食品檢測(cè)前處理中固相萃取技術(shù)的應(yīng)用

樣品前處理作為食品檢測(cè)的重要組成內(nèi)容，其前處理成效將會(huì)直接影響到食品檢測(cè)精準(zhǔn)性和有效性，進(jìn)而給相關(guān)部門對(duì)食品安全的評(píng)估分析造成影響。因此，在食品檢測(cè)前，應(yīng)根據(jù)待檢測(cè)樣品的實(shí)際特點(diǎn)，合理選擇樣品前處理技術(shù)，并對(duì)前處理流程及操作進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免樣品前處理失誤而導(dǎo)致的檢測(cè)結(jié)果失準(zhǔn)問題。固相萃取技術(shù)具有使用試劑量少、環(huán)境污染小、操作簡單無乳化等優(yōu)勢(shì)，使得其在當(dāng)前食品檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)存在填料和裝置單一性情況，使得其在針對(duì)部分樣品進(jìn)行萃取提純處理時(shí)表現(xiàn)出富集效果差的情況。因此，當(dāng)前固相萃取技術(shù)的新發(fā)展方向在于填料改進(jìn)和裝置改進(jìn)兩個(gè)方向。其中填料改進(jìn)目的在于提高固相萃取效率；裝置改進(jìn)目的在于簡化固相萃取流程，提高萃取效率。據(jù)此，本文將分別對(duì)固相微萃取技術(shù)、基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)和在線固相萃取技術(shù)進(jìn)行分析說明，指出相關(guān)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用局限性，以期能夠?yàn)楹罄m(xù)相關(guān)技術(shù)發(fā)展提供一定參考。

1 食品檢測(cè)前處理中傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)及應(yīng)用

1.1 固相萃取技術(shù)的作用原理

傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)是通過固體吸附劑將萃取目標(biāo)化合物進(jìn)行吸附，促使目標(biāo)化合物從樣品以及干擾物質(zhì)中分離，再通過有機(jī)溶劑對(duì)轉(zhuǎn)化后的化合物進(jìn)行洗脫或者熱解吸附富集，由此達(dá)成目標(biāo)化合物從樣品中分離后的富集效果。

現(xiàn)如今，固相萃取技術(shù)常用的萃取分離模式包括正相吸附分離模式、反相吸附分離模式、離子交換吸附分離模式、空間排斥吸附分離模式以及粗孔反相吸附/離子交換分離模式等。相關(guān)萃取分離模式的作用原理在于通過目標(biāo)化合物分子間氫鍵作用、偶極作用、經(jīng)典吸引力作用以及疏水性作用來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物與基質(zhì)分離的效果。

1.2 固相萃取技術(shù)的操作流程

通常情況下，采用不同萃取分離模式的固相萃取技術(shù)在操作中的實(shí)際操作流程也存在較大差異。但不同萃取分離模式的基本操作流程大致相同，具體操作流程如下。①活化。通過選擇性溶劑對(duì)固相萃取柱進(jìn)行活化處理，使得固相萃取柱可對(duì)目標(biāo)化合物或者樣品中干擾物質(zhì)進(jìn)行吸附處理。②加樣。將樣品加入已經(jīng)活化的固相萃取小柱中，根據(jù)樣品的實(shí)際性質(zhì)特點(diǎn)，合理選用加壓、離心、真空、重力等方式來促使樣品通過固相萃取小柱。③洗滌。在固相萃取柱中加入適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑，通過有機(jī)溶劑去除固相萃取柱中不需要的物質(zhì)，并排出包含去除物質(zhì)的廢液。④洗脫。在固相萃取柱中加入適當(dāng)?shù)南疵搫?duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行完全洗脫處理，收集洗脫處理后的淋洗液。在具體洗脫處理過程中，應(yīng)遵循“少量多次”原則，直到目標(biāo)化合物完全洗脫為止。⑤濃縮。洗脫處理后產(chǎn)生的淋洗液中可能含有水分，需要采用5～7 g無水硫酸制作干燥柱對(duì)淋洗液進(jìn)行脫水處理。處理完成后的淋洗液放置于40 ℃水浴鍋中進(jìn)行氮吹揮發(fā)處理，去除淋洗液中的洗脫劑。待目標(biāo)溶液濃縮至0.5～1.0 mL后，將目標(biāo)溶液轉(zhuǎn)移至容量瓶中定容至標(biāo)準(zhǔn)刻度線后待后續(xù)檢測(cè)使用。

1.3 固相萃取技術(shù)的檢測(cè)應(yīng)用

傳統(tǒng)固相萃取裝置主要包括固相萃取柱和固相萃取盤兩部分，其中固相萃取柱一般由聚丙烯、聚乙烯、不銹鋼、聚四氟乙烯等材料制成，并且內(nèi)部填有填料，多作為一次性使用。在固相萃取柱中，決定萃取效果的關(guān)鍵在于柱體材料內(nèi)部填有的填料；固相萃取盤則是一種內(nèi)部填有填料的聚四氟乙烯圓片或者是載有填料的玻璃纖維片。在固相萃取技術(shù)于19世紀(jì)末提出以后，其便被廣泛應(yīng)用于各類樣品檢測(cè)過程中。然而，傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)存在填料和裝置單一等問題，使得其在針對(duì)部分樣品進(jìn)行萃取提純處理時(shí)表現(xiàn)出富集效果差的情況。為能夠有效改善此問題，各國專家學(xué)者均開始關(guān)注固相萃取裝置的改進(jìn)完善問題，并由此形成固相微萃取、基質(zhì)固相分散萃取、在線固相萃取等諸多新型固相萃取技術(shù)。

2 食品檢測(cè)前處理中新型固相萃取技術(shù)及應(yīng)用

2.1 固相微萃取技術(shù)

固相微萃取技術(shù)是通過目標(biāo)化合物在樣品基質(zhì)和聚合物涂層之間的分配系數(shù)差異來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物的富集分離。固相微萃取技術(shù)的萃取裝置主要由手柄和石英纖維探頭兩部分組成，其中石英纖維探頭表面涂有吸附材料，可在萃取過程中直接將涂有吸附材料的石英纖維探頭置入檢測(cè)樣品或者頂空吸附樣品中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物富集分離效果。常用的固相微萃取方法包括直接固相微萃取法和頂空固相微萃取法兩種。這兩種方法在當(dāng)前食品檢測(cè)中均有應(yīng)用。例如，將直接固相微萃取法應(yīng)用于動(dòng)物源性食品中雙酚A等雌激素檢測(cè)過程中，可實(shí)現(xiàn)72.7%～109.2%的回收率[1]；將頂空固相微萃取法應(yīng)用于奶酪中16種揮發(fā)性物質(zhì)檢驗(yàn)中，可將檢出限控制在 1.6 μg·L-1[2]。

2.2 基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)

基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)是一種對(duì)傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)吸附過程進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化的萃取技術(shù)。該技術(shù)將基質(zhì)材料與分散劑研磨，促使基質(zhì)材料能夠均勻分散到固體材料上，并將處理后的固體材料作為固相萃取技術(shù)的填料進(jìn)行裝柱壓實(shí)，再采用有機(jī)溶劑對(duì)待檢測(cè)樣品進(jìn)行萃取洗脫。基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)集成傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)中樣品前處理的均質(zhì)化、提取、離心等多個(gè)步驟，相關(guān)流程的集成應(yīng)用促使基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)不僅可以避免提取樣品的損失問題，還能夠縮短前處理時(shí)長，再加上其所具備的操作簡單、快速高效、更符合自動(dòng)化處理等優(yōu)勢(shì)，促使基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)在當(dāng)前食品檢測(cè)領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。

自1993年基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)提出以來，該技術(shù)在食品檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用得到迅猛發(fā)展。例如，通過無水硫酸鎂、石墨化碳黑、C18等材料作為基質(zhì)進(jìn)行分散固相萃取檢測(cè)蔬菜中的112種農(nóng)藥，并確認(rèn)此種固相分散萃取方法的加標(biāo)回收率為53.1%～138.7%，實(shí)際檢測(cè)限為1.6～13.4 μg·kg-1[3]；再例如，通過基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)提取茶葉中47種農(nóng)藥殘留，實(shí)際加標(biāo)回收率為81.0%～102.2%，檢測(cè)限為0.000 9～0.021 4 mg·kg-1。總體來說，基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)的提取效果較為優(yōu)秀，可有效提高食品檢測(cè)精度[4]。

由于基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)可增加待測(cè)樣品與吸附劑之間的接觸面積，有效提升了待測(cè)化合物的提取率，使得基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)在當(dāng)前食品檢測(cè)前處理中發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果。結(jié)合實(shí)際情況來看，基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)的常用分散劑材料為C18，在經(jīng)過多年發(fā)展以后，分散材料得到進(jìn)一步拓展，如石英砂、硅藻土等材料也可作為分散材料[5]。但相對(duì)來說，這些材料的選擇性存在一定的不足，難以最大限度地發(fā)揮出基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)的提取凈化效果。因此，在未來發(fā)展中，基質(zhì)固相分散萃取技術(shù)應(yīng)開發(fā)出選擇性更強(qiáng)的高分子聚合物作為分散劑。

2.3 在線固相萃取技術(shù)

在線固相萃取技術(shù)是一種以二維液相色譜技術(shù)為基礎(chǔ)的一體化萃取新技術(shù)。該技術(shù)在傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過合理切換固相萃取小柱來實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)樣品的前處理與檢測(cè)一體化效果。整個(gè)在線固相萃取技術(shù)集成上樣、清洗、洗脫、分離以及檢測(cè)等一系列過程，更符合當(dāng)前在線檢測(cè)、自動(dòng)化檢測(cè)效果要求[6]。

相較于離線固相萃取技術(shù)，在線固相萃取技術(shù)具有固相萃取小柱可重復(fù)使用、樣品前處理全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)、檢測(cè)流程簡單易操作以及可避免人為操作所帶來的誤差等優(yōu)勢(shì)。相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)使得在線固相萃取技術(shù)結(jié)合儀器分析被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前乳制品、動(dòng)物源性食品、農(nóng)產(chǎn)品以及酒類產(chǎn)品的前處理以及前處理和檢測(cè)一體化進(jìn)程中。由于在線固相萃取技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化處理及檢測(cè)，避免人為因素的干擾，并可保障前處理和檢測(cè)效果，所以可有效保障前處理回收率和檢測(cè)精準(zhǔn)性。但由于在線固相檢測(cè)技術(shù)要求待檢測(cè)樣品可實(shí)現(xiàn)二維色譜柱之間的來回切換，對(duì)檢測(cè)儀器有著較高的要求，并且綜合檢測(cè)成本相對(duì)較高，多方面因素影響使得當(dāng)前在線固相萃取技術(shù)的應(yīng)用普及率相對(duì)較低。

雖然在線固相萃取技術(shù)存在一定的應(yīng)用局限性，但考慮到其更符合當(dāng)前自動(dòng)化發(fā)展需求，所以在食品檢測(cè)領(lǐng)域中也有著一定的應(yīng)用。例如，將在線固相萃取技術(shù)與高效液相色譜/熒光法聯(lián)用檢測(cè)啤酒中的赫曲霉毒素A和橘霉素。該方法從提取到分離所需時(shí)間不到6 min，并且加標(biāo)回收率在98.3%～102.1%[7]；又如將原位自由基聚合法制得的整體柱作為在線固體萃取技術(shù)吸附劑，對(duì)乳制品中的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素羅紅霉素以及乙酰螺旋霉素等抗生素進(jìn)行分析檢驗(yàn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)此種方法的加標(biāo)回收率在92.5%～103.8%和93.0%～107.6%[8]。

3 結(jié)語

本文對(duì)食品檢測(cè)前處理中傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)、固相微萃取技術(shù)、基質(zhì)分散固相萃取技術(shù)以及在線固相萃取技術(shù)4種固相萃取技術(shù)進(jìn)行分析闡述。其中后3種新型固相萃取技術(shù)是在傳統(tǒng)固相萃取裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，具有分析時(shí)間少、操作簡單、需要試劑量少以及有利于自動(dòng)化等特點(diǎn)。其中，固相微萃取技術(shù)適用于揮發(fā)性或者半揮發(fā)性待檢測(cè)樣品的前處理；基質(zhì)分散固相萃取技術(shù)則適用于各種分子結(jié)構(gòu)和極性農(nóng)藥殘留樣品的前處理檢測(cè)；在線固相萃取技術(shù)則適用于各種樣品前處理，并且解決傳統(tǒng)固相萃取技術(shù)存在的重現(xiàn)性差、靈敏度低等問題。