食品检测技术--基质固相分散萃取法进行食品样品预处理
食品理化检测中,样品预处理最常用的是液-液萃取和索氏萃取。这两种预处理方法需要消耗大量的有机溶剂,且操作烦琐、费时。近年来,一些溶剂用量少、操作快捷的样品预处理方法,如微波辅助萃取、超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取、基质固相分散萃取(matrix solid-phase dispersion,MSPD)等已经快速发展起来。
1989年,Barker 和 Long 最先采用 MSPD 进行样品预处理。MSPD 的原理是将吸附填料与样品一起放入研钵中研磨,得到半干状态的混合物,装入柱中压实,然后用溶剂淋洗柱子,将各种待测物洗脱下来,将洗脱下来的溶剂收集,进行浓缩或进一步净化,然后进行仪器分析。另外,也可以将净化用的填料放入柱底部,使萃取和净化一步完成。MSPD 的优点是不需要进行组织匀浆、沉淀、离心、pH值调节和样品转移等操作步骤。
动物肌肉组织、肾脏、海产品、水产品、牛奶、蜂蜜、鸡蛋、昆虫等基质中的农药残留都可以用 MSPD 方法来进行预处理。MSPD 最早就是 Barker 等在检测肌肉中的农药、驱虫剂和抗生素残留时所发明的一种全新的预处理技术。MSPD 也广泛地应用于水果、蔬菜、茶叶、药材、土壤以及人体血清等基质中农药残留的检测。影响 MSPD 的因素有以下几种。
1、分散剂种类
分散剂不仅作为研磨填料将有机样品磨碎、分散,还将待测目标物“吸附”在分散剂表面。吸附填料的粒径对吸附效果有很大影响,研究表明40～100μm 的粒径比较合适。
目前使用的吸附填料种类较多,最常用的是 C8和 C18键合硅胶,广泛地应用于植物、动物组织中农药的萃取。氧化铝、活性炭纤维、硅胶、硅藻土、砂子、石墨化炭黑、聚合树脂作为分散剂。Fernandez 等比较了硅胶基分散剂(C8、C18、CN-silica、NH2-silica、Ph-silica)吸附果蔬中氨基甲酸酯类农药的效果,结果表明C8的萃取效率最高。Torres 等比较了 C18和石墨化炭黑两种分散剂吸附果蔬中农药的效果,结果表明 C18能更好地从果蔬中吸附杀真菌剂和杀虫剂。Viana 等比较了氧化铝、硅胶、弗罗里硅土对蔬菜中农药残留的吸附,发现利用弗罗里硅土作分散剂得到的萃取液最干净。Fang Guozhen 等比较了碳纳米管、C18和硅藻土作为 MSPD 分散剂萃取农产品中31种农药的效果,发现这三种分散剂的吸附效果相当。
2、样品与分散剂的比例
样品与分散剂的比例对 MSPD 的影响不大,一般将样品与分散剂研磨成半干状态即可。不同类型的分散剂所需的量差别较大,对于砂子、弗罗里硅土、硅藻土等密度大的分散剂需要的量多一些。以 C18为例,样品与分散剂的比例一般为1∶5左右。
3、净化填料
一般用弗罗里硅土、硅胶、氧化铝和石墨化炭黑(GCB)等作净化填料,置于柱的底层,使洗脱和净化一步完成。也有在 MSPD 萃取后,将洗脱液用商业化的 SPE 小柱(C8、C18等)进行净化。
4、淋洗剂
淋洗剂是影响 MSPD 过程的重要因素。淋洗剂的选择主要依赖于目标物的性质,一般用极性与目标物相似的淋洗剂。对于比较复杂的基质,一般用几种溶剂混合洗脱。大多数淋洗剂都是有机溶剂,对操作人员和环境有一定的危害,因此要尽量选用环境友好型的溶剂作淋洗剂,例如一些学者研究用热水洗脱牛奶中的氨基甲酸酯类农药,并得到了很好的效果。
5、淋洗剂的体积
在 MSPD 过程中,淋洗剂的体积一般需要优化,以最少的淋洗剂将目标物最大限度地淋洗下来。大多数淋洗剂对环境有一定的危害,因此用量越少越好。淋洗剂的用量与样品的量也有较大的关系,样品量越大,需要的淋洗剂越多。
