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实验室分析方法--气相色谱固相微萃取-搅拌棒吸附萃取

2022.1.27

搅拌棒吸萃取法( Stir Bar Septive Extraction,SBSE)与SPME原理类似,不同之处在棒吸附苹取法于它将搅掉棒直接置于液相基质之中,利用搅拌棒表面的固定相涂层对基质中的待测组分进提取。此法对水相样品中痕量或超痕量的有机物的富集吸附有独特的优势,而且特别适合气相色谱联用,目前应用最为成功的领域包括天然水和轻度污染水等环境样品、酒类和蔬等食品中污染物和农药残留、活性成分、风味物质等的定性定量分析。


SBSE方法的操作步骤也和SPME类似,分为萃取和解析两步。在磁性搅拌棒的玻璃层表面涂覆固定相涂层制备搅拌棒,然后置于液相基质中进行磁力搅拌以实现吸附平衡。随后可以从液相基质中取出搅拌棒,无需其他任何处理,只要置于热解析装置中,就可以实现和GC或GC-MS的在线联用,完成样品萃取-脱附-仪器分析的全部过程,大大缩短样品预处理时间和人工操作流程。


目前最为常用的固定相为聚二甲基硅氧烷PDMS,因此适用的样品主要为水相基质中非极性或中等极性的挥发性和半挥发性组分。SBSE的搅拌棒长度一般为1~4cm,PDMS涂层的厚度一般为0.3~1mm,可推算搅拌棒上PDMS涂层的总体积为55~220uL。不难理解,在其他条件相当的前提下,因为SBSE比SPME的固定相涂层的体积大很多,SBSE比SPME的萃取效果更好,方法的灵敏度更高。但相应的,用SBSE处理同样的样品需要远比SPME更长的时间才能达到萃取平衡。


另一种操作方式称为连续搅拌棒吸附萃取法。在同一样品基质中,先用一个搅拌棒进行吸附率取,然后在基质中加入适当添加剂,如无机盐,用另一个搅拌棒再次进行吸附萃取之后将两个搅拌棒放入同一个脱附衬管中同时进行热解析,两次萃取的样品组分同时进入气相色谱仪进行分析。这样操作显然能显著提高方法的回收率、重现性和普适性。


同SPME一样,影响萃取效率的主要因素也包括温度、搅拌条件、样品体积、萃取时间、样品基质中的无机盐和pH值等。另一方面,受限于PDMS的选择性,SBSE方法对于极端复杂基质,或是极性目标组分的萃取效率还不够理想。如果待测组分是极性物质,可在样品基质中增加盐类添加剂以提高萃取效率。或者考虑増加衍生化步骤,改变目标组分的极性有两种进行衍生化的手段,一种称为样品内衍生,是先将样品进行衍生化处理后再用SBSE进行萃取:另一种称为棒上衍生,将衍生化试剂吸附在搅拌棒上,然后进行萃取,这时率取和行生化反应将会同时进行。有一些发展新型涂层的尝试获得了良好的效果,如PDNS乙一醇共聚物涂层在保留对非极性组分的非选择性保留外,还对酚类等极性物质有较好的萃取效果。此外也有研究致力于发展键合聚乙二醇硅酯涂层或活性炭涂层,并成功应用于环境样品中氯酚、苯系物和内代烃的提取。


SBSE方法发展的热点在于发展新型固定相涂层,要么是具有更低的制备成本,更好的批次重现性,热稳定性良好,耐受多种溶剂,机械强度更高,通用性更好等特点的固定相:要么是针对某类特殊样品具有特殊选择性的专用型固定相。如能在此方面有所进展,加上方法本身固有的灵敏度高,操作简便,仪器简单,无需额外昂贵设备,不使用有机溶液,易于和GC联用等优点,其应用前景将会更加广阔。


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