固相微萃取-液相色譜技術聯用的研究進展

謝思思 楊貴金 韋雅樓 秦青青 吳曉燕

摘要：近年來隨著現代分析技術的發展，固相微萃取技術作為一種簡單有效的前處理手段被越來越多地應用于環境、食品、臨床、生物學等方面的檢測分析。本文主要綜述固相微萃取-液相色譜技術聯用原理和發展現狀，介紹該技術在實際應用中的優化，并對其發展前景作展望。

關鍵詞：固相微萃取;液相色譜;研究進展

固相微萃取（SPME）是在固相萃取（SPE）基礎上發展起來的一種集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體的萃取分離技術，它摒棄傳統樣品前處理方法的很多缺點，具有下述優點：操作簡單，萃取速度快，樣品需要量少，所需有機溶劑少，易于實現自動化，與當今國際上提倡的綠色環境友好型樣品前處理要求相符[1-3]。隨著液相—質譜技術的發展，SPME又越來越多地與液相色譜聯用并取得很大進展。

1 與液相色譜聯用的固相微萃取類型

1.1 纖維針式固相微萃取

SPME裝置類似一個注射器，由手柄和萃取纖維頭組成。萃取纖維頭是涂有不同固定相或吸附劑的熔融石英纖維，外套不銹鋼細管以保護石英纖維不被折斷，纖維頭在鋼管內可伸縮，將SPME針管刺入樣品瓶，推出纖維頭浸入樣品溶液，萃取一定時間后縮回纖維頭退出樣品瓶，插入SPME-HPLC專用接口。該接口由一個六通閥和解吸池組成，解吸池與進樣管相連，將六通閥置于載樣狀態時，纖維頭插入解吸池，六通閥置于進樣狀態，流動相沖洗纖維頭洗脫富集的化合物并隨流動相進入色譜柱和檢測器進行分離和測定，纖維頭退回鋼針中，拔離進樣口，此為動態洗脫。動態洗脫不徹底時可進行靜態洗脫，即在六通閥置于載樣狀態時使用注射器吸取適量的洗脫溶劑注入并充滿六通閥和接口的洗脫室，靜態洗脫一定時間后將六通閥置于進樣狀態。為避免記憶效應，在下次萃取進行前需將纖維頭洗凈并晾干。此方法由于其經典性一直沿用至今。

1.2 管內固相微萃取

為使 SPME更好地與液相色譜在線耦合，Eisert等人發明管內固相微萃取裝置，它將萃取固定相涂覆于GC毛細管柱內壁代替傳統萃取頭，一端插入試樣溶液中，另一端與六通閥相連。六通閥置于進樣位置時經自動進樣系統控制注射器對試樣溶液多次吸入和排出，使被測物在樣品溶液和毛細管萃取涂層間達到平衡，再將樣品溶液更換為洗脫溶劑，將六通閥先后置于加載和進樣位置，流動相將被測物導入色譜柱進行檢測。管內固相微萃取與液相色譜聯用除實現分析自動化，減少人為誤差外，還可以克服現有商品SPME纖維種類不多的局限性;GC毛細管柱可以適當增加長度，提高富集倍數;再次，由于采用自動進樣裝置進行萃取和解吸，其解吸過程可定量進行，防止超載的發生;進樣針和毛細管柱每處理完一個樣品后都會自動清洗，減少待測物的殘留，克服記憶效應對樣品檢測的干擾。

1.3 針內固相微萃取

Abdel-Rehim等在一個100—250μL的玻璃注射器內填充約1mg吸附劑制成針內固相微萃取裝置，與LC-MS/MS在線聯用檢測人血漿中的羅哌卡因及其代謝產物，結果良好。很快，這種填充式注射器微萃取技術以其簡便、樣品和溶劑使用量少、全面自動化等諸多優點引起臨床、法醫毒理學、環境等領域的廣泛關注。

1.4 管尖固相微萃取

管尖固相微萃取是近年來新發展起來的一項SPME技術，目前主要被應用于生物樣品的檢測。它通過在移液管尖端插入或吸取一段吸附材料形成一萃取吸頭與帶有機械臂的96孔萃取裝置聯用實現自動化。移液管一般為一次性聚丙烯材料，吸附劑為大孔徑的硅膠顆粒或其他整體柱材料（如甲基丙烯酸酯）。Xie等將其與LC-MS/MS聯用檢測人血漿中的藥物MK-0533和MK-0974，效果良好。總而言之，In-tip SPME是一項新型、高效、發展前景良好的前處理技術，它在實現SPME全面自動化的同時體現真正的樣品平行性。

2 與液相色譜聯用的固相微萃取涂層

2.1 非特異性涂層

涂層是SPME的核心部分，它決定SPME萃取過程的選擇性、靈敏度和萃取容量，通常實驗中選擇涂層材料的原則都遵循“相似相溶”原理。目前常用的商品化有機涂層主要有聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯、聚乙二醇/二乙烯基苯、聚乙二醇/聚二甲基硅氧烷、聚乙二醇/模板樹脂、聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯/聚乙二醇等。前2種為均相聚合物涂層，往往只能通過增加涂層厚度來增加萃取容量;后5種為多孔顆粒聚合物，可以通過增加涂層的多孔性來增加萃取容量及提高對被分析物的保留能力。雖然這些纖維涂層對PME 的發展作出巨大貢獻，但仍存在吸附質成本高、價格昂貴、吸附容量小、耐溶劑性差、使用壽命短等缺點。

碳納米管（CNTS）是當前研究者們比較感興趣的一類涂層材料，最早是由 Iijima發現的，CNTS是一種由石墨片按一定螺旋度卷曲成無縫納米級圓筒的大分子，根據石墨片層數的不同，分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。Ma等人利用單壁碳納米管檢測水樣中的內分泌干擾化合物，對自來水和海水的樣品加標回收率可達81.8%—97.3%。

2.2 特異性涂層

分子印跡技術是指以目標分子為模板，與功能單體、交聯劑進行聚合反應。印跡分子（模板）除去后，聚合物中留下大量空穴，這些空穴和模板分子在大小和形狀方面完全匹配，即該聚合物具有反結合模板分子的特異性能。分子印跡- 固相微萃取（MIP-SPME）技術因同時具備SPME的高靈敏度和分子印跡聚合物的高選擇性而受到廣泛關注。

3 SPME-HPLC 裝置優化

SPME-HPLC技術發展至今，除萃取涂層的研制更新，萃取支持物的材料、聯用接口、萃取進行位置、儀器設備等方面也不斷得到優化和發展。萃取支持物從早期較脆易斷的熔融石英纖維發展到后來的不銹鋼纖維、碳質基體、石墨碳纖維、玻璃—陶瓷棒、改性的筆狀鉛纖維、硫化銅選擇性纖維等，在增加機械強度提高使用壽命的同時，拓展分析范圍。SPME-HPLC的傳統接口由一個六通閥和脫附室組成，Wu等人采用一根3cm的C8柱、一個十通閥及雙泵（解吸泵、分析泵）構造整個解吸及進樣系統，有效抑制色譜峰的拓展效應，提高靈敏度，可惜此方法仍沿用手動方式。

4 展望

固相微萃取和液相色譜技術聯用的十幾年發展進程中，鑒于其操作簡單、高效、環保等優點，被廣泛應用于各個領域。為進一步推動其發展、擴大其應用范圍，SPME-HPLC可朝以下幾方面發展：（1）繼續發展新型涂層，提高纖維涂層的萃取容量和靈敏度，延長涂層壽命，擴大萃取對象;（2）繼續發展在線聯用技術，這也是當前檢測分析技術的熱點。研制易于組裝拆卸的接口及接口的商品化和標準化將受到關注，開展聯用技術的自動化和數字化研究，儀器設備的微型化和集成化研究，將人為誤差降至最低。（3）加強與其他先進的前處理萃取技術（例如超臨界流體萃取）的聯用研究。相信 SPME-HPLC必定會有更好的發展前景。

參考文獻：

[1]王錫昌，陳俊卿.固相微萃取技術及其應用[J].上海水產大學學報，2004，13（4）：348-352.

[2]胡國棟.固相微萃取技術的進展及其在食品分析中應用的現狀[J].色譜，2009，27（1）：1-8.

[3]吳繼紅，胡小松，周珊，等.固相微萃取和氣-質聯用技術在快速測定蘋果中揮發性成分中的應用[J].飲料工業，2003（03）：42-44+50.