进行分析检测,该方法的检测限为0.1mg/L 。Ceglarek 等[31 ] 使用CW-TPR涂层纤维和直接浸入法萃取了城市污水处理厂的进口和出口水样中的线型烷基苯磺酸阴离子表面活性剂,并用HPLC-FLD和HPLC-API-MS 进行检测。他们建立的SPME-HPLC-API-MS 方法的检测限为0.5 ng/mL 。
Kelly 和Larroque 等[32 ] 比较了几种商品萃取纤维对水溶液中酞酸二乙酯的萃取情况,实验结果说明PDMS-DVB涂层的萃取效果最好。他们采用乙腈静态解析方法解析被纤维萃取的分析物,解析液被送入HPLC-UV 系统进行测定,方法的检测限为1ng/mL 。由于除草剂在农业中的广泛使用,造成的污染问题不容忽视。一般除草剂具有较大的极性,其萃取应该使用极性较大的涂层纤维如CW-TPR等。Eisert 等[35 ] 使用50 μm CW-TPR 涂层纤维从稻田水样中萃取了profoxidym,萃取于纤维上的分析物用甲醇静态解析法解析后可用HPLC-UV 系统进行测定,该测定方法的检测限为3.3 ng/mL 。Reyzer 等[36 ] 使用50μm CW-TPR 和65μm PDMS-DVB 涂层纤维萃取了水样中的除草剂阿维菌素B1和伏蚁腙,并与HPLC-MS 结合建立了这两种物质的分析方法,该方法的检测限在0.1 —1.0 ng/mL 之间。
Moder 等[37] 使用50μm CW-TPR 涂层纤维从土壤浸提液中萃取了几种阿特拉津,并与HPLC-MS结合对该样品进行了测定,该方法的检测限在0.1 —50 ng/mL 之间。Eisert 和Pawliszyn 等[4 ] 则利用长60cm ,内径0.25 mm的Omegawax 250 涂层气相色谱毛细管作为萃取元件与HPLC-UV 结合构成in-tubeSPME-HPLC-UV 分析系统,萃取测定了水溶液中的6 种较强极性的苯基脲除草剂。杀虫剂的萃取和测定是SPME-HPLC应用最多的领域之一[3 ,11 ,37 —41 ] 。如文献[ 3 ,11 ,37 ,39 —41]涉及均为极性较大的氨基甲酸酯类杀虫剂的SPME-HPLC 分析测定。文献[ 3 ,11 ,40 ]利用in-tube SPME-HPLC-UV 萃取测定了水样中的6 种氨基甲酸酯类杀虫剂,由于测定对象氨基甲酸酯的极性较大,所以萃取时采用了极性较大的长60 cm ,内径0. 25 mm 的Omegawax 250 涂层气相色谱毛细管作为萃取元件。该方法萃取效率较一般商品萃取纤维高,因此灵敏度精密度均令人满意,方法的检测限在几十个pg/mL到ng/mL之间。文献[37 ,39 ,41 ]评价了几种商品萃取纤维对氨基甲酸酯类物质的萃取情况,结果说明萃取效果较好的为CW-TPR 和PA涂层萃取纤维,而纤维上分析物的解析使用甲醇即可获得,将该萃取方法与HPLC-MS结合,可获得好的分析结果。该方法已经被用于环境水样和土壤样品中氨基甲酸酯类物质的测定。Salleh 等[38 ] 使用85μm PA 涂层商品纤维萃取了河水样品中的有机磷杀虫剂,并与HPLC-UV-DAD 结合,建立了河水样品中这些物质的测定方法,该方法的检测限在40—600 ng/mL 之间。Wu 等[41 ] 使用50 μm CW-TPR 和65 μm PDMS-DVB 涂层纤维萃取了湖水样品中的羟基取代芳香化合物,对使用CW-TPR 的萃取,分析物的解析需要用静态解析,而对于使用PDMS-DVB的萃取,分析物的解析则需要用动态解析。该方法的检测限在0.66 —4.2 ng/mL 之间。Gbatu 等[13 ]以正辛基三甲氧基硅烷为涂层物质,用溶胶-凝胶技术制作得到了固相微萃取纤维。该纤维中涂层与纤维基体之间为化学键结合,所以稳定性极好,可在二甲苯、二氯甲烷等有机溶剂中稳定地使用,也可在较强的酸性(pH= 0.3) 和碱性(pH= 13) 溶液中使用,这是商品固相微萃取纤维所无法比拟的。该纤维可以成功地应用在SPME-HPLC 联用体系中,并用于水溶液中有机砷、有机汞、有机锡等化合物的萃取。萃取于纤维上的分析物可用静态法以流动相(乙腈+ 水,80 + 20)定量洗脱下来,最后用HPLC-UV 进行分离检测。该方法对于三苯基砷、二苯基汞和三甲基苯基锡的检测限分别为80、412和647μg/mL ,该结果优于商品萃取纤维的分析表现。Mester 和Pawliszyn 等[43 ] 使用in-tube SPME-HPLC-ES-MS 分析系统,分别考察了Supel-Q Plot 多孔DVB 聚合物涂层毛细管、Omegawax 250 键合聚乙二醇涂层毛细管和Nukol型硝基对苯二酸修饰的聚乙二醇涂层毛细管对三甲基铅和三乙基铅的氯化物的萃取情况,实验结果证明使用Nukol型硝基对苯二酸修饰的聚乙二醇涂层毛细管时萃取效果最好。作者认为原因是Nukol型硝基对苯二酸修饰的聚乙二醇涂层毛细管具有羧基官能团,其与两种分析物之间具有一定的离子交换作用,而Supel-Q Plot 多孔DVB聚合物和megawax 250 键合聚乙二醇涂层毛细管与分析物之间的作用则主要是较弱的疏水性作用。该方法可以在5 min 内完成一次测定,其对三甲基铅和三乙基铅的测定的检测限分别为11.3 和12.6 ng/mL 之间。另外,关于使用SPME-HPLC 联用技术萃取测定爆炸物[8 ] 和无机离子[15 ,18 ] 等的研究也有少量报道。
2. SPME2HPLC 联用技术在生物及食品样品分析中的应用
生物样品分析是SPME-HPLC
联用技术应用较多的另一个重要领域。目前已经萃取测定过的分析对象主要有药物、内源性物质及其有害性物质如农药等。测定过的样品大多数为尿样[8 ,22 ,44 —51 ] ,也有少量血样[8 , 50 ,52 ,53 ] 、植物样[54 ] 、动物组织样[55 ,56 ] 、水果样[57 ] 、食品样[58 ,59 ] 和药品样[60 —62 ] 等。
例如文献[22 ,44 ,45 ]涉及的均是尿样中苯[ 并]二氮类药物的固相微萃取及测定。Mullett 和Pawl-iszyn 等[22 ]最近研制了新颖的具有生物相容性的限进介质填料涂层固相微萃取纤维。他们将具有生物相容性的限进介质填料烷基二醇硅胶粘结在石英纤维表面,从而制成萃取纤维。此纤维具有良好的生物相容性,可以直接萃取尿样中苯[并]二氮类药物,而不受蛋白质等大分子的影响。他们将该萃取方法与HPLC-UV 结合,直接萃取测定了人尿样中五种苯[并]二氮类类药物。而Jinno 等[44 ] 和Aresta 等[45 ] 则分别利用85μm PA 和60μm PDMS-DVB 涂层纤维萃取了尿样中的苯[并]二氮类药物,被萃取于纤维上的分析物的解析则均使用乙腈来进行。他们将建立的固相微萃取方法分别与HPLC-MS 和HPLC-UV 结合,测定了尿样中的目标分析物,该测定方法的检测限为几个ng/mL 。Van Hout 等[46 ] 使用100μmPDMS涂层纤维萃取了尿样中药物利多卡因,分析物的解析均采用以乙腈为主的流动相的静态解析,最后的分离测定则分别采用了HPLC-UV/DAD 和HPLC-MS ,他们获得的检测限分别为25 和0.4 ng/mL 。McCoo-eye 等[47 ] 使用100μm PDMS 涂层纤维萃取了尿样中药物安菲他明、甲基安菲他明及其衍生物,萃取于纤维上的分析物则采用0.25 mmol/L的醋酸铵的甲醇溶液在自己设计的3.0μL 解析室中来进行。他们将该萃取方法与HPLC-MS结合,对尿样中的目标分析物进行了测定,方法的检测限在0.2 —7.5 ng/mL 之间。Satterfield 等[48 ] 使用50μm CW/TPR 涂层纤维萃取了尿样中的染料木黄酮和黄[ 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) 来用动态方法来完成,分析检测则使用HPLC-MS 进行,该方法的检测限为pg/mL 。Saito 等[49 ] 采用了改进的in-tubeSPME 技术与微柱液相色谱结合萃取测定了尿样中的几种抗抑郁药物。他们在一聚二甲基硅氧烷涂层毛细管中插入一根同样长度的内径为0.20 mm 不锈钢丝,用此元件构成萃取器件,并与微柱液相色谱联用,使用UV检测器进行检测,建立了这几种抗抑郁药物的萃取测定方法。这种方法等于在体积不变的情况下,增大了萃取的接触面积,提高了萃取效率和解析效率,也有利于节约有机溶剂。Wu 等[50 ] 用化学氧化法在长60 cm ,内径0.25 mm 的石英毛细管内壁沉积一聚吡咯涂层,并用此毛细管构成的in-tube SPME系统萃取了尿样和血清样中的β2阻滞剂。他们将此萃取体系与HPLC-ESI-MS 联用,建立了测定这些物质的分析方法,与商品的Omegawax 250 气谱毛细管相比,该聚吡咯涂层毛细管对分析物的萃取效果更好,因而该测定方法具有更低的检测限(检测限小于0.1 ng/mL) 。Kataoka 和Pawliszyn 等[51 ] 利用in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系统萃取并测定了尿样中的苯丙胺、甲基苯丙胺及其它们的衍生物。利用SPME-HPLC 系统分析测定血液样品的研究也有少量报道。如Kataoka 等[8 ] 利用Omegawax250 气谱毛细管构成in-tube SPME 系统萃取了尿样和血清样中的β2阻滞剂,并用HPLC-ESI-MS 进行了测定,方法的检测限在0.1 —1.2 ng/mL 之间。Yuan等[52 ] 利用长60 cm ,内径0. 25 mm 的Supelco2Q Plot毛细管作为萃取器件,构建了in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系统,利用此系统同时测定了血清样品中7 种苯[并]二氮类药物。Queiroz 等[53 ] 利用50μmCWPTPR 涂层纤维萃取了血浆样品中的药物Lam-otrigine ,萃取于纤维上的分析物可以用流动相解析后,用HPLC-UV 进行测定,该方法的定量限在50 —1 000 ng/mL 之间。Jaillais 等[54 ] 首先将Allium 植物切细、磨碎,将该样品盛于一置于液氮上的烧瓶中,接上真空泵,则样品中的挥发性物质和一些水分就可以在冷冻状态下被收集起来;再使冷冻物慢慢升温至刚刚融化,将其转入一2mL 固相微萃取瓶中; 插入50 μm CW/TPR涂层纤维进行顶空固相微萃取,萃取一定时间后就可进行HPLC-UV 测定。该分析方法的一个特点是使用的样品量较少。
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