2 樣前處理技術

1、第二章第二章 樣品前處理技術樣品前處理技術sample pretreating methods2 萃取技術萃取技術 凈化技術凈化技術超臨界流體萃取超臨界流體萃取加速溶劑萃取加速溶劑萃取微波萃取微波萃取超聲波萃取超聲波萃取柱層析法柱層析法固相萃取法固相萃取法固相微萃取固相微萃取本章主要內容本章主要內容樣品前處理樣品前處理技術技術3v樣品前處理樣品前處理（sample pretreating）是指樣品的制備和對樣）是指樣品的制備和對樣品中待測組分進行提取、凈化、濃縮的過程。品中待測組分進行提取、凈化、濃縮的過程。v樣品前處理的樣品前處理的目的目的是消除基質的干擾、保護儀器、提高方法是消除基質的干擾

2、、保護儀器、提高方法的準確度、精密度、選擇性和靈敏度。的準確度、精密度、選擇性和靈敏度。v食品樣品的前處理，除了取樣外，主要是指食品樣品的前處理，除了取樣外，主要是指提取提取和和凈化凈化步驟。步驟。概概 述述4v復雜樣品的前處理往往是現(xiàn)代分析方法的薄弱環(huán)節(jié)，有數(shù)據(jù)復雜樣品的前處理往往是現(xiàn)代分析方法的薄弱環(huán)節(jié)，有數(shù)據(jù)表明：表明：v完成一個實驗完成一個實驗70-80%甚至更多時間用在樣品的前處理上；甚至更多時間用在樣品的前處理上；v給實驗帶來的誤差有給實驗帶來的誤差有60%以上出自樣品的前處理。以上出自樣品的前處理。v樣品前處理越來越成為現(xiàn)代分析方法發(fā)展的制約因素，也越樣品前處理越來越成為現(xiàn)代分析

3、方法發(fā)展的制約因素，也越來越引起人們的重視。來越引起人們的重視。樣品前處理時間樣品前處理時間樣品前處理誤差樣品前處理誤差5 食品樣品制備的基本要求食品樣品制備的基本要求代表性代表性v這里所指的樣品是實驗室樣品中具有代表性的試樣，制備均這里所指的樣品是實驗室樣品中具有代表性的試樣，制備均勻的有代表性的實驗室測試樣品是樣品前處理的一個重要環(huán)勻的有代表性的實驗室測試樣品是樣品前處理的一個重要環(huán)節(jié)，直接影響檢測結果的準確性和可靠性。節(jié)，直接影響檢測結果的準確性和可靠性。有效性有效性v樣品制備過程中，必須小心處理，防止待測組分發(fā)生變化、樣品制備過程中，必須小心處理，防止待測組分發(fā)生變化、污染和降解。否則

4、會導致數(shù)據(jù)的錯誤和無效。污染和降解。否則會導致數(shù)據(jù)的錯誤和無效。6 食物樣品的特點食物樣品的特點v基質復雜基質復雜v目標化合物檢測限量日趨嚴格目標化合物檢測限量日趨嚴格如氯霉素限量為如氯霉素限量為0.1ppb，ppb=10-9v某些殘留危害物在食品中存在的濃度極低某些殘留危害物在食品中存在的濃度極低如食品中的二惡英含量在如食品中的二惡英含量在10-12數(shù)量級數(shù)量級v各目標化合物的性質，如極性、沸點、熱穩(wěn)定性等差異極大各目標化合物的性質，如極性、沸點、熱穩(wěn)定性等差異極大v需要同時檢測多種組分需要同時檢測多種組分7 前處理方法的技術要求前處理方法的技術要求v所有監(jiān)控組分的回收率要達到標準方法的要求

5、；所有監(jiān)控組分的回收率要達到標準方法的要求；v盡量不使用價格昂貴的專用設備；盡量不使用價格昂貴的專用設備；v試劑和吸附劑純度高，最好不需要再純化處理，價格適中；試劑和吸附劑純度高，最好不需要再純化處理，價格適中；v前處理所用的有機溶劑少或者不用；前處理所用的有機溶劑少或者不用；v前處理不強調將試樣基質全部分離，但基質的剩余部分在色譜圖前處理不強調將試樣基質全部分離，但基質的剩余部分在色譜圖上的色譜峰不能影響主要成分定量，基質剩余部分盡量不污染色上的色譜峰不能影響主要成分定量，基質剩余部分盡量不污染色譜柱和檢測器，即使污染也能通過簡單的清洗去除。譜柱和檢測器，即使污染也能通過簡單的清洗去除。8經(jīng)

6、典經(jīng)典前處理方法前處理方法索氏提取法索氏提取法液液分配液液分配柱層析柱層析液液萃取液液萃取提取方法提取方法凈化方法凈化方法搗碎法搗碎法9凝膠滲透色譜（凝膠滲透色譜（gpc）固相萃?。ü滔噍腿。╯pe）固相微萃?。ü滔辔⑤腿。╯pme）加速溶劑提取（加速溶劑提?。╝se）超臨界流體萃?。ǔR界流體萃?。╯fe）微波萃?。ㄎ⒉ㄝ腿。╩ae）基質固相分散萃?。ɑ|固相分散萃?。╩spd）微波消解微波消解現(xiàn)代現(xiàn)代前處理技術前處理技術10本章主要介紹：本章主要介紹： 萃取技術萃取技術 凈化技術凈化技術超臨界流體萃取超臨界流體萃取加速溶劑萃取加速溶劑萃取微波萃取微波萃取超聲波萃取超聲波萃取柱層析柱層析固相

7、萃取固相萃取固相微萃取固相微萃取11第一節(jié)第一節(jié) 萃取技術萃取技術v萃取技術萃取技術是指利用一定的方法把被測物質從試樣中提取出來，是指利用一定的方法把被測物質從試樣中提取出來，待凈化后供測試使用。待凈化后供測試使用。v萃取技術要求溶劑盡可能萃取技術要求溶劑盡可能選擇性溶解選擇性溶解待測物，而不溶解或少待測物，而不溶解或少溶解食品基質，萃取效果的關鍵是溶劑的選擇，提取回收率溶解食品基質，萃取效果的關鍵是溶劑的選擇，提取回收率的大小直接決定整個分析步驟的精度。的大小直接決定整個分析步驟的精度。121 超臨界流體萃取超臨界流體萃?。╯fe, supercritical fluid extractio

8、n）固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)氣態(tài)氣態(tài)三相點三相點臨界點臨界點超臨界態(tài)超臨界態(tài)13臨界點臨界點是氣液兩相區(qū)的終結是氣液兩相區(qū)的終結, 在臨界點以上，氣液兩相之間在臨界點以上，氣液兩相之間無相變化。無相變化。臨界點可以用臨界點可以用臨界溫度臨界溫度和和臨界壓力臨界壓力來表達。來表達。 當一種流體的溫度和壓力均超過其相應的臨界點值，則稱該當一種流體的溫度和壓力均超過其相應的臨界點值，則稱該狀態(tài)下的流體為狀態(tài)下的流體為超臨界流體超臨界流體。14v超臨界流體超臨界流體scf（supercritical fluid）不同于一般的氣）不同于一般的氣體，也有別于一般液體，它本身具有許多臨界特性：體，也有別于一般液體，

9、它本身具有許多臨界特性：v密度類似液體，具有較高的溶解能力；密度類似液體，具有較高的溶解能力；v擴散系數(shù)比液體高一個數(shù)量級，可以充分和樣品混合；擴散系數(shù)比液體高一個數(shù)量級，可以充分和樣品混合；v粘度接近氣體，有利于傳質；粘度接近氣體，有利于傳質；v壓力或溫度的改變均可導致相變。（見前面的狀態(tài)圖）壓力或溫度的改變均可導致相變。（見前面的狀態(tài)圖） 密度密度（g/cm3）擴散系數(shù)擴散系數(shù)（cm2/s）粘度粘度（pas）超臨界流體超臨界流體0.20.9(0.53.3)10-40.200.99液體液體0.81.0(0.52.0)10-53.0024.0氣體氣體(0.62.0)10-30.011.00.0

10、50.3515最常用的超臨界流體是最常用的超臨界流體是co2，其具有以下優(yōu)良特性：其具有以下優(yōu)良特性：v性質穩(wěn)定，使用安全性質穩(wěn)定，使用安全v價格低廉價格低廉v臨界溫度低（臨界溫度低（tc=31），臨界壓力適中（），臨界壓力適中（pc=7.2mpa）vco2是非極性物質，對極性化合物的溶解能力很低，為了提高其是非極性物質，對極性化合物的溶解能力很低，為了提高其溶解極性物質的能力，可在體系中加入溶解極性物質的能力，可在體系中加入改性劑改性劑（modifier）常用）常用的改性劑有：甲醇、乙醇、四氫呋喃、二氯甲烷和二硫化碳等。的改性劑有：甲醇、乙醇、四氫呋喃、二氯甲烷和二硫化碳等。16超臨界流體萃

11、取在食品分析中的應用超臨界流體萃取在食品分析中的應用優(yōu)勢：優(yōu)勢：大大提高了萃取的效率大大提高了萃取的效率應用：應用：v萃取果蔬中的農藥殘留萃取果蔬中的農藥殘留v萃取食物中的環(huán)境污染物（如多環(huán)芳烴）萃取食物中的環(huán)境污染物（如多環(huán)芳烴）v萃取奶粉中的總脂肪萃取奶粉中的總脂肪172 加速溶劑萃取加速溶劑萃?。╝se, accelerated solvent extraction）vase 是用溶劑對固體、半固體的樣品進行萃取的技術。是用溶劑對固體、半固體的樣品進行萃取的技術。vase 通過選擇合適的有機溶劑、升高溫度（通過選擇合適的有機溶劑、升高溫度（50200）和壓力）和壓力（10.320.6 m

12、pa）來提高萃取過程的效率。）來提高萃取過程的效率。vase的優(yōu)點有的優(yōu)點有有機溶劑用量少，有機溶劑用量少，1g樣品僅需要樣品僅需要1.5ml溶劑；溶劑；提取速度快，一般僅需提取速度快，一般僅需15min左右；左右；回收率高。回收率高。v所以所以ase被美國環(huán)保局（被美國環(huán)保局（epa）選定為推薦的標準方法，廣泛用）選定為推薦的標準方法，廣泛用于環(huán)境、藥物、食品和高聚物等樣品的前處理，特別是農藥殘留于環(huán)境、藥物、食品和高聚物等樣品的前處理，特別是農藥殘留的分析。的分析。18vase為何具有上述優(yōu)點呢？為何具有上述優(yōu)點呢？v提高溫度提高溫度可以可以加速溶質分子的解析動力學過程，增加分析物的溶解度

13、；加速溶質分子的解析動力學過程，增加分析物的溶解度；降低溶劑的粘度，從而減小溶劑進入樣品的阻力，增加降低溶劑的粘度，從而減小溶劑進入樣品的阻力，增加溶劑進入樣品基體的擴散。溶劑進入樣品基體的擴散。v提高壓力提高壓力可以可以提高溶劑的沸點，使其保持液態(tài)，從而保持較高的溶解提高溶劑的沸點，使其保持液態(tài)，從而保持較高的溶解能力。能力。保持易揮發(fā)性物質不揮發(fā)。保持易揮發(fā)性物質不揮發(fā)。19將樣品裝入萃取池將樣品裝入萃取池 , time (min 溶劑充滿萃取池溶劑充滿萃取池, 萃取池加熱加壓萃取池加熱加壓, 5 樣品保持一定的壓力和溫度樣品保持一定的壓力和溫度 (靜態(tài)萃取靜態(tài)萃取), 5 向萃取池中注入

14、清潔溶劑向萃取池中注入清潔溶劑, 0.5 用用n2 吹掃萃取池吹掃萃取池, 1-2 萃取液準備分析萃取液準備分析, total 12-14 ase提取流程提取流程20ase 300v12個樣品連續(xù)自動萃取個樣品連續(xù)自動萃取v樣品池體積為樣品池體積為34、66和和100毫升，使用萃取溶劑毫升，使用萃取溶劑40-125毫升毫升v用于大體積樣品萃取用于大體積樣品萃取21ase的應用的應用v提取食品中的農藥殘留，包括有機氯、有機磷殺蟲劑，除草提取食品中的農藥殘留，包括有機氯、有機磷殺蟲劑，除草劑，多氯聯(lián)苯和二惡英。劑，多氯聯(lián)苯和二惡英。v從大豆、亞麻、棉籽等油料種子中萃取油，精確的測定含油從大豆、亞麻

15、、棉籽等油料種子中萃取油，精確的測定含油量。量。v代替?zhèn)鹘y(tǒng)的萃取方法，例如用代替?zhèn)鹘y(tǒng)的萃取方法，例如用ase萃取煙葉中的成分。萃取煙葉中的成分。22 3 微波萃取微波萃取v微波的頻率介于微波的頻率介于300mhz300ghz之間，常用的微波頻率為之間，常用的微波頻率為2450mhz。v微波遇到金屬物質會被反射，但遇到非金屬物質則能穿透或微波遇到金屬物質會被反射，但遇到非金屬物質則能穿透或被吸收。被吸收。v微波在食品研究領域最重要的性質是其微波在食品研究領域最重要的性質是其熱效應熱效應。23（1）微波萃取的原理）微波萃取的原理v微波能量被生物樣品吸收微波能量被生物樣品吸收細胞內部的溫度快速上升細

16、胞內部的溫度快速上升細胞細胞破裂，有效成分流出。破裂，有效成分流出。v微波所產(chǎn)生的電磁場，可加速被萃取組分的分子由固體內部微波所產(chǎn)生的電磁場，可加速被萃取組分的分子由固體內部向固液界面擴散的速率。向固液界面擴散的速率。24（2）微波萃取的特點）微波萃取的特點1. 試劑用量少，節(jié)能，污染小。試劑用量少，節(jié)能，污染小。 2. 加熱均勻，且熱效率較高。加熱均勻，且熱效率較高。3. 微波萃取無需干燥等預處理，不受物質含水量的影響，回收率微波萃取無需干燥等預處理，不受物質含水量的影響，回收率較高。較高。4. 微波萃取的處理批量較大，萃取效率高，省時。微波萃取的處理批量較大，萃取效率高，省時。5. 微波萃

17、取的選擇性較好。由于微波可對萃取物質中的不同組分微波萃取的選擇性較好。由于微波可對萃取物質中的不同組分進行選擇性加熱，因而可使目標組分與基體直接分離開來，從進行選擇性加熱，因而可使目標組分與基體直接分離開來，從而可提高萃取效率和產(chǎn)品純度。而可提高萃取效率和產(chǎn)品純度。25（3）微波萃取在食品檢測中的應用）微波萃取在食品檢測中的應用美國環(huán)保局認證了微波萃取的方法美國環(huán)保局認證了微波萃取的方法epa3546方法方法選擇性萃取選擇性萃取v肉類、雞蛋和奶制品中的有機氯農藥和除草劑肉類、雞蛋和奶制品中的有機氯農藥和除草劑v蘑菇、谷物中的真菌毒素蘑菇、谷物中的真菌毒素v豬肉中硫胺二甲嘧啶，蛋中氯霉素豬肉中硫

18、胺二甲嘧啶，蛋中氯霉素v海洋生物中甲基汞、砷和有機錫海洋生物中甲基汞、砷和有機錫26 4 超聲波萃取超聲波萃取v超聲波是指頻率為超聲波是指頻率為20khz50mhz之間的聲波，它是一種機之間的聲波，它是一種機械波，需要能量載體械波，需要能量載體介質介質來進行傳播。來進行傳播。27（1）超聲波提取原理）超聲波提取原理v機械效應機械效應產(chǎn)生一種輻射壓強，對物料有很強的破壞作用產(chǎn)生一種輻射壓強，對物料有很強的破壞作用 。使溶液中的物料顆粒分散。使溶液中的物料顆粒分散。v空化效應空化效應溶劑內的氣泡發(fā)生共振然后突然閉合，在其周圍產(chǎn)生幾溶劑內的氣泡發(fā)生共振然后突然閉合，在其周圍產(chǎn)生幾千個大氣壓的壓力，造

19、成基質腔體的破裂，使待測成分千個大氣壓的壓力，造成基質腔體的破裂，使待測成分溶出。溶出。v熱效應熱效應不顯著。不顯著。28（2）超聲波提取的特點）超聲波提取的特點v超聲波提取時不需加熱，避免了常規(guī)加熱對有效成分的不良超聲波提取時不需加熱，避免了常規(guī)加熱對有效成分的不良影響，適用于對熱敏物質的提?。挥绊?，適用于對熱敏物質的提取；v超聲波提取提高了有效成分的提取率；超聲波提取提高了有效成分的提取率；v溶劑用量少，節(jié)約了溶劑；溶劑用量少，節(jié)約了溶劑；v超聲波提取是一個物理過程，在整個浸提過程中無化學反應超聲波提取是一個物理過程，在整個浸提過程中無化學反應發(fā)生，不會改變大多數(shù)成分的分子結構。發(fā)生，不會

20、改變大多數(shù)成分的分子結構。29（3）超聲波提取在食品檢測中的應用）超聲波提取在食品檢測中的應用v超聲波提取在中藥制劑質量檢測中（藥檢系統(tǒng)）已廣泛應用。超聲波提取在中藥制劑質量檢測中（藥檢系統(tǒng)）已廣泛應用。中華人民共和國藥典中華人民共和國藥典中，應用超聲波處理的有中，應用超聲波處理的有232個品個品種，且呈日漸增多的趨勢。種，且呈日漸增多的趨勢。 30第二節(jié)第二節(jié) 凈化技術凈化技術v凈化是對萃取得到的物質進行純化和分離的過程。本節(jié)主要凈化是對萃取得到的物質進行純化和分離的過程。本節(jié)主要介紹柱層析技術、固相萃取技術和固相微萃取技術等常用的介紹柱層析技術、固相萃取技術和固相微萃取技術等常用的凈化方法

21、。凈化方法。31 1 柱層析法（柱色譜法）柱層析法（柱色譜法）v吸附柱層析吸附柱層析固定相是吸附劑，由于吸附劑對不同成分的吸附能力不同而將固定相是吸附劑，由于吸附劑對不同成分的吸附能力不同而將樣品分離。（例如分離葉綠素實驗）樣品分離。（例如分離葉綠素實驗）v離子交換柱層析離子交換柱層析固定相是離子交換樹脂，根據(jù)各成分所帶電荷的不同而加以分固定相是離子交換樹脂，根據(jù)各成分所帶電荷的不同而加以分離。離。v凝膠滲透色譜凝膠滲透色譜根據(jù)各成分分子量的差異而加以分離。根據(jù)各成分分子量的差異而加以分離。v免疫親和柱層析免疫親和柱層析根據(jù)抗原和抗體間的專一性親和力而得到純凈的組分。根據(jù)抗原和抗體間的專一性親

22、和力而得到純凈的組分。32 2 固相萃取法（固相萃取法（spe）v固相萃取固相萃取spe（solid phase extraction）是一種用途廣泛）是一種用途廣泛而且廣受歡迎的樣品前處理技術。而且廣受歡迎的樣品前處理技術。它采用高效、高選擇性的固定相它采用高效、高選擇性的固定相能顯著減少溶劑的用量能顯著減少溶劑的用量簡化樣品的預處理過程簡化樣品的預處理過程同時所需費用也有所減少同時所需費用也有所減少v固相萃取的固相萃取的實質實質是液相色譜分離。也是利用物質在流動相和是液相色譜分離。也是利用物質在流動相和固相相之間分配系數(shù)的差異而加以分離的。固相相之間分配系數(shù)的差異而加以分離的。33固相萃取

23、裝置固相萃取裝置固相萃取柱固相萃取柱為避免交叉污染，一般固相萃為避免交叉污染，一般固相萃取柱不能重復使用。取柱不能重復使用。34固相萃取柱結構示意圖固相萃取柱結構示意圖35固相萃取操作步驟固相萃取操作步驟v活化吸附劑：活化吸附劑：在萃取樣品之前需要用適當?shù)娜茉谳腿悠分靶枰眠m當?shù)娜軇┝芟垂滔噍腿≈刮絼┍３譂駶?，可以劑淋洗固相萃取柱，使吸附劑保持濕潤，可以吸附目標化合物。吸附目標化合物。v加樣品：加樣品：將試樣溶液以適當?shù)乃俣燃佑谳腿≈鶎⒃嚇尤芤阂赃m當?shù)乃俣燃佑谳腿≈鶅?，使被測物充分吸附于柱上。內，使被測物充分吸附于柱上。v淋洗除雜：淋洗除雜：用溶解能力較弱的溶劑洗去部分雜用溶解能力較

24、弱的溶劑洗去部分雜質。質。v洗脫待測物：洗脫待測物：用溶解能力較強的溶劑洗脫被測用溶解能力較強的溶劑洗脫被測物。物。36固相萃取柱的分類固相萃取柱的分類v正相正相spe柱柱固定相是極性材料，用來保留極性物質。固定相是極性材料，用來保留極性物質。v反相反相spe柱柱固定相是非極性的，用來保留非極性物質。固定相是非極性的，用來保留非極性物質。v離子交換離子交換spe柱柱陰離子交換柱，保留帶負電荷的物質。陰離子交換柱，保留帶負電荷的物質。陽離子交換柱，保留帶正電荷的物質。陽離子交換柱，保留帶正電荷的物質。37 3 固相微萃取技術（固相微萃取技術（spme）v固相微萃取（固相微萃?。╯olid phase micro-extraction， spme）是）是在固相萃取技術基礎上發(fā)展起來的一種新的萃取分離技術。在固相萃取技術基礎上發(fā)展起來的一種新的萃取分離技術。v它能直接從液體或氣體樣品中采集揮發(fā)和非揮發(fā)性的化合物，它能直接從液體或氣體樣品中采集揮發(fā)和非揮發(fā)性的化合物，可以直接在可以直接在gc，gc/ms和和hplc上分析。上分析。 38固相微萃取裝置結構固相微萃取裝置結構vspme由由手柄手柄（holder）和）和萃取頭萃取頭（fiber）兩部分構成，狀似一支色譜）兩部分構成，狀似一支色譜注射器，萃取頭是一根涂有色譜固定注射器，萃取頭是一根涂