液相微萃取的自動(dòng)化在線分析研究進(jìn)展

王宇，周倩如

（重慶市疾病預(yù)防控制中心，重慶 400042）

0 引言

液相微萃取是一種綠色環(huán)保的新型樣品前處理技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)便、富集倍數(shù)高、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，適合與多種分析檢測(cè)儀器聯(lián)用。經(jīng)過近20年的研究，LPME技術(shù)已經(jīng)發(fā)展出多種模式，包括單滴微萃取（Single drop microextraction，SDME）、基于中空纖維液相微萃取（Hollow fiber-based liquid phase microextraction，HF-LPME）、分散液液微萃取（Dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME）、懸浮固化液相微萃取（Solidification floating organic drop liquid phase microextraction，SFO-LPME）等。此基礎(chǔ)上本文針對(duì)近年來LPME技術(shù)研究的最新進(jìn)展做一簡(jiǎn)要介紹。

1 液相微萃取概述

1996 年，Jeannot[1]首次報(bào)道了一種新型的萃取模式，以微量注射器的針尖作為載體，通過微量注射器來控制，將微量的不溶于水的有機(jī)溶劑懸于針尖之上，然后浸入樣品溶液中對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行萃取，并將其應(yīng)用于對(duì)甲基苯乙酮的測(cè)定。多數(shù)學(xué)者將這種萃取模式稱為單滴微萃取（SDME）。

盡管SDME有著眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，但是萃取過程中萃取劑容易脫落，2002年，Basheer[2]在SDME的基礎(chǔ)上，首次引入了中空纖維代替常規(guī)GC微量注射器針尖，來負(fù)載有機(jī)萃取劑，并將該方法應(yīng)用于海水中有機(jī)氯農(nóng)藥的測(cè)定。這種模式被稱為基于中空纖維膜微萃取（HF-LPME）。

Assadi[3]在2006年提出了一種全新的LPME模式即分散液液微萃取（DLLME），即采用密度大于水的有機(jī)溶劑作為萃取劑，與分散劑混合之后快速注入樣品溶液中形成乳化體系，在分散劑的作用下，萃取劑被分散成為微小液滴均勻分布在樣品溶液中，萃取劑與樣品溶液之間的接觸面積也由此大大增加，不僅萃取過程達(dá)到平衡的速度大為提升，同時(shí)萃取效率也顯著提高。

迄今為止，LPME已發(fā)展出多種操作模式，針對(duì)不同的待測(cè)物和檢測(cè)目的，采用合適的操作模式和萃取條件，LPME對(duì)多種目標(biāo)物均能取得較好地萃取濃縮效果，適用于環(huán)境樣品中痕量、超痕量污染物以及生物代謝物的測(cè)定。

2 液相微萃取自動(dòng)化在線分析的研究及應(yīng)用

2.1 單滴微萃取自動(dòng)化在線分析的研究及應(yīng)用。針泵作為控制注射器的自動(dòng)化裝置已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，但在SDME模式中，我們看到了另一種更為簡(jiǎn)便的方式，即結(jié)合分析儀器的自動(dòng)化部件來完成SDME的萃取過程。

Pena[4]報(bào)道了自動(dòng)化在線萃取裝置結(jié)合SDME模式并成功測(cè)定了水中Cr。Pena利用電熱原子吸收光譜儀（ETAAS）的石墨爐自動(dòng)進(jìn)樣器部件來自動(dòng)控制萃取液滴，同時(shí)利用連續(xù)注射分析（SIA）裝置來自動(dòng)控制樣品以及其他萃取體系所需溶液的進(jìn)入。

Anthemidis[5]報(bào)道了類似的自動(dòng)化在線萃取裝置，不同之處在于用自行設(shè)計(jì)的萃取單元替換萃取瓶，使整個(gè)萃取體系都處于封閉的通路中，以動(dòng)態(tài)的方式完成SDME，不僅保證了萃取速率，也提高了SDME過程中萃取液滴的穩(wěn)定性。

2.2 基于中空纖維液相微萃取自動(dòng)化在線分析的研究及應(yīng)用。針泵的有效使用為L(zhǎng)PME的自動(dòng)化提供了應(yīng)用基礎(chǔ)，而HF-LPME模式中也廣泛應(yīng)用了各式針泵以實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化。同時(shí)，加以SIA系統(tǒng)，在完成HF-LPME之后，萃取劑自動(dòng)進(jìn)入儀器完成對(duì)待測(cè)物的分析。

Esrafil[6]用一種T形管萃取裝置實(shí)現(xiàn)了HF-LPME的全自動(dòng)在線萃取。Esrafili在文獻(xiàn)中報(bào)道了另一種自動(dòng)化程度更高的在線萃取裝置，除通過微流泵實(shí)現(xiàn)HFLPME的自動(dòng)化之外，在線進(jìn)樣的過程也通過引入另一SIA系統(tǒng)得以完成。該裝置由針泵模塊、六通閥進(jìn)樣模塊以及萃取模塊組成。

Chao[7]在上述文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，對(duì)萃取劑的灌注模式上進(jìn)行了改進(jìn)，并將該技術(shù)稱為基于在線推拉式灌注的中空纖維膜微萃取（PPP-HF-LPME），成功測(cè)定了水中烷基酚以及運(yùn)動(dòng)飲料中鄰苯二甲酸酯類，兩者在濃度0.005～0.2 μg/mL和0.5～500 ng/mL范圍內(nèi)具有良好的線性關(guān)系，檢出限分別為0.03～0.2 ng/mL和0.05～0.09 ng/mL，測(cè)定鄰苯二甲酸酯類時(shí)，EF為92～146。

推拉式灌注（Push/pull perfusion，PPP）的優(yōu)點(diǎn)在于有效降低了對(duì)中空纖維輸入有機(jī)溶劑時(shí)的灌注壓力，顯著改善HF-LPME模式下SLM溶劑與萃取劑的穩(wěn)定性，不僅使SLM溶劑的選擇條件變得寬松，且改善了有機(jī)溶劑在中空纖維上存在的泄漏現(xiàn)象，從而提高待測(cè)物質(zhì)的回收率以及EF。此外，該裝置在中空纖維膜萃取部分加入了超聲波探針，在超聲波的輔助下，HFLPME的萃取速度和效率有極大地提高，單個(gè)樣品處理的時(shí)間僅為2 min。

2.3 分散液液微萃取自動(dòng)化在線分析的研究及應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)DLLME模式的自動(dòng)化，萃取過程中萃取相的分散以及完成萃取后萃取相的回收是至關(guān)重要的問題。DLLME模式需要將萃取劑分散成為微小液滴在樣品中完成萃取，常規(guī)的DLLME通過分散劑來完成這一過程，然后通過離心步驟分離兩相；在自動(dòng)化裝置中，可通過調(diào)節(jié)注射流速來實(shí)現(xiàn)分散，但萃取相的離心過程難以進(jìn)行。近年來，DLLME模式中的一些創(chuàng)新，如輔助溶劑、輕質(zhì)萃取劑、新型的相分離技術(shù)和去乳化劑的引入使得該模式的自動(dòng)化能夠得以實(shí)。

在傳統(tǒng)DLLME的基礎(chǔ)上，選擇甲苯與輔助溶劑CCl4所形成的混合溶劑替代常用的鹵代烴作為萃取劑來完成前處理，并將其應(yīng)用于Au的測(cè)定。作者將該技術(shù)命名為輔助溶劑調(diào)整密度分散液液微萃取（ASDLLME）。此技術(shù)打破了常規(guī)DLLME在萃取劑選擇上的局限，拓展了DLLME的應(yīng)用于范圍，同時(shí)由于密度大于水的輔助溶劑的存在，萃取相在完成萃取過程之后即能自動(dòng)沉淀于萃取體系底部，無需離心設(shè)備來促使有機(jī)相與水相的分離。利用這一特點(diǎn)，Andruch[8]報(bào)道了DLLME的自動(dòng)化在線萃取裝置，其核心部件是SIA模塊。整個(gè)裝置由SIA模塊與兩個(gè)六通閥進(jìn)樣模塊組成。

3 液相微萃取自動(dòng)化在線分析的展望

對(duì)于DLLME中自動(dòng)化在線萃取裝置的應(yīng)用，仍然面臨萃取完成后有機(jī)相的分離問題，雖然經(jīng)典DLLME模式中已經(jīng)有去乳化劑和輔助溶劑來替代離心完成相分離，并且輔助溶劑已經(jīng)被應(yīng)用于DLLME自動(dòng)化在線裝置的研發(fā)中，但是引入新的有機(jī)溶劑不僅增加了分析的不確定性，而且面臨與分析儀器不能完全匹配的問題，如分析儀器采用毛細(xì)管電泳時(shí)，完成萃取后需要將待測(cè)物轉(zhuǎn)移至合適的水溶液環(huán)境中。前文所述的在線相分離系統(tǒng)理論上為自動(dòng)化在線萃取DLLME提供了有效的相分離方式。

文中所述的自動(dòng)化在線萃取LPME技術(shù)，仍然給分析家們留下了眾多有趣且值得克服的挑戰(zhàn)，更多的困難還等待分析工作家們?nèi)ソ鉀Q。