固相微萃取技术及其在分析中的应用

固相微萃取技术在水质分析中的应用一、前言水是人类生活中不可或缺的重要物质，然而，随着经济和社会的发展，环境污染问题越来越凸显，水体污染问题日益严重。

为了保护水资源，提高水质量监测的准确性和效率，需要利用现代化的分析技术以及良好的分析方法。

固相微萃取技术（SPE）是一种常用的高效分离、提纯和富集技术，在环境水质分析领域有着广泛应用。

二、固相微萃取技术的基本原理SPE 采用与传统固相萃取（SPE）类似的基本原理，利用柱填充物上的特定吸附剂，将有机化合物从样品中富集，并在适当的洗脱溶剂条件下将吸附物溶解出来，进而进行分析。

相比于传统的固相萃取技术，SPE 使用微小的颗粒作为填充物，比表面积更高，可提供更多的活性吸附相对较弱的物质。

SPE 可以被分为非极性，极性和离子交换三类。

非极性 SPE 主要富集非极性化合物，如多氯联苯，惰性有机物，蜡，类黄酮等，它主要是利用样品中非极性化合物在非极性吸附柱中的吸附能力强于其他的成分，从而实现分离；极性SPE 主要富集极性化合物，如吲哚，麻黄素，毒菇碱等，它利用特定的吸附柱（如氟化硅胶或离子交换树脂）的极性表面，特异性地吸附极性化合物；离子交换 SPE 主要富集离子化合物，比如草甘膦，农药，重金属等，它利用带电的离子吸附柱上的异味，通过离子交换吸附分离离子抽取物和其他基质成分。

三、固相微萃取技术在水质分析中的应用1、水中有机物的分析水中的有机物污染物种繁多，常见的有农药、挥发性有机物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）、聚氯联苯（PCBs）等。

恰当的富集、分离和提取方法对检测分析有机污染物的精度和准确性至关重要。

固相微萃取技术具有高富集因子，对弱极性和极性化合物的富集效果好，因此被广泛应用于水样中有机污染物的分析。

2、水中金属元素的分析水中金属元素污染严重影响到生态环境、人类健康等方面，因此，对水中重金属元素的检测也越来越受到关注。

固相微萃取技术在水中重金属元素富集提取方面具有很好的分离和富集能力，并且可以与其他分析技术耦合使用，如电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等分析技术，使检测结果更加准确。

固相微萃取技术及其在分析中的应用(综述)作者：杨大进方从容王竹天来源：中国食品卫生杂志打印本文收藏到我摘收藏到新浪固相微萃取（Solid－Phase Microextraction，简写为SPME）是近年来国际上兴起的一项试样分析前处理新技术。

1990年由加拿大Waterloo大学的Arhturhe和Pawliszyn首创，1993年由美国Supelco公司推出商品化固相微萃取装置，1994年获美国匹兹堡分析仪器会议大奖。

〔1〕固相萃取是目前最好的试样前处理方法之一，具有简单、费用......固相萃取是最好的试样前处理方法之一，具有简单、费用少、易于自动化等一系列优点。

而固相微萃取是在固相萃取基础上发展起来的，保留了其所有的优点，摒弃了其需要柱填充物和使用溶剂进行解吸的弊病，它只要一支类似进样器的固相微萃取装置即可完成全部前处理和进样工作。

该装置针头内有一伸缩杆，上连有一根熔融石英纤维，其表面涂有色谱固定相，一般情况下熔融石英纤维隐藏于针头内，需要时可推动进样器推杆使石英纤维从针头内伸出。

分析时先将试样放入带隔膜塞的固相微萃取专用容器中，如需要同时加入无机盐、衍生剂或对pH值进行调节，还可加热或磁力转子搅拌。

固相微萃取两步，第一步是萃取，将针头插入试样容器中，推出石英纤维对试样中的分析组分进行萃取；第二步是在进样过程中将针头插入色谱进样器，推出石英纤维中完成解吸、色谱分析等步骤。

固相微萃取的萃取方式有两种：是石英纤维直接插入试样中进行萃取，适用于气体与液体中的分析组分；另一种是顶空萃取，适用于所有基质的试样中挥发性、半挥发性分析组分。

1原理固相微萃取主要针对有机物进行分析，根据有机物与溶剂之间“相似相溶”的原则，利用石英纤维表面的色谱固定相对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取出来，并逐渐富集，完成试样前处理过程。

在进样过程中，利用气相色谱进样器的高温，液相色谱、毛细管电泳的流动相将吸附的组分从固定相中解吸下来，由色谱仪进行分析。

固相微萃取技术在环境监测分析中的应用摘要：在我国社会环境快速发展的背景下，大众在开展日常生产生活过程中会产生大量有毒有害气体，而这些气体会严重影响生态环境，导致大众生活质量下降，并且会危及到大众安全，因此为了保障我国社会稳定发展，相关部门需要做好环境治理。

环境监测作为环境治理的主要依据，其监测分析工作会直接决定环境治理水平，所以相关部门需要对其引起重视，提高我国环境监测工作水平，优化传统监测体系，合理应用各类新技术，做好创新与优化，充分发挥环境监测的作用与优势。

基于此，本文就以固相微萃取技术为例，对其在环境监测分析过程中的应用进行深入分析。

关键词：固相微萃取技术；环境监测；应用引言：固相微萃取技术作为新型监测技术，与传统技术相比具有一定优势，可以简化监测人员工作流程，减轻监测人员工作压力，提高监测水平，实现高效监测工作目标，进而保证环境监测工作质量与效率，相关部门需要做好研究，充分了解该技术的应用原理与优势，根据环境监测工作最终目标制定合理的应用方案，提高该技术应用水平和范围，为我国环境监测工作发展提供技术依据，进而实现我国可持续发展理念，落实环境保护政策。

一、固相微萃取技术概述该技术主要是通过吸附方式开展监测，工作人员会使用固相吸附剂与石英纤维开展监测工作，吸附监测目标中所有成分，再通过其余方式来确保吸附平衡性，如传质、扩散等，进而保证吸附效果，提高监测工作质量与效率，因此该技术主要是由萃取头和微量注射剂组建而成，其中萃取头是由石英纤维为主，并且其长度通常为1厘米，具有涂层，工作人员会通过不锈钢管将其与微量注射器相连接，在采样过程中会应用其余流动相开展监测工作，如气相色谱进样器、液相色谱、毛细血管电泳等，在应用该技术开展监测时会从固相中收集相应的样品，再通过其余方式进行分析，如气相色谱、液相色谱、电泳等，完成监测工作，获取到相应的监测数据。

该技术主要分为直接萃取、顶空萃取以及膜保护萃取，工作人员需要根据不同物质监测需求选择萃取方式，例如直接萃取，直接萃取主要是在干净的水体以及气体中应用，而顶空萃取主要是在固态以及水体中进行应用，能消除基质的影响，避免背景吸收过多导致物质平衡时间延长，并且该技术还能在一定程度上延长萃取头使用寿命。

固相萃取技术及其在N-亚硝胺分析中的应用摘要：固相萃取（SOILD PHASE EXTRACTION，简称SPE）是近年来快速发展的样品前处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来,其原理是根据萃取组分、样品基质及其它成分在固定相填料上作用力强弱的不同而使它们彼此分离,达到样品分离富集的目的。

与液液萃取法(Liquid-Liquid Extraction, LLE)相比,处理水样量大、使用有机溶剂量少,是水中痕量富集的理想途径。

本文介绍了固相萃取技术的原理、操作过程并综述了固相萃取技术在N-亚硝胺分析中的研究进展及应用。

关键词：固相萃取；N-亚硝胺；分析方法N-亚硝胺是亚硝基化合物中的一种，其一般结构为R2（R1）N-N=O。

N-亚硝胺在通常条件下不易分解。

在中性和碱性环境中较稳定，但在特定条件下也发生反应，如N-亚硝基二甲胺在盐酸溶液中加热70～110℃即可分解，除了盐酸外，Br2、H2SO4加KMnO4、HBr 加冰乙酸都可作为去亚硝化剂[1]。

N-亚硝胺在紫外光照射下，N=O基可以裂解，紫外光解反应在酸性水溶液或有机溶媒中都能进行。

此外，某些N-亚硝胺具有挥发性。

这样一种在温和的条件下极稳定的物质，具有高致癌性。

迄今为止，已发现的N-亚硝胺中90%左右可诱发动物不同器官的肿瘤。

此外，这类物质还具有致畸，致突变以及神经毒性等生物毒害。

人群中流行病学调查表明，人类某些癌症，如胃癌、食道癌、肝癌、结肠癌和膀胱癌等可能与N-亚硝胺有关[2]。

从理论上讲，由于大多数食品都含有蛋白质，以及氮氧化物在环境中的分布广泛，这两点使得几乎所有的食品都有产生N-亚硝胺的可能，但是胺类物质只有在蛋白质腐败分解时才会产生，所以蛋白质丰富且容易腐烂的食品是高含量N-亚硝胺的主要风险，肉制品和水产品中N-亚硝胺的含量就成为人们关注的焦点。

已有报道，在奶酪[3] [4]、鱼肉制品[5]、烘烤肉制品[6-9]和火腿[10]等食品中都检测到至少一种N-亚硝胺存在。

宝典固相萃取与固相微萃取应用之原理固相萃取与固相微萃取应用之原理一固相萃取固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE)是一种基于液-固分离萃取的试样预处理技术，由柱液相色谱技术发展而来。

SPE技术自70年代后期问世以来，由于其高效、可靠及耗用溶剂量少等优点，在环境等许多领域得到了快速发展。

在国外已逐渐取代传统的液-液萃取而成为样品预处理的可靠而有效的方法。

SPE技术基于液相色谱的原理，可近似看作一个简单的色谱过程。

吸附剂作为固定相，而流动相是萃取过程中的水样。

当流动相与固定相接触时，其中的某些痕量物质(目标物)就保留在固定相中。

这时用少量的选择性溶剂洗脱，即可得到富集和纯化的目标物。

固相萃取可分为在线萃取线萃取前者萃取与色谱分析同步完成;而后者萃取与色谱分析分步完成，两者在原理上是一致的。

一般固相萃取的操作步骤包括固相萃取柱(即吸附剂)的选择、柱子预处理、上样、淋洗、洗脱。

在实验过程中需要具体考虑的因素如下:1)吸附剂的选择a.传统吸附剂在环境分析中最为常用的反相吸附剂较适用于水样中的非极性到中等极性的有机物的富集和纯化。

其中有代表性的键合硅胶C18和键合硅胶C8等。

该类吸附剂主要通过目标物的碳氢键同硅胶表面的官能团产生非极性的范德华力或色散力来保留目标物。

正相吸附剂包括硅酸镁、氨基、氰基、双醇基键合硅胶及氧化铝等，主要通过目标物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团的极性相互作用(氢键作用等)来保留溶于非极性介质的极性化合物。

由于其特殊的作用原理，在环境分析中常用于与其它类型的吸附柱联用，吸附去除干扰物，实现样品纯化。

离子交换吸附剂则主要包括强阳离子和强阴离子交换树脂，这些树脂的骨架通常为苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，主要是通过目标物的带电荷基团与键合硅胶上的带电荷基团相互静电吸引实现吸附的。

b.抗体键合吸附剂(Immunosorbents-IS)这类新型吸附剂充分利用了生物免疫抗原-抗体之间的高灵敏性和高选择性，尤其适应于水中痕量有机物的富集与分离。

固相微萃取原理及使用固相微萃取（SPME，Solid-Phase Microextraction）是一种新型的样品前处理技术，通过固定在纤维上的固相吸附剂从气态、液态或固态样品中萃取目标分析物，并将其直接转移到气相色谱仪（GC）或液相色谱仪（LC）进行定性和定量分析。

固相微萃取的原理基于固相吸附剂对目标分析物的亲合性。

通常使用的固相吸附剂是聚二甲基硅氧烷（PDMS）或其他官能化的聚合物。

PDMS 纤维富含非极性表面，能够吸附疏水性的目标分析物。

在样品中，目标分析物与固相吸附剂表面发生吸附作用，达到平衡后，可以将纤维直接放入分析仪器进行进一步分析。

固相微萃取的使用步骤包括样品处理、纤维曝气和分析步骤。

样品处理通常涉及样品的预处理，如溶解、稀释、搅拌等，以便将目标分析物从样品基质中释放出来。

然后将固相吸附剂纤维插入样品中，使其与目标分析物接触，并允许吸附达到平衡。

曝气步骤是将纤维暴露在空气或惰性气体中，以去除吸附在纤维上的水分和挥发性杂质。

最后，将纤维放入色谱仪进行分析。

固相微萃取的优点包括简便、快速、高效、灵敏、环境友好以及无需有机溶剂等。

相比于传统的样品前处理方法，如液-液萃取和固相萃取，固相微萃取不需要大量的溶剂、操作步骤和设备，大大简化了样品前处理的流程。

此外，由于固相微萃取仅使用微量吸附剂，其分析结果更具可重复性和可比性。

同时，固相微萃取可以在不破坏或减少样品中目标分析物含量的情况下实现富集，避免了样品基质对分析结果的干扰。

固相微萃取在环境、食品、生物、医药等领域中得到了广泛应用。

例如，可以用于食品和饮料中残留农药和有害物质的分析，环境水样中的挥发性有机物的监测，空气中的挥发性有机物的测定，以及生物样品中药物或代谢物的分析等。

此外，固相微萃取还可以与其他技术结合，如气相色谱质谱联用、高效液相色谱质谱联用等，以实现更高的分析灵敏度和选择性。

总之，固相微萃取是一种新颖的样品前处理技术，具有简便、高效、灵敏且环境友好的特点，被广泛应用于各种样品的分析和监测，并为分析化学领域带来了极大的便利。

肉类研究M EAT RES EARCHw w w .c m r c.c om .c n 2008.4攻关项目：天津农学院科学基金项目肉制品中亚硝胺的阻断及快速检测研究（）部分研究内容。

作者简介：方长发（），男，研究生，研究方向是肉类科学与技术。

固相微萃取技术及其在N -亚硝胺分析中的应用方长发1，马俪珍2，刘会平3，王瑞2（1.山西农业大学食品学院　太谷　030801　2.天津农学院食品科学系　天津　3003843.天津科技大学食品学院　天津　300222）摘　要：固相微萃取技术（SPM E ）是在固相萃取基础上发展起来的一种无溶剂的样品前处理技术，集采样、萃取、浓缩、进样于一体。

该技术有着操作简单迅速、低耗费、安全、易解析、高灵敏度及无有机溶剂的优点。

本文介绍了固相微萃取技术的原理、萃取装置、萃取方式、操作过程，并综述了固相微萃取技术在N-亚硝胺分析中的研究进展及应用前景。

关键词：固相微萃取；亚硝胺；分析Solid Phase Microextraction (SPME)and Its Application in Nitrosamine AnalysisFang Chang-fa 1,Ma Li-zhen 2*,Liu Hui-ping 3，W ang Rui 2(1.Shanxi AgriculturalUniversity,Taigu030801;2.Food Science Department,TianjinAgricultural College,Tianjin 300384,China;3.TianjinScience and Thechnique U niversity,Tianjin 300222,China)Abstract:Solid phase microextraction (SPME)as a new extraction technique is based on the solid phase extraction(SPE).This system consists of sampling,extraction and concentration in one unit and has the advantage of simple operation,rapid analysis,low cost,safety,good resolution,high sensitivity and being free of organic solvents.The principle,equipment,extraction modes and operation were introduced in this paper.Based on that its application in nitrosamine analysis were summarized and Its future development was also discussed in this paper.Key words:Solid phase microextraction(SPME);Nitrosamine;Analysis中图分类号:TS207.3 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2008)04-0049-05引　言N -亚硝胺是亚硝基化合物中的一种，其一般结构为R 2（R 1）N -N=O 。

固相微萃取技术的原理、应用及发展
固相微萃取技术是一种高效、灵敏且环保的样品预处理方法，可用于分离和富集液相中的目标化合物。

其原理基于固相萃取和微萃取技术的结合，通过固相材料选择性地吸附和富集目标化合物，然后用适当的溶剂洗脱，最终得到高纯度的目标化合物。

固相微萃取技术的应用非常广泛。

首先，在环境分析领域，它可以用于水、土壤和空气中有机污染物的检测与分析。

其次，在食品安全领域，它可用于检测食品中的农药残留、有机污染物和食品添加剂等物质。

此外，固相微萃取技术还可以应用于药物分析、生物体内代谢产物的分离与鉴定，以及痕量有机物的分析等领域。

固相微萃取技术的发展主要体现在以下几个方面。

首先，固相材料的不断改进和创新，如纳米材料、金属有机框架材料等的引入，使得固相微萃取技术具有更高的吸附容量和更好的选择性。

其次，新型萃取模式的出现，如固相微萃取与固相微柱结合的技术，提高了样品处理的效率和分析的灵敏度。

再次，自动化设备的发展使得固相微萃取技术更加便捷和高效。

最后，与其他分析技术的结合，如气相色谱-固相微萃取和液相色谱-固相微萃取联用技术，使得分析方法更加全面和准确。

总之，固相微萃取技术在分析领域具有广泛的应用前景，并且在不断
发展中。

随着固相材料和萃取模式的创新，以及自动化设备的进一步完善，固相微萃取技术将能够更好地满足分析的需求，并在分析领域中发挥更大的作用。