基質(zhì)固相分散

1、美國路易斯安那州立大學(xué)Steven A. Barker教授，自1989年首次提出了基質(zhì)固相 分散( matrix solid phase dispersion， MSPD )11的樣品前處理技術(shù)，作為一種專 利工藝，最初是用于從動物組織中分離有機磷酸酯類、苯并咪唑驅(qū)蟲藥和禺內(nèi)酰 胺抗生素類藥物，文章表明了 MSPD 萃取次數(shù)少、消耗更少量的溶劑、可同時 執(zhí)行提取和凈化過程，同時 Barker教授也對MSPD給予了理論解釋。Barker在 2000年、 2007年陸續(xù)發(fā)表了相關(guān)研究的綜述文章 1214，總結(jié)和評論了該前處理 手段在食品分析領(lǐng)域每隔十年的發(fā)展和進步。 MSPD 作為簡單的樣品提取技

2、術(shù)， 越來越多地被用來從固體、 半固體、 高粘性的環(huán)境、 生物基質(zhì)中提取有機污染物 或藥物，也逐漸成為了天然產(chǎn)物的提取手段。MSPD方法采用親脂性固相填料 Ci8,與固體、半固體、高粘性液體一起研 磨，得到半干燥的顆?；旌衔?， 易于作為填料裝柱， 裝入萃取柱或注射器針筒里， 然后可以用極性、 非極性的多種有機溶劑充當(dāng)洗脫劑， 將各種待測藥物、 污染物 等從生物基質(zhì)中分離出來。C18聚合物通過破壞和分散細(xì)胞膜磷脂、組織液成分、細(xì)胞內(nèi)成分、膽固醇等，充當(dāng)分散劑的作用。其工作原理為：樣品組織與固體材 料研磨的過程中， 有機相與硅膠固相萃取材料表面相互鍵合， 利用剪切力作用將 組織分散， 樣品組分溶解

3、和分散在固體支持物表面， 這大大增加了萃取樣品的表 面積，樣品會按照各自的極性分布在有機相物質(zhì)表面。 近年來， 發(fā)展了一些可替 代性的分散劑材料，如酸性 SiO2、石英砂、丙烯酸類聚合物、硅藻土和 Al2O3, 這些材料的運用可以增強 MSPD 的選擇性。然而，基質(zhì)固相分散技術(shù)常用的分 散劑缺乏選擇性。利用 MSPD 對樣品進行前處理，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和待分 析的物質(zhì)， 對分散劑、 洗脫劑進行優(yōu)化， 必要時還需要對洗脫液進行進一步的處 理和純化。 洗脫劑的選擇， 主要取決于基質(zhì)的性質(zhì)和待測物分子的極性。 為了提 高基質(zhì)固相分散技術(shù)的選擇性， 樣品經(jīng)分散劑處理后， 凈化過程也逐漸顯得尤為 重要

4、。Blending sample and dispersing matealTransfer to syringeV1)barrel, and compressMSPD cofumnClean-up cofumn (C18)Vacuum圖2.1基質(zhì)固相分散過程15將樣品與分散劑混合研磨；（ii）將均化后的混合物粉末轉(zhuǎn)移到注射器針筒 中，壓實；（iii）使用真空泵控制流速，用溶劑/混合溶劑來洗脫目標(biāo)化合物 2.2實驗部分試劑與材料磺胺類藥物，包括磺胺噻唑（Sulfathiazole）、磺胺甲基嘧啶（Sulfamerazine）、 磺胺甲基異惡唑（Sulfamethoxazole）及磺胺間二甲氧嘧

5、啶（Sulfadimethoxine） 購于北京百靈威科技有限公司（北京，中國），四種磺胺類藥物標(biāo)準(zhǔn)品的結(jié)構(gòu)如 圖2.2所示。準(zhǔn)確稱取適量的磺胺類藥物標(biāo)準(zhǔn)品，用色譜級乙腈配制成濃度為500 卩g mL的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，儲存于4 C冰箱中待用，使用時以乙腈逐級稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲 備液至不同濃度的混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。實驗中所用的色譜純的乙腈、甲醇購于 Fisher公司（美國）；分析純的甲醇、丙酮及乙酸乙酯購于北京化工廠（中國） ， 實驗用水均為Milli-Q 水處理系統(tǒng)（美國）制得的二次蒸餾水。3種不同類型分散劑，包括硅膠（100目）、硅藻土（ 400目）及中性氧化鋁 （200 目）均購于中國藥品生物制品檢定所

6、。使用之前，將分散劑置于650 C條件下灼燒4 h,之后烘干2 h,置于干燥的密封容器中保存。本實驗選取的牛肉樣品均購于當(dāng)?shù)爻校ㄟ^絞肉機將其絞至肉泥狀，置于-20 C冰箱中保存待用。儀器與設(shè)備超快速液相色譜儀（LC-20ADXR ,日本島津公司），紫外檢測器（SPD-20A）, 色譜柱（Sulfa C18， 150 mm<4.6 mm, 3 mm，日本島津公司）?；|(zhì)固相分散裝 置由 10 mL 玻璃材質(zhì)注射器自制而成。2.2.3 樣品制備準(zhǔn)確稱取0.20 g牛肉樣品于瑪瑙研缽中，加入一系列適當(dāng)濃度的工作溶液， 研磨 20 min 直至混勻，于暗處干燥 12 h 待用。2.2.4 樣

7、品處理準(zhǔn)確稱取 0.2 g 牛肉樣品于研缽中，加入一定質(zhì)量的分散劑，研磨 15 min 直到均勻。取一只 10 mL 注射器，在其底部放入一層脫脂棉，加入 0.5 g 分散 劑作為凈化層，然后將混合物轉(zhuǎn)移至注射器內(nèi)，另取一層脫脂棉置于混合物上 方，使用注射器活塞將基質(zhì)固相小柱壓實。取適量的洗脫液重力洗脫待測目標(biāo) 物。收集洗脫液于試管中，用氮氣吹干，使用乙腈定容至100此，過0.22阿濾膜，所得溶液為分析溶液，供液相色譜分析。2.2.5 超快速液相色譜條件流動相A為水，B為乙腈。流動相為 A : B = 70 : 30 （V / V），流速為0.4 mL min-1，柱溫箱溫度為40 °

8、;C，檢測波長為270 nm，進樣體積為5 L2.3 結(jié)果與討論2.3.1 條件優(yōu)化為了得到最優(yōu)實驗條件， 對影響基質(zhì)固相分散提取的條件均進行了優(yōu)化， 包 括分散劑的種類、洗脫劑種類、洗脫劑用量、樣品與分散劑質(zhì)量比。在條件優(yōu)化 實驗中，加標(biāo)樣品的濃度為1250 ng g-1，每組實驗平行測定3次。2.3.2 分散劑的種類通過 MSPD 提取牛肉樣品中的 4 種磺胺類藥物殘留，為了獲得較高的提取 效果，本實驗分別考察了硅膠、 硅藻土及中性氧化鋁作分散劑時的提取和凈化能 力。實驗結(jié)果如圖 2.3所示，當(dāng)硅膠和中性氧化鋁作為分散劑使用時，對樣品的 分散效果不理想， 4 種磺胺類化合物回收率較低；當(dāng)選

9、用硅藻土作為分散劑時， 對目標(biāo)物的提取能力最強， 回收率高于其它兩種分散劑。 因此，本實驗選擇硅藻土作為MSPD的分散劑5Q “45 -STBnnnjsMiSilic-gelKisiguhrAlurriinrurn oxicteDispersant4035 “圖2.3分散劑對磺胺類化合物回收率的影響牛肉樣品：0.2 g。洗脫劑：乙腈。洗脫劑體積：6 mL。樣品與分散劑質(zhì)量比為1:4洗脫劑的種類為了獲得較高的提取效果，本實驗分別選取了不同極性的洗脫溶劑，包括乙腈、 甲醇、丙酮及乙酸乙酯，考察不同的溶劑對目標(biāo)化合物的洗脫能力。實驗結(jié)果如圖2.4所示，結(jié)果表明，丙酮對于磺胺噻唑具有較好的提取效果，而

10、對磺胺甲基 嘧啶、磺胺甲基異惡唑及磺胺間二甲氧嘧啶的洗脫能力很弱，提取效果不佳；選取乙腈和乙酸乙酯作為洗脫劑時，四種磺胺類藥物的回收率有所提高；而選取甲 醇作為洗脫劑時，回收率明顯提高。由于甲醇對磺胺類藥物較強的洗脫能力，因此選擇甲醇作為MSPD的洗脫劑。ri sMiESshrzI I sum20 =10-A右色iDniUil段.I .二:二:：:I; :_.J1:囂日!田IHGiSIii|iMethanolEtthyllac&tatAcetoneElidiun solvent圖2.4洗脫劑對磺胺類化合物回收率的影響牛肉樣品：0.2 g。分散劑：硅藻土。洗脫劑體積：6 mL。樣品與分散

11、劑質(zhì)量比 為1:4洗脫劑的體積由于洗脫劑體積對目標(biāo)化合物的提取效果具有一定影響， 因此洗脫劑體積在 本實驗中被考察。本實驗中甲醇作為洗脫劑，選取體積為 4，6，8，10 mL的甲 醇用于洗脫。實驗結(jié)果如圖2.5所示，當(dāng)洗脫劑體積從4 mL增加到6 mL時,磺 胺類化合物的回收率隨洗脫劑體積的增加而增大；當(dāng)洗脫劑體積由 6 mL增加到 10 mL時，四種化合物的回收率稍有降低。因此，本實驗選擇 6 mL的甲醇作為 洗脫劑。90807060504030201004 kinie cJulitm stilxcnt (ml.)sfIWT1SMI :I斗越F?|4二 二 F - 二 E 1 二二二'

12、; - r "10圖2.5洗脫劑體積對磺胺類化合物回收率的影響牛肉樣品：0.2 g。分散劑：硅藻土。洗脫劑：甲醇。樣品與分散劑質(zhì)量比為1:4235樣品與分散劑質(zhì)量比本實驗中，分別選取0.4, 0.6, 0.8和1.0 g硅藻土作為分散劑，使樣品與 分散劑質(zhì)量比分別為1 : 2, 1 : 3, 1 : 4和1 : 5。實驗結(jié)果如圖2.6所示，當(dāng)硅 藻土質(zhì)量由0.4 g增加到0.8 g,隨著硅藻土質(zhì)量的增加，四種磺胺類化合物回收 率顯著提高；由0.8 g增加到1.0 g時，回收率出現(xiàn)降低的趨勢，這是由于分散 劑質(zhì)量越大，對目標(biāo)化合物的吸附作用也隨之增強，導(dǎo)致洗脫不完全。因此，1 ：4為樣

13、品與分散劑的最佳質(zhì)量比。90-QUO smi smz1 SOM70J30:20-IQ rQ -3E|l|g iiiiiii1:2在H 柱&i=益 E 囲益H":H:±i 薛益耳 Rs:i 呂Ml任矍 X E":HJ«1曹 iid 一團las囲1:51:4llie mass ratio of the samplv lo disper&Eiiiit圖2.6樣品與分散劑的質(zhì)量比對磺胺化合物回收率的影響牛肉樣品：0.2 g。分散劑：硅藻土。洗脫劑：甲醇。洗脫劑體積：6 mL工作曲線、線性范圍、檢出限和定量限在最優(yōu)實驗條件下，檢測一系列不同加標(biāo)濃度

14、(25 2500 ng g1)的牛肉樣品，根據(jù)得到的4種磺胺類化合物的色譜峰面積 A與樣品中磺胺類藥物的濃度c進行線性回歸，創(chuàng)建工作曲線。線性方程，相關(guān)系數(shù)，檢出限(LOD，S/N=3)及定量限(LOQ，S/N=10)列于表2.1中。實驗結(jié)果表明，4種磺胺類化合物在 25 2500 ng g-1范圍內(nèi)線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r為0.9995 0.9998;檢出限在 4. 39 7. 82 ng g1 之間，定量限處于 14.62 26.08 ng g1 之間。表2.14種磺胺類化合物的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限Lin earCalibratio nCorrelatio n LOD LOQ

15、An alyterangeequatio nscoefficie nt (r)(n g/g) (n g/g)(ng/g)Sulfathiazole252500y = 22.67x+11943.00.99957.8226.08Sulfameraz ine252500y = 25.11x +1324.700.99984.3914.62Sulfamethoxazole252500y =24.76x +3292.750.99965.4218.07Sulfadimethox ine252500y =28.90x +3143.450.99955.7219.07237精密度為了考察方法的精密度，對牛肉樣品進

16、行不同加標(biāo)水平的分析。日內(nèi)精密度 為在同一天內(nèi)平行測定五次樣品，而日間精密度為連續(xù)五天，每天分析一次樣品。 實驗結(jié)果如表2.2所示，4種磺胺類化合物的日內(nèi)精密度和日間精密度分別為 1.9% 12.4% 和 2.1% 12.7%。表2.2 4種磺胺類化合物回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=5）An alyteConcen trati onIn tra-dayIn ter-day(n g/g)RecoveryRSDRecovery RSD(%)(%)(%) (%)7590.724.286.005.3Sulfathiazole20099.851.998.282.150099.745.197.945.6751

17、11.865.3109.307.9Sulfameraz ine200113.136.2106.475.850092.485.393.396.07595.5912.495.6412.7Sulfamethoxazole20074.314.372.556.350092.202.687.936.87580.689.179.287.7Sulfadimethox ine20071.736.273.629.6500103.437.9105.078.4238樣品分析為考察方法的適用性，在最優(yōu)實驗條件下檢測市場上購買的3份牛肉樣品，4種磺胺類藥物均未檢測出殘留?？瞻讟悠泛图訕?biāo)樣品的液相色譜圖如圖 2.7所 示，

18、由圖可知空白樣品中無磺胺類化合物檢出， 并且在目標(biāo)化合物的保留時間內(nèi) 無明顯的干擾峰。為考察方法的穩(wěn)定性，選取牛肉樣品1,對樣品1進行不同濃 度水平的加標(biāo)分析，實驗結(jié)果如表 2.2所示，四種磺胺類化合物在不同的加標(biāo)水 平下的回收率為71.73 % 113.13 %，回收率良好，該方法適合牛肉樣品中磺胺 類化合物的測定。0 02 55 07 51Q 012 515 0 min圖2.7牛肉空白樣品(A)及加標(biāo)樣品(B)的色譜圖加標(biāo)濃度為 250 ng g-1， 1-磺胺噻唑， 2-磺胺甲基嘧啶， 3-磺胺甲基異惡唑， 4-磺 胺間二甲氧嘧啶2.4 小結(jié)本實驗通過基質(zhì)固相分散方法， 建立了牛肉中 4

19、 種磺胺類化合物殘留的測定 方法。實驗考察了分散劑的種類、洗脫劑種類、洗脫劑用量、樣品與分散劑質(zhì)量 比等影響基質(zhì)固相分散提取的條件。實驗結(jié)果表明，使用硅藻土作為分散劑， 6 mL 甲醇用于洗脫目標(biāo)化合物， 1:4 為樣品與分散劑的最佳比例。本方法具有實 驗操作簡單、樣品處理時間短、提取效率高、實驗成本低等優(yōu)點。通過調(diào)整相應(yīng) 的 MSPD 條件，該方法有希望應(yīng)用到血液、肝臟等其它動物樣品中磺胺類化合 物的測定。2.5 參考文獻1 Kaihara A,Yoshii K, Tsumura Y,Ishimitsu S, TonogaiY.Multi-residue Analysis of 18 Pes

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