低共熔溶劑在色譜分析中的應用研究進展

賴增聰 卓大權 曹 孟

深圳市計量質量檢測研究院 廣東 深圳 518100

色譜分析是指按物質在固定相與流動相間中的分配系數不同而進行分離、分析的方法。其按流動相的分子聚集狀態可分為液相色譜、氣相色譜及超臨界流體色譜法等。按分離原理可分為吸附、分配、空間排斥、離子交換、親合及手性色譜法等諸多類別。按操作原理可分為柱色譜法及平板色譜法等。色譜分析由于可以同時不間斷的對樣品進行濃縮、分離、提純和檢測,正在被廣泛的分析研究者普遍采用,并且已廣泛的應用于化工、食品、醫藥、衛生、石油、農業、環境監測等領域。

近年來,由英國萊斯特大學Abbott 教授所提出的低共熔溶劑(deep eutectic solvents,DES)展現出了無毒、可生物降解、制備簡單、價格低廉等突出特點,還兼具離子液體具有的低揮發性、熱穩定性和可設計性,這些優點使得DES 在許多研究領域被廣泛研究[1]。低共熔溶劑(DESs)通常是由一定化學計量比的氫鍵受體(如季鉸鹽)和氫鍵給體(如梭酸、醇、胺類和糖類等)組合而成的低共熔混合物。其組成成分可以根據提取目標物質的特性進行針對性的配制,從而擁有很高的原料選擇自由度及對提取目標物的針對性,進而提高目標物的提取率和回收率,滿足作為基準方法的要求。低共熔溶劑溶解性強、分離純化效果好、綠色環保,具有重要的經濟意義和社會意義。低共熔溶劑作為“綠色”溶劑同時具備揮發性低、電導率高、化學性質穩定、熱穩性高、溶解能力強等優于傳統有機溶劑的特點,在催化反應、分離純化、電化學、材料化學等領域受到廣泛關注并取得良好的實驗效果。

劉[2]等建立了由氯化膽堿和乙二醇合成的低共熔溶劑對樣品進行萃取結合超高效液相色譜儀快速檢測調味油中酸性橙II、堿性橙21和堿性橙22的分析方法。以市面上常見的食用調味油作為分析對象,如：辣椒油、胭脂樹橙油、姜黃油、番椒油、花椒油、十三香精油等。流動相選用乙酸銨緩沖溶液-乙腈梯度洗脫,采用ACQUITYUPLCまBEHC18色譜柱進行目標物的分離,二極管陣列檢測器于490nm 波長進行測定。實驗結果表明,在上述色譜條件下6min內3種目標物可有效分離,且在0。02～2mg/L 范圍內呈良好的線性關系,相關系數均大于0。999；檢出限為0。03mg/kg,測試的調味油樣品平均回收率在90。3%至99。6%之間。該方法分析時間段、響應高、選擇性好,適用于基質復雜的調味油樣品中酸性橙II、堿性橙21和堿性橙22這3種工業染料的檢測。

張[3]等建立了一種基于綠色低共熔溶劑的液相微萃取與高效液相色譜聯用技術,用于測定大豆油中的合成抗氧化劑叔丁基對苯二酚(TBHQ)。結果表明,由氯化膽堿和乙二醇在物質的量比為1∶2 時組成的低共熔溶劑對大豆油中的TBHQ 具有較高的萃取率,其萃取率接近100%。通過外標法在0～500mg/kg范圍內其線性回歸方程為y=7648。9x-9884。4,相關系數為0。9998。同時進行了精確度、檢出限和定量限的計算,結果為檢測限為0。02μg/m L,回收率在98。5%～112%范圍內,日內和日間精密度均小于2%。與傳統使用甲醇進行萃取進行比較,發現使用低共熔溶劑的萃取結果與甲醇萃取得到的結果相近,并且低共熔溶劑的使用極大地簡化了實驗前處理的步驟和時間,因此表明DES是一種用于提取大豆油中的抗氧化劑叔丁基對苯二酚(TBHQ)的理想萃取劑。

羅丹明B是一種堿性工業染料,又稱堿性玫瑰精,是一種人工合成的氧雜蒽染料。由于它對人具有潛在的致癌毒性而被禁止添加在食品中。但是一些不法商販用羅丹明B 作為食品著色劑摻雜在辣椒油中來提高其顏色的鮮艷度。林[4]等建立了一種基于由氯化膽堿和乙二醇(摩爾比為1∶3)合成的低共熔溶劑作為提取介質提取羅丹明B,酶標儀作為熒光信號檢測器實現了辣椒油中羅丹明B 的快速定性檢測。

Farajzadeh等[5]發展了一種基于低共熔溶劑的液相微萃取的方法,結合氣相色譜(GC)檢測了水果和蔬菜樣品中的多種農藥殘留。以摩爾比為1：2的氯化膽堿和4-氯苯酚制得的DES加入到含分析物的樣品溶液中進行萃取。在萃取目標物的時候充入一定量的空氣使其更好的與低共熔溶劑相接觸,從而形成渾濁的溶液。經過高速離心過膜之后,下層沉降部分注入氣相色譜儀,利用火焰離子檢測器(FID)進行定量檢測。該方法取得了與其他農藥殘留檢測方法[6,7]水平相當的檢測限和線性范圍,而且操作簡單、成本低、萃取時間短、效率高。

Khezeli等[8]用一種基于低共熔溶劑的超聲輔助液液萃取方法結合高效液相色譜配紫外檢測器(HPLC-UV)檢測了植物油中的咖啡酸和肉桂酸。首先將樣品用正己烷進行溶解,然后加入摩爾質量比為1：2的氯化膽堿-乙二醇制備的DES,接著將此混合物超聲5分鐘,使DES和樣品充分接觸。萃取后,通過離心將富含分析物的DES與正己烷分離開,最后過膜再進入HPLC-UV 分析。通過一系列的表征說明該方法擁有較低的檢測限、較高的回收率和良好的重現性。

Zhu等[9]建立了基于疏水性低共熔溶劑萃取飲料中8 種人工合成色素的實驗方法,配合高效液相色譜定量測定了8種人工合成色素在溶液中的含量。通過一系列的條件優化實驗得到了最優的實驗條件并進行了精確度、檢出限和定量限的計算。在優化條件下,通過疏水性低共熔溶劑萃取8種人工合成色素的檢出限為0.016～1.12ng/m L,回收率為74.5%～102.5%,相對偏差＜5.4%。

譚[10]等基于傳統親水作用色譜分離困難的問題,創新性的將低共熔溶劑用作親水作用色譜流動相的新型改性劑。選用硅膠柱(150mm×4。6mm,3μm),以乙腈和由氯化膽堿-乙二醇(摩爾比為1∶3)組成的低共熔溶劑為混合流動相,檢測了6個堿基與核苷的色譜分離效果,并以低共熔溶劑在流動相中的比例、溫度為條件驗證對分離效果的影響。實驗結果表明,與傳統的水相流動相條件下堿基與核苷分離效果不佳相比,使用改性后的流動相后其分離效果得到明顯增強,特別是是胞嘧啶與胞苷能達到完全分離,有效的補齊了傳統水流動相分離困難的短板；同時,隨著低共熔溶劑在乙腈中濃度的增加至體積分數為2.5%時,6個堿基與核苷有較好的分離效果。但是繼續增加后,兩種物質在色譜柱上的保留均有不同程度的減小,其中胞苷的保留減小最為顯著；柱溫在25～50℃范圍內堿基與核苷能有較好的保留和分離,隨著溫度再升高,堿基與核苷的保留同樣有所減小。

由于近年來國人對于食品質量安全要求的不斷提高,檢測機構的業務量也在不斷的增加,怎樣在巨大的檢測量的情況下保證結果的準確性和實效性成為專業分析測試人員面臨的首要問題,同時也對他們的檢測能力和準確率提出了很高的挑戰。只有在原有的檢測基礎方法上進行不斷的創新和改進,才能更快的適應新的市場變化和挑戰。低共熔溶劑擁有溶劑性強,分離目標物質良好,綠色無毒可回收等優點,使用低共熔溶劑作為提取劑萃取樣品可以極大 改善目前樣品前處理中大量使用有機溶劑甲醇和正己烷的現狀,同時還有助于提高整體前處理時間,并且實驗過程中對實驗人員的危害也大大降低。在環保和綠色發展深入人心的現代社會,低共熔溶劑必將憑借其優越的綠色溶劑特性,在以后的生產發展中發揮出越來越重要的作用。