1.索氏提取法(自動索式提取)
索氏提取法是一種經典萃取方法,在當前農藥殘留分析的樣品製備中仍有著廣泛的應用。美國環保署(EPA)將其作為萃取有機物的標準方法之一(EPA3540C);國(guo)標(biao)方(fang)法(fa)中(zhong)也(ye)用(yong)使(shi)用(yong)索(suo)式(shi)提(ti)取(qu)法(fa)作(zuo)為(wei)提(ti)取(qu)方(fang)法(fa)。由(you)於(yu)是(shi)經(jing)典(dian)的(de)提(ti)取(qu)方(fang)法(fa),其(qi)它(ta)樣(yang)品(pin)製(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)一(yi)般(ban)都(dou)與(yu)其(qi)對(dui)比(bi),用(yong)於(yu)評(ping)估(gu)方(fang)法(fa)的(de)提(ti)取(qu)效(xiao)率(lv)。索(suo)氏(shi)提(ti)取(qu)方(fang)法(fa)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)不(bu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)特(te)殊(shu)的(de)儀(yi)器(qi)設(she)備(bei)、且操作方法簡單易行,很多實驗室都可以得以實現、使用成本較低。主要的缺點是溶劑消耗量大、耗時也較長、需冷凝水等。
索suo氏shi提ti取qu中zhong玻bo璃li材cai質zhi的de脂zhi肪fang提ti取qu器qi是shi比bi較jiao容rong易yi損sun壞huai的de玻bo璃li器qi皿min之zhi一yi,尤you其qi是shi提ti取qu器qi外wai壁bi的de虹hong吸xi回hui流liu管guan很hen容rong易yi破po損sun,在zai實shi驗yan操cao作zuo中zhong應ying小xiao心xin謹jin慎shen一yi些xie;
決定索氏提取效率的因素除了提取溶劑之外,還有就是提取溶劑的回流次數(在某種程度上可以說是提取時間),一般實驗室中使用的水浴鍋溫度分布不是很均勻、提取用的圓底燒瓶的瓶壁厚薄不一均會造成的回流速率的差異;一般在實驗中水浴的溫度不能過高以防止暴沸造成目標物的損失;
在索氏提取中,裝樣品一般都是用濾紙筒,不宜使用金屬的篩筒(這會造成部分農藥目標物的分解,如Fe可能會造成某些有機氯農藥分解)。此外,應注意濾紙筒在裝樣之後與提取器的匹配,尤其須注意紙筒不能堵塞虹吸回流管。
實驗中所使用的索氏提取器不宜過大,否則溶劑蒸氣到達提取器之前由於環境空氣的冷凝作用而減少(特別是冬天等環境溫度較低的時候),從而減緩了提取效率,使得提取耗時過長。
由於索氏提取是一個相對開放的提取體係,因此在提取操作中還應注意防止產生汙染;實驗操作中最好將冷凝管頂端進行覆蓋。索氏提取管的清洗,一般可以用鉻酸洗液進行清洗,去離子水(可以在使用前多準備一些用正己烷萃取一下備用)在清洗幹淨、烘幹或者風幹。
索氏提取中還有一種自動索氏提取法( Automated Soxhlet Extraction Method),EPA3541也有標準方法。相比與索氏提取,自動索氏提取法具有提取時間較快、操作自動化、溶劑可以回收等有點。由於該方法本人沒有使用過,因為隻能根據資料簡單陳述這些。
2.振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法)
振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法),這兩種提取方法相對更為簡單,一般對植物樣品、食品,尤其是含水量較高的新鮮樣品,如蔬菜、水果等使用時較為方便簡單。這兩種方法也不需要特設的設備,普通的振蕩器,離心機、勻漿機等均可使用;
這兩種在很多農藥殘留分析的標準方法中均有使用,如GB/T5009係列方法和日本的“JAP肯定列表檢測方法--食品中殘留農藥獸藥飼料添加劑檢測方法”。
zaizheliangzhongfangfazhong,yibanshiyongdetiqurongjiyijixingrongjijuduo,biaozhunfangfazhongyishiyongyijingjuduo。youyuzhexieyangpinzhonghanshuiliangyibandoujiaogaode,ruguoshiyongdanyidefeijixingrongjitiqu,youyushushuixingqiang,jinrunhuoshentouyangpindenengliyouxian,huizaochengtiquxiaoguodejiangdi。
振蕩法和和組織搗碎法(勻漿法)以及後麵提到的超聲提取、微波提取等方法中,還有一個重要前處理步驟,即固液分離。實現這個步驟可以用過濾(抽濾)和離心等操作進行。過濾可以用簡單的濾紙進行,也可以用助濾劑(如Celite 545)進行抽濾。如果使用離心分離時,應注意防止容器的破碎。
在這兩種提取方法中,為了避免液體轉移產生的損失,一般都是直接從提取液中抽取部分液體用以後續的操作。
3.超聲波提取法
超聲波提取具有不需要加熱、操作簡單、節省時間和提取效率高等優點,目前在農藥殘留分析的樣品前處理中也有廣泛的應用,如EPA3550方法。
超聲波提取一般有利用超聲波清洗器提取的(圖2),也有專門針式提取器(如超聲波細胞破碎儀,圖3)。無論是哪種提取設備,都是利用了超聲波的“空化”作用。超聲波提取的特點很明顯,不需要加熱,這個尤其適用於熱不穩定性目標物的提取。
目(mu)前(qian)實(shi)驗(yan)室(shi)使(shi)用(yong)較(jiao)多(duo)的(de)還(hai)是(shi)超(chao)聲(sheng)波(bo)清(qing)洗(xi)器(qi)作(zuo)為(wei)提(ti)取(qu)儀(yi)器(qi)。一(yi)般(ban)在(zai)超(chao)聲(sheng)波(bo)提(ti)取(qu)之(zhi)前(qian)應(ying)該(gai)將(jiang)待(dai)提(ti)取(qu)樣(yang)品(pin)用(yong)提(ti)取(qu)溶(rong)劑(ji)浸(jin)泡(pao)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian),使(shi)之(zhi)相(xiang)互(hu)充(chong)分(fen)的(de)接(jie)觸(chu)、滲shen透tou。在zai超chao聲sheng波bo提ti取qu中zhong,最zui好hao都dou是shi使shi用yong混hun合he提ti取qu溶rong劑ji,分fen步bu驟zhou提ti取qu,以yi提ti高gao目mu標biao物wu的de提ti取qu效xiao率lv。超chao聲sheng波bo提ti取qu法fa對dui玻bo璃li容rong器qi也ye有you一yi定ding的de要yao求qiu,如ru果guo玻bo璃li容rong器qi的de質zhi地di不bu好hao,有you裂lie隙xi等deng,在zai提ti取qu過guo程cheng中zhong很hen容rong易yi破po裂lie,因yin此ci在zai選xuan擇ze玻bo璃li器qi皿min時shi應ying特te別bie注zhu意yi。
有機溶劑在使用超聲波提取時,揮發性會增強,所以要注意提取容器不能密閉,應有一定的空間。
使(shi)用(yong)超(chao)聲(sheng)波(bo)清(qing)洗(xi)器(qi)進(jin)行(xing)提(ti)取(qu),需(xu)注(zhu)意(yi)在(zai)整(zheng)個(ge)超(chao)聲(sheng)容(rong)器(qi)中(zhong)超(chao)聲(sheng)波(bo)場(chang)的(de)分(fen)布(bu)是(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de),類(lei)似(si)在(zai)波(bo)場(chang)的(de)分(fen)布(bu)中(zhong)有(you)死(si)角(jiao),這(zhe)會(hui)使(shi)得(de)部(bu)分(fen)樣(yang)品(pin)的(de)提(ti)取(qu)效(xiao)率(lv)顯(xian)著(zhu)下(xia)降(jiang),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)重(zhong)現(xian)性(xing)較(jiao)差(cha)。
超聲波提取所需要的溶劑量較大,一般都是分步提取、過濾。雖然操作簡單但是操作的勞動強度較大,而且需要進行過濾等步驟將提取溶劑與樣品分離。
4.超臨界流體萃取法
超臨界流體萃取具有耗時短、消耗有機溶劑少等優點,所以在農藥殘留分析樣品前處理中,特別在食品及中草藥有效成分等天然藥物成分的提取中有較多的應用;早期超臨界流體萃取色譜儀(如吉爾森的,如果操作的時候沒有說明書是不行的)用於萃取時所需要設置的條件等都較多。如需要二氧化碳、低溫冷卻設備(乙二醇冷卻劑)、加入改性劑(提高極性化合物的溶解度)、壓力設置、收集溶劑等等。
現在的超臨界流體萃取儀器(如美國ASI)有了很大的改進,儀器的性能、功能、體積等都有了較大的改進。由於需要使用特殊的設備和耗材,目前國內用SFE分析農藥殘留的文獻還是相對其他方法較少。
超臨界流體萃取最大的優點是有機溶劑的使用(基本不用或者極少使用),而且很容易實現對一些大分子化合物、熱敏性和化學不穩定性物質的提取。當然設備成本是很多實驗室必須考慮的問題。
5.加速溶劑提取法
加速溶劑提取法被美國環保署選定為標準方法(EPA3545)。加速溶劑提取很容易實現自動化(順序提取),目前,在對土壤和生物樣品中農藥殘留分析的前處理上都有應用(圖4)。
雖然加速溶劑提取相比索氏提取和超聲波提取等方法,消耗溶劑較少、自動化程度高、操作相對簡便,但加速溶劑萃取最大的問題就是分析成本,即儀器和耗材相對較貴(特別是濾膜,一次性的),一般的實驗室難以承受。
加速溶劑提取的效率較高,但是一般的共提物也相對較多,這樣會影響後續的淨化操作。目前,已經有在線淨化的報道(如在戴安公司的網站上就有相關的淨化資料),即在樣品的下麵裝入淨化所需的吸附劑,達到提取-淨化的目的。但是,對不同的樣品和農殘目標物的檢測,具體的方法需有多次實驗確定。
ASE 自動化程度高、操作簡單,參數的設置也較為容易,而且在後續操作中自動過濾,這大大減輕了實驗者的勞動強度,也避免了目標物的損失。ASE在提取水分含量較高的樣品時,不能用無水硫酸鈉脫水(主要是防止結塊,堵塞管路)。對(dui)於(yu)樣(yang)品(pin)量(liang)的(de)要(yao)求(qiu),應(ying)該(gai)結(jie)合(he)各(ge)個(ge)體(ti)積(ji)大(da)小(xiao)的(de)萃(cui)取(qu)池(chi)裝(zhuang)填(tian)樣(yang)品(pin),不(bu)能(neng)裝(zhuang)填(tian)過(guo)多(duo)或(huo)者(zhe)過(guo)於(yu)緊(jin)密(mi),否(fou)則(ze)會(hui)影(ying)響(xiang)萃(cui)取(qu)的(de)效(xiao)率(lv)。同(tong)樣(yang),由(you)於(yu)是(shi)高(gao)溫(wen)提(ti)取(qu),對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)容(rong)易(yi)熱(re)解(jie)的(de)目(mu)標(biao)物(wu)是(shi)不(bu)太(tai)適(shi)宜(yi)的(de)。
此外,加速溶劑提取裝置還是很好的研究亞臨界水萃取的儀器。
6 微波萃取法
微波萃取就是通過分子極化和離子導電兩個效應對物質直接加熱,且加熱均勻(目前的理論有微波熱效應和非熱效應的,具體就不在此討論了)。根(gen)據(ju)微(wei)波(bo)的(de)作(zuo)用(yong)原(yuan)理(li),微(wei)波(bo)萃(cui)取(qu)需(xu)要(yao)極(ji)性(xing)溶(rong)劑(ji),但(dan)是(shi)一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)混(hun)合(he)溶(rong)劑(ji)提(ti)取(qu)。國(guo)內(nei)微(wei)波(bo)萃(cui)取(qu)的(de)文(wen)獻(xian)也(ye)相(xiang)對(dui)較(jiao)多(duo)一(yi)些(xie),也(ye)能(neng)從(cong)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)上(shang)說(shuo)明(ming)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)適(shi)用(yong)性(xing)。微(wei)波(bo)萃(cui)取(qu)主(zhu)要(yao)有(you)兩(liang)種(zhong)方(fang)式(shi):敞開式(圖5)和密閉式。(關於更多的微波原理可以參考本論壇中微波萃取/消解版麵)
一(yi)般(ban)的(de)家(jia)用(yong)微(wei)波(bo)爐(lu),其(qi)微(wei)波(bo)的(de)發(fa)生(sheng)都(dou)是(shi)脈(mai)衝(chong)形(xing)式(shi)的(de),如(ru)果(guo)從(cong)實(shi)驗(yan)現(xian)象(xiang)來(lai)看(kan)的(de)話(hua),就(jiu)是(shi)在(zai)微(wei)波(bo)斷(duan)開(kai)時(shi)的(de)瞬(shun)間(jian)溶(rong)劑(ji)會(hui)有(you)強(qiang)烈(lie)的(de)暴(bao)沸(fei)現(xian)象(xiang)產(chan)生(sheng)。家(jia)用(yong)微(wei)波(bo)爐(lu)的(de)爐(lu)腔(qiang)中(zhong)微(wei)波(bo)場(chang)的(de)分(fen)布(bu)是(shi)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)(通過轉動盤來克服這個問題)。
guanyunengfouyonggaizhuangdejiayongweibolujinxingweibocuiqushiyan,zhegewentiyeshitaolunjiaoduode。gerenrenweikexingxingkeyizanqiebutaolun,keyixiancongchangkaiweibocuiqushiyanbenshenlaikan:shouxian,zaishiyongweibocuiqushi,yinggaiyoujiaobanzhuangzhi,zuihaoshishiyongcilijiaobanqi,yizeshidetiqurongjizaizuikuaideshijianneidadaowendupingheng,bimianyouyuweibochangfenbubujunyundailaidebiduan;二則攪拌對提取的效率也有一定的提高。其次,對於實驗來說,需要較為精確的溫度控製係統,這是一個難點,因為目前的測溫方法(熱電偶、熱電阻、光纖、紅外等)在這種微波萃取方式中的應用都有其局限性;就是說,提取器中溶劑的實際溫度很難及時的表觀和控製。從這兩點來看,如果要改裝的話,還是很麻煩的。
在使用非脈衝微波萃取時,暴沸現象就可以避免了,主要是微波的連續供給,不會形成一個極大脈衝。
微波萃取還有一個問題就是微波分解,因為微波不僅對溶劑而且對目標物本身也有作用;但是在實際使用中,隻要微波的功率設置合理,其分解目標物的影響是在可接受範圍內的。微波提取的效率需通過微波的功率、萃取的溶劑比例、萃取時間、萃取溫度等來進行優化。
由於是高壓、高溫條件,密閉微波萃取裝置在萃取效率,萃取時間、消耗溶劑等方麵比常壓微波萃取更勝一籌,由於萃取的環境是高壓、溫度也是較高的,有點類似加速溶劑萃取的作用;故此,提取的效率、tiqudeshijianhexiaohaoderongjidouyouyuchangyacuiqu。danshi,mibiweibocuiqudelingrenkunraodewentijiushikongwendewenti,yeyinchuleanquanwenti。youyubushimeigecuiquguandoushiyouwenduhuoyalikongzhide(不知道目前有沒有產品有相關的功能),當每個萃取罐中的樣品組分有所差異時,可能對溫度或壓力產生一定的變化。
由於是微波萃取的溫度相對較高,所以對目標物而言,熱不穩定性農藥是不適用的;敞開式微波萃取實驗的操作有些類似超聲波萃取,可以分步萃取,也需要借助過濾等方式實現液固分離;微波萃取的提取效率較高,而且對樣品,如植物中色素的共提現象要小一些,這樣能使淨化稍微容易一些。
相xiang對dui而er言yan,敞chang開kai式shi微wei波bo萃cui取qu在zai處chu理li樣yang品pin量liang的de方fang麵mian比bi密mi閉bi萃cui取qu要yao稍shao遜xun一yi些xie。一yi般ban常chang壓ya微wei波bo萃cui取qu一yi次ci隻zhi能neng萃cui取qu一yi個ge樣yang品pin,並bing需xu要yao冷leng凝ning水shui冷leng卻que提ti取qu溶rong劑ji,而er密mi閉bi微wei波bo萃cui取qu可ke以yi多duo個ge樣yang品pin同tong時shi萃cui取qu。目mu前qian國guo內nei的de微wei波bo儀yi器qi就jiu有you微wei波bo消xiao解jie、萃取一體的產品。
7 基質固相分散技術
基質固相分散技術:MATRIX SOLID-PHASE DISPERSION(MSPD)是將樣品(固態或者液態)直接與適合反相鍵合矽膠(如C18、C8等)一起混合和研磨(現在已經擴大到其他材料了,如矽藻土等),使樣品本均勻分數於固體相顆粒表麵製成半固體裝柱,然後采用類似SPE的操作進行洗滌和洗脫。
其優點如下:
依靠填料顆粒的機械剪切力和C18等填料的去雜作用,是樣品勻漿和提取在同一過程中完成,不需要溶劑和除雜步驟;
C18等能夠破壞脂質的細胞膜,使細胞成分釋放並在填料中重新分布;樣品基質和待測組分均勻分布在填料中,樣品的各種成分按照相似相溶規律在填料表麵的鍵合相中依極性高低進行溶解和分布;
組分的保留與填料、樣品基質和溶劑有關;
MSPD樣品處理速度快,溶劑用量少,同時樣品量也少,因此要求檢測方法(儀器)具有較高的靈敏度。
常用的檢測方法有:醬油中氯丙醇的測定、蘋果汁中農藥多組分測定、持久性化合物(多氯聯苯)等的提取測定等等。
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