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【“仪”起享奥运】常见的液相微萃取操作方法

通标小菜鸟

2024/08/12

前处理综合讨论

一、直接液相微萃取

直接液相微萃取（Direct-LPME，D-LPME）是最简单的液相微萃取操作方式。在特氟龙棒端悬挂一滴有机溶剂，浸入亲水性样品溶液中，利用待测组分在两相间的分配系数差异进行萃取富集。溶液中可加入磁力搅拌棒加速分配平衡。待分配平衡后（一般只需数分钟时间）取出特氟龙棒，回收有机溶剂准备上样分析。还可采用另一种操作方式，用气相色谱微量进样器代替特氟龙棒，直接在针头上悬挂有机溶剂，这种方法叫作悬滴液相微萃取（Single-Drop Microetraction，SDME）。和直接液相微萃取相比，悬滴液相微萃取的好处在于，分配平衡后只需将有机液滴吸回微量进样器便可方便地完成样品转移。另外还有一种名为“动态液相微萃取（Dynamic Liquid-phase Microextraction）”的操作方式，是利用微量进样器将微升级的有机萃取剂反复吸入和推出到亲水性样品基质中，达到动态萃取的目的。这种方法相对来说萃取效率较高，但仍需人工手动操作。

影响直接液相微萃取方法萃取效率的主要因素包括萃取溶剂的种类和特点，液滴尺寸，悬挂液滴的针头或棒头的形状，操作温度和平衡时间等。一般来说液滴尺寸以1～2μL为宜，因为这样大小的液滴相对比较稳定，操作温度不宜过高，通常在室温下操作，以免在较高温度度下液滴本身挥发造成损失，如需利用搅拌棒促进分配平衡，必控制低速搅拌。

此法有机萃取溶剂的用量极小，操作也极为简单，但因为完全依赖样品的两相分配平衡，且液滴容易滴落，相对来说方法重现性可能较差，而且样品适用范围较窄，一般只用于较为纯净的亲水性样品中高挥发性样品组分的提取。

二、液相微萃取/后萃取

液相微萃取/后草取（Liquid phase Microextraction with Back Extraction，LPME/BE）又称“液-液-液微萃取”（Liquid-liquid-liquid Microextraction，LAME），采用三相液态系统，适于离子态分析物的萃取，主要目的是通过增加一步反萃取过程，提高方法对目标组分的富集倍数。

LPME/BE的一般操作步骤为，在亲水性样品溶液上覆一层有机萃取相，通过调节水客液的pH值，将离子态待测组分转化为游离态并萃取进入有机萃取层，然后再在有机萃取是中加入含水的悬浮液滴，通过调节悬浮液滴的pH值，再将待测组分转化回离子态并萃取进含水液滴中，最后进行后续仪器分析。此方法更适于和液相色谱或毛细管电泳联用，目前尚无在气相色谱分析中的应用报告；而且因为多了一道液相微萃取步骤，进一步增加了液滴落损失的可能性和方法的不稳定性，使得方法的应用范围进一步受到限制。

三、多孔中空纤维膜液相微萃取

多孔中空纤维膜液相微萃取（Hollow-fibers LPME，HF-LPME），是以多孔的中空纤维为萃取溶剂的载体，取代溶剂液滴和样品基质直接接触的方式来进行液相微萃取操作的方法。这样不仅能够规避萃取溶剂液滴掉落损失的风险，而且受纤维膜阻挡，样品基质中的大分子组分无法和萃取溶剂接触，不仅在一定程度上又增加了一道过滤净化步骤，更重要的是，和直接液相微萃取方法相比，对样品基质复杂性的耐受度也有所提高。

HF-LPME的操作方式非常灵活。将多孔中空纤维膜的孔洞中充满萃取溶剂，将其浸入液相样品基质中后，可以根据样品性质和操作条件，选用以下任意一种操作方式：

①在纤维膜空腔中注入一种有机萃取溶剂，实施静态HF-LPME。

②注入两种萃取溶剂，实施三相萃取。

③将中空纤维膜的一端和微量注射器连接，来回推动注射器推杆移动萃取溶剂实现动态萃取（Dynamic HF-LPME），进一步提高萃取效率。

发展HF-LPME方法时，除样品本身的性质、萃取时间、萃取温度、萃取溶剂种类等因素外，还需重点考虑中空纤维膜的种类和操作参数。目前最为常用的多孔中空纤维膜为疏水性的聚丙烯纤维膜，1.5～10cm长，内径600μm壁厚200μm，孔隙尺寸0.2μm，操作时一端和微量注射器连接，另一端封死。

对有机溶剂的选择是萃取方法成功的另一个关键，除对目标组分有良好的萃取能力（即对目标组分的富集倍数高于水相样品基质）外，适当的有机溶剂还应满足以下条件：和纤维膜有良好的结合能力，能比较稳定地存在于小孔中；操作条件下不挥发：和水相不互溶等。常用的有机溶剂包括正辛醇、正己基醚、十一烷和甲苯等。这些萃取溶剂对于强疏水性非极性组分非常适用；对于亲水性或极性相对较强的目标组分，则可以考虑采用更加适当的替代溶剂，如离子液体，这样能够在很大程度上扩大方法的适用范围。

HF-LPME方法因样品基质溶液与萃取液之间有隔膜，隔膜表面有时还有气泡存在，可能会在一定程度上影响萃取速度，但因完全规避了萃取溶剂掉落丢失的风险，可以采用很高的搅拌速度以助降低实现萃取平衡所需时间；方法的典型萃取平衡时间为10～30min，比D-LPME方法略长。另一方面，和D-LPME方法相比，该方法有机萃取溶剂的用量可以增加至几十微升，对提高目标组分的萃取能力有很大帮助。总之，HF-LPME方法除有LPME的普遍优点之外，还有操作灵活、方法稳定、适用范围更广等优势，是一种很有发展潜力的液相微萃取样品预处理技术。

四、顶空液相微萃取

顶空液相微萃取（Headspace Liquld-phase Microextractionhs，HS-LPME）是将有机溶剂液滴悬于样品之上，顶空吸附样品中的挥发性组分。目标组分由样品基质挥发至气态，再被有机溶剂萃取。对于挥发性较强的目标组分，这一传质过程可以很快完成，而且可以有效消除样品基质对萃取过程的干扰，和其他LPME方法相比，更适用于基质较为复杂的样品，如生物样品等。

除影响SDME效率的普遍因素外，顶空体积和溶液体积比也会影响HS-LPME的萃取效率。还应格外注意萃取溶剂的选择，溶剂的挥发性不能太高，否则在萃取过程中会自行挥发造成损失；同时溶剂又不能太过不挥发，因为这样会造成后续溶剂和所萃取样品组分的同时洗脱。可以考虑选用的溶剂包括正辛酯、异戊醇、十一烷、辛烷、壬烷、乙二醇等。

五、分散液相微萃取

分散液相微萃取（Dispersive Liquid-liquid Microextraction，DLLME）是一种很新的液相微萃取技术。方法操作简单，在水相样品基质中加入微升级的萃取剂和毫升级的分散剂，用以形成水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系，再经离心分离后即可吸取萃取层直接进样分析。此法相当于“多重”悬滴液相微萃取法，因为添加了分散剂，可以大幅减少萃取剂的用量和显著提高萃取平衡的效率。和浊点萃取技术类似，整个过程只需一个具塞离心管和离心机即可完成样品的预处理，操作又比浊点萃取技术简单，因为省却了加热步骤。具有富集效率高操作简单、快速、成本低等优点，在痕量分离领域应用前景广泛；但受分离原理所限，只适用于水相基质中中度或高度亲脂性目标组分的提取（k＞500）。对于亲水性中等而有酸碱性的组分，可以通过调节样品基质的pH值使其以非离子化状态存在而尽量增加方法的富集系数，但对于亲水性强的中性组分则不太适用。

一般选用5～100μL卤代烃做萃取剂，因其与水不互溶且密度大于水，便于最终萃取液的吸取；加入1mL左右分散剂，分散剂通常选用甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃等能与水互溶且在萃取剂中有良好溶解度的有机溶剂。萃取剂的种类和体积，以及分散剂的种类和体积显然是影响提取的最重要因素，其他如提取时间和盐浓度等因素也会对萃取效率产生影响。

因富集倍数较高，回收率较好，且提取液可直接上样分析，该方法很适合和GC联用，用于水相中痕量有机组分的分析，如水中污染物的监测，或农药/药物水平检测等。近期的另一个研究热点是引入离子液体，用来代替或部分代替萃取剂或分散剂，从而进一步把方法的适用范围扩大到金属离子的富集检测，更加能够进一步减少有毒有害有机溶剂的使用。

六、悬浮固化液相微萃取

悬浮固化液相微萃取（Solidification of Floating Organic Drop Liquid-phase Microextraction SFO-LPME），特指采用密度小于水、熔点接近室温的萃取剂进行液相微萃取。和其他液相微萃取方法的不同之处在于，萃取结束后，将样品进行冰浴而使上层萃取液冷却固化，以便和仍处于液态的水相分离并转移。这样操作的稳定性在一定程度上优于直接液相微萃取或悬滴液相微萃取方法，方法重现性应该也有所提高。但也应注意，因为萃取液的熔点较高，其沸点也相应较高，用于气相色谱分析时应注意溶剂峰流出较晚，需小心优化方法以免对待测组分峰产生干扰。

方法的原理决定了可供选择的萃取剂种类有限，目前常用的萃取剂有十一醇、十二醇、正十六烷等。萃取剂的选择又决定了方法更适用于较为简单的亲水性样品基质中亲脂性强的痕量化合物的提取。和其他液相微萃取方法一样，萃取效率受萃取温度、时间、萃取剂体积以及离子强度等因素的影响。

和其他液相微萃取方法类似，SFO-LPME也很适合和气相色谱联用，此外也有和液相色谱或原子吸收光谱联用的报道。方法操作简单，环境友好，如能扩大在较为复杂基质中的应用，应会有助于方法的进一步推广和进步。

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