新型液相微萃取技術在食品分析中的應用進展

黃媛

福建省產品質量檢驗研究院，國家加工食品質量監督檢驗中心（福州 350001）

隨著生活水平的提高，人們對健康愈發重視，同時伴隨著檢測領域的迅速發展，食品行業暴露出越來越多的問題，如非法添加劑、農獸藥殘留、重金屬超標等，引起人們對食品安全的廣泛關注。食品在采集、生產、運輸、加工及存儲的過程當中都有可能引入污染，長期服用受到污染的食品會對人體造成不同程度的危害。基于食品樣品基質十分復雜，可能會給一些微量甚至是痕量級別污染物的檢測帶來困難，開發適當的前處理方法以獲得更好的凈化及富集效果成為眾多學者的研究熱點。

傳統的前處理方式，如索式提取法、蒸餾法、液液萃取、固相萃取，已得到成熟的發展及應用，但由于其大多操作復雜、消耗溶劑多、成本高，不符合當今世界綠色發展的需求，且其發展水平難以與現代分析儀器相匹配。20世紀90年代，相繼出現固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）[1]和液相微萃取技術（liquid phase microextraction，LPME）[2]。固相微萃取技術在某種意義上實現無溶劑提取，主要被用于聯合氣相色譜分析具有揮發性的物質，但就分析儀器而言，大多是依靠液體進樣，在萃取完成后還需進行解析復溶，且其使用的萃取頭及涂層容易產生交叉污染，壽命短，價格昂貴[3]，這些都在一定程度上限制了該技術的發展。液相微萃取技術是在液液萃取的基礎上提出來的，原理是基于目標化合物在微小體積的萃取劑與樣品溶液之間的分配平衡，從而實現提取、分離、凈化及富集。由于萃取劑體積一般在幾微升至幾十微升之間，大幅降低了試劑使用量，同時可在富集效果上達到卓越的水平，在痕量物質檢測領域具有獨特優勢[4]。作為是一種便捷、高效、環境友好的新型樣品前處理技術，液相微萃取在醫藥[5]、環境[6]、農業[7]、食品[8]等各領域得到應用和研究。基于新型液相萃取技術發展歷程及發展模式，重點綜述其食品行業的應用情況，以期為學者后續的研究提供參考。

1 單滴液相微萃取

1996年，由Jeannot等[2]提出單滴液相微萃取（single-drop microextraction，SDME），該方法是利用微量注射器將有機溶劑液滴懸浮于樣品頂空（或插入樣品中），待萃取達到平衡后抽回液滴注入分析儀器。SDME分為靜態和動態兩種模式，在動態模式下，使用注射器反復抽動液滴，以期達到更佳的富集效果[9]。該方法將固相微萃取中的萃取頭用溶劑代替，可根據目標化合物的不同，選擇不同的有機溶劑作為萃取劑，因此在降低萃取成本的同時，拓展了微萃取技術的應用范圍。Ma等[10]建立輔助頂空單滴微萃取聯和氣相色譜-質譜（GC-MS）技術以分析葡萄酒中氨基甲酸乙酯的新方法，對萃取參數進行系統優化，確定萃取劑種類及品基質改進劑使用量、萃取時間、溫度等條件，并采用內標法進行定量，有效避免了由萃取劑損失可能帶來的誤差。結果表明，該方法可行，可獲得較好的精密度及靈敏度。

在SDME中，即使使用的有機溶劑體積很小，但仍然具有潛在毒性，有些甚至有致癌的風險，因此，近幾年，除了探索新的萃取模式外，眾多學者也將研究方向轉移到新型溶劑的開發和使用上。Nunes等[11]采用離子液體作為直接浸入單滴微萃取的萃取劑，聯合石墨爐原子吸收光譜法成功測定海鮮中的錳，獲得良好的回收率。Abolghasemi等[12]引入低共熔溶劑的使用，建立頂空單滴液相微萃取-氣相色譜法測定蔬菜和果汁中的7種殺菌劑，通過與其他報道的前處理方法進行比較，試驗表明該方法能獲得更高的靈敏度及更寬泛的線性范圍，相對標準偏差小于6.2%，結果令人滿意。低共熔溶劑與離子液體具有相似的物理性質，體現出良好的熱穩定性、導電性，且不易揮發，在微萃取領域用于替代傳統有機試劑的使用，被嘗試用于各自萃取模式，具有廣闊的應用前景[13-15]。

SDME操作簡單，但存在一些明顯缺陷，如：液滴表面積有限，富集效果不夠理想；萃取時間和溫度控制要求嚴格，否則可能會造成萃取液滴的損失（揮發或者滴落）；對于乳化狀態或者含有顆粒的樣品基質，萃取效果不佳等。

2 中空纖維液相微萃取

1999年，Pedersen等[16]開發中空纖維的液相微萃取（hollow-fiber liquid-phase microextraction，HFLPME），改善SDME萃取液滴的不穩定性，該方法將萃取劑注入中空纖維內腔中，在萃取過程中液滴的完整性得到有效保護，在方法選擇性和精密度上均有了較大提升，因此備受研究人員關注[17]。中空纖維種類繁多，常用的是聚丙烯和偏氟乙烯2種材質，并且可以通過直徑、壁厚、孔隙等的選擇達到不同萃取需求。由于材質的特殊性，中空纖維可以很好地將大分子物質及其他雜質阻擋在樣品溶液中，具有較高的凈化能力。同時，中空纖維價格便宜，多為一次性使用，有效避免了交叉污染的風險。

HF-LPME根據萃取模式的不同，可以分為兩相萃取和三相萃取。在兩相萃取中，中空纖維膜壁孔及內腔中都充滿有機試劑，由有機試劑對樣品水溶液中的目標化合物完成萃取和富集，比較適用于疏水性強的物質；在三相萃取中，有機試劑只存在于中空纖維膜壁孔內，內腔則是水相，目標化合物從樣品水溶液（供相）中萃取至孔壁上的有機相，被反萃取進入內腔的水相（接收相），這一過程是通過對供相和接收相pH的控制來實現，一般適用于具有酸性或者堿性的物質。

周小清等[18]利用三相中空纖維液相微萃取結合高效液相色譜測定豬尿及牛奶中的鹽酸克倫特羅，獲得良好結果，方法以含0.1 mol/L NaOH的樣品溶液（pH約12.5）為供相，以0.1 mol/L HCl的水溶液作為接收相，以甲苯為萃取劑，在優化條件下，目標化合物的紫外響應提高2個數量級；克倫特羅在豬尿和牛奶中的加標回收率分別為為87%～102.4%和80.6%～94.4%，相對標準偏差在2.0%～9.8%之間，符合標準要求，適用于尿樣及牛奶等中痕量鹽酸克倫特羅的定量分析。木尼熱·阿布都艾尼等[19]利用同樣的方法結合薄層色譜分離，同步熒光光譜法測定醬油中色胺含量，并通過單因素條件控制確定最佳萃取條件，在0.32～50 mg/L的濃度范圍內，線性關系良好，方法準確可靠，操作簡單，易于在日常檢測中推廣。Feizy等[20]合成一種氧化石墨烯-聚乙烯吡咯烷酮復合材料，對黃曲霉毒素具有特異性吸附作用，用1-辛醇溶解后填充于聚丙烯中空纖維內腔中，作為萃取劑，建立增強型中空纖維液相微萃取-高效液相色譜（HPLC）法測定食品黃曲霉毒素B1、B2、G1和G2的含量，實際樣品加標回收結果令人滿意，同時也為HF-LPME技術發展提供新思路。

但研究發現，HF-LPME在操作中也存在一些問題，如：在溶劑攪拌過程中，中空纖維壁上容易產生起泡，影響傳質；萃取劑被包裹在中空纖維膜內，與樣品溶液接觸不充分，導致萃取不完全；不易實現自動化，手動操作較多，易對方法穩定性及重復性產生不利等。

3 分散液液微萃取

2006年，Rezaee等[21]首次提出分散液液微萃取（dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME），近幾年發展較為迅速。傳統的分散液液微萃取采用氯化有機化合物等重溶劑作為萃取劑，在分散劑的作用下，與樣品溶液形成乳濁體系，相對于HF-LPME而言，增大萃取劑與目標化合物的接觸面積，從而快速地完成萃取，經過離心分離出萃取相，即可上機測試[22]。

Altunay等[23]建立基于糖基修飾的低共熔溶劑分散液液微萃取技術，并通過分光度計測定葡萄酒、茶葉、芹菜、番茄等樣品基質中的槲皮素，在最佳萃取條件下，富集因子可達120倍，相對標準偏差為低于2.3%，回收率在95%～103%之間，可用于實際食品樣本中槲皮素的分析。Farajzadeh等[24]開發一種簡單、有效的新方法，將基于分散液-液微萃取獲得的沉淀有機相的蒸發，而后用于果汁樣品中噴康唑、毒死蜱、阿米替林、氯地那福丙炔、烯唑醇、噁二嗪和甲氰菊酯等殺蟲劑殘留的富集，目標分析物通過氣相色譜-火焰離子化檢測進行分析。該方法以1,2-二溴乙烷為萃取劑，異丙醇作為分散劑，混合后注入含有目標化合物的水相進行萃取，萃取完成后離心，取沉淀相于蒸發容器中蒸至2 μL后測定。結果顯示，方法取得良好的回收率，且富集因子最高可達2 246倍，被成功應用在果汁中7種殺蟲劑的分析。利健文等[25]借助超聲輔助離子液體分散液相微萃取-石墨爐原子吸收光譜（GFAAS）法測定食品中鉛鎘，方法以離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽為萃取劑，二乙基二硫代磷酸銨為配位劑，在超聲輔助的作用下加速傳質，提高鉛鎘配合物的萃取率。方法簡單、高效，在面粉、大米、小麥等樣品中檢出微量的鉛、鎘。

2008年，Leong等[26]建立懸浮固化有機液滴液相微萃取（soliddified floating organic-dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME-SFO），也稱為漂浮有機液滴凝固液相微萃取，是DLLME中一個重要分支。該方法使用的是密度比水小、熔點接近室溫的有機試劑作為萃取劑，完成萃取后經過冰浴使萃取劑凝固從而達到相分離。Li等[27]利用動態微波輔助萃取和基于懸浮液滴凝固的液相微萃取技術分析大米、玉米和小米等谷物中8種有機氯農藥，采用正十六烷作為萃取劑，萃取完成后直接注入氣相色譜進行測定，無需進一步的過濾和清潔。方法簡便、經濟、快速，可同時對12個樣品進行萃取，成功對6類谷物中有機氯農藥進行分析。Huang等[28]也建立懸浮固化有機液滴液相微萃取，成功分析谷物中的3種strobilurin類殺菌劑。

分散液液微萃取近幾年發展快速，研究人員將其與多種萃取技術聯用，出現超聲輔助、渦旋輔助及微波輔助等不同類型的分散液液微萃取，在萃取效率上不斷提升。同時，基于對表面活性劑、超臨界流體、磁性離子液體、可切換溶劑等技術的研究和引入，通過優勢結合，能極大豐富微萃取模式及其應用領域。

4 結語和展望

液相微萃取技術問世以來，根據不同需求衍生出多種的萃取模式，并朝著綠色、經濟、自動化的方向發展。國內關于液相微萃取技術應用于食品中復雜樣品基質的研究仍相對較少，大多數集中于飲料、果汁、牛奶等液態樣本，主要是由于液相微萃取的萃取供相為水，對于固態樣本則需要進行預處理，尋求科學可行的結合模式，對二者進行有機聯合，是促進液相微萃取發展的主要突破點。同時，如何實現該技術的自動化萃取，以及儀器的自動化分析，這也是當前面臨的一個研究難點，關于萃取裝置的探索仍然有很大發展空間。總的來說，液相微萃取技術還處在不斷發展和完善中，但作為新型樣品前處理技術依然顯示出較大潛力，對于食品檢測尤其是食品中痕量污染物的分析具有重要意義。