翟晚枫
(中国人民公安大学 刑事科学技术系,北京 100038)
对样品进行提取净化是毒品分析的一个重要步骤,样品前处理技术在现代分析方法中占有重要的基础性地位。目前,对于大麻类毒品,常见的提取方法有溶剂提取或萃取法[1-12]、固相萃取法(主要适用于大麻油和体内大麻检材)[13-15]等,液相微萃取、固相微萃取等方法虽然应用前景广阔,很有发展潜力,但对于大麻树脂并不实用。当前国内外广泛应用的大麻前处理方法是溶剂提取或萃取法,较为简便易行。为确定一个针对大麻树脂类检材,高效、省时、简便、低成本的前处理方法,服务于公安办案工作,笔者对提取过程的各个环节进行了细致考察和优化,最终确定了大麻树脂样品前处理的首选方法。
Prominenece UFLC液相色谱仪(日本岛津公司);十万分之一电子分析天平(瑞典METTLER公司);EYELA型涡旋混合器(日本EYELA公司);KQ3200型超声振荡器(昆山市超声仪器有限公司);台式高速冷冻离心机(德国SIGMA公司);SynergyUV型纯水制备系统(美国Millipore公司)。
盐酸溶液、正己烷为分析纯,北京化学试剂公司;甲醇(优级纯 国药集团化学试剂有限公司);乙醇、氯仿、乙酸乙酯、乙醚均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;石油醚、苯、甲苯,分析纯,北京长海化工厂;环己烷(A.R.天津市福晨化学试剂厂);异丙醇(A.R.北京化工厂);四氢呋喃(色谱纯 美国TEDIA公司);庚烷(色谱纯 东京化成工业株式会社);乙腈(色谱纯 美国Fisher Scientific公司);去离子水(蒸馏水再经Millipore公司SynergyUV型纯水系统制备);大麻树脂样品(案件中收缴)。
色谱柱:岛津Inertsil ODS-SP(4.6mm×150mm,5μm)色谱柱;流动相:乙腈-水;梯度程序:以乙腈-水比例70∶30为初始浓度,有机相浓度以2%·min-1升至 96%·min-1。柱温:40℃;流速:1mL·min-1。
取大麻树脂样品适量,剪碎,精确称量30.00mg(±0.30mg)的样品 14份,置于 1~14号试管中,依次分别加入10mL水、甲醇、乙醇、氯仿、石油醚、苯、甲苯、乙酸乙酯、正己烷、环己烷、异丙醇、乙醚、四氢呋喃、庚烷,1500r·min-1振荡 30min,离心,各取3mL上清液,N2吹挥干后,各用5mL甲醇定容。用相同色谱方法进样分析,得到1~14号样品中3种大麻组分的色谱峰面积与样品称量重量的比值,所得结果见图1。
图1 不同溶剂对四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚提取效率的影响Fig.1 Effects of different solvents on the extraction efficiency of tetrahydrocannabinol,cannabidiol and cannabinol
综合考虑基线稳定、杂质含量、成本高低、毒性有无等因素,选择甲醇作为提取溶剂。
考虑到大麻酚、大麻二酚、四氢大麻酚均为酚类物质,设计了两组实验以考察提取溶剂的酸碱度对提取效率的影响。
第一组实验:用不同pH值溶液直接提取法。设计如下实验,精确称量30.00mg(±0.30mg)的大麻树脂样品7份,编号1~7号。将0.01mol·L-1的HCl溶液稀释,配制 HCl浓度分别为 0.00001、0.0001、0.0005、0.001、0.005mol·L-1的 HCl- 甲醇溶液。1 号样品溶于10mL甲醇溶液,2~6号样品分别溶于10mL上述配制好的不同浓度的HCl-甲醇溶液,7号样品溶于以9mL甲醇稀释的1mL pH值9的NH3·H2O溶液,将1~7号试管1500r·min-1振荡15min后,离心取上清液,用相同色谱条件进样分析,得到1~7号样品中3种大麻组分的含量数据见图2(1~6号样品)。
图2 HCl浓度对四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚提取效率的影响Fig.2 Effects of HCl concent on the extraction efficiency of tetrahydrocannabinol,cannabidiol and cannabinol
结果表明,酸性条件对3种大麻组分的提取效率和保留时间均无显著影响,碱性环境(7号样品)使保留时间稍有减小,但对提取效率仍无显著影响。由于本实验使用的色谱柱pH值耐受范围为2~7.5,故未尝试在其它更加极端的溶剂环境下提取。
第二组实验:反提法。考虑到酚羟基具有弱酸性,可能与强碱结合成盐,实验中对反提法进行了考察。但结果表明反提法效果不佳,对于大麻树脂,反提法不能达到提高对目标组分的提取效率,对杂质的净化作用也很有限,相反,由于反提法增加了操作步骤,目标组分更易在操作过程中损失,增大了误差和不稳定性,故放弃反提法。
为比较振荡辅助萃取、超声辅助萃取的效果并获得最佳条件参数,实验中考察了超声时间、振荡转速和振荡时间对3种大麻组分提取效率的影响,所得结果见图3~5。
图3 超声时间对四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚提取效率的影响Fig.3 Effects of time of ultrasound-assisted oscillation on the extraction efficiency of tetrahydrocannabinol,cannabidiol and cannabinol
图4 振荡转速对四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚提取效率的影响Fig.4 Effects of speed of oscillation on the extraction efficiency of tetrahydrocannabinol,cannabidiol and cannabinol(t:15min)
图5 振荡时间对四氢大麻酚、大麻二酚和大麻酚提取效率的影响Fig.5 Effects of time of oscillation on the extraction efficiency of tetrahydrocannabinol,cannabidiol and cannabinol(speed:1500r·min-1)
结果表明,振荡、超声两种方式相比,均无特别显著优点,差别仅在于超声更省时一些。而如果没有超声仪,振荡也能获得相同的效果。经过比较,保守选择1500r·min-1振荡10min或超声5min作为辅助萃取方式。
此外,为考察浸泡过夜是否会提高有效组分回收率的问题,设计了如下实验,精确称量30.00mg(±0.30mg)的大麻树脂样品 6份,编号 1~6号,1~3号分别溶于10mL甲醇,手动振荡数次,静置过夜(12小时)后,将4~6号分别溶于10mL甲醇,将1~6号同时以1500r·min-1振荡10min,用相同色谱条件分离分析,结果表明两种方法等效,所以无需浸泡过夜,可以直接使用溶剂提取-超声波或涡旋振荡辅助法作为大麻树脂的前处理方法。
液相色谱由于使用的是填料柱,如果样品溶液中含有大量的不溶解物质,在进行色谱柱分离时会产生沉淀现象,堵塞色谱柱,致使柱压增高,影响色谱柱的使用寿命,为了防止此类情况,在进样之前均会进行过滤操作,一般使用的是商品化的滤膜。为了考察常用过滤膜对研究毒品是否存在吸附、反应等现象,试验中比较了不同尺寸过滤膜的过滤效果,见表1,结果表明,过滤操作以及滤膜的尺寸对大麻的3种主要组分无影响,因此,在定量过程中,标准物质溶液可不随样品进行过滤操作,并且可采用直径较小的过滤膜以增加对固体颗粒的过滤效果。
表1 过滤对大麻3种组分提取效率的影响Tab.1 Effects of filtration on extraction efficiency of the three constituents of cannabis
最终确定的大麻树脂前处理方法是:以甲醇作为提取溶剂、1500r·min-1振荡10min或超声5min,离心取上清液或滤膜过滤。该方法快速省时、简便高效,适用于大麻类毒品的提取和检测,尤其适用于办案过程中批量快速检测大麻树脂检材的情况。
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