分散液相微萃取体系研究

褚文玮，张福更

（天津渤海职业技术学院，天津300402）



分散液相微萃取体系研究

褚文玮，张福更

（天津渤海职业技术学院，天津300402）

摘要：分散液相微萃取技术是基于传统的液-液微萃取基础上发展起来的。该技术相当于微型化的液液萃取，是基于目标分析物在样品溶液和萃取剂之间分配平衡的过程。分散液相微萃取技术的主要优点为萃取时间短、操作简便；同时克服了单滴微萃取技术中液滴容易脱落，固相微萃取技术中吸附饱和以及传统的液-液微萃取中萃取不充分等缺点。影响分散液相微萃取的主要因素有：萃取剂类型及体积；分散剂类型及体积；离子强度以及溶液的pH值。在对萃取过程进行优化后，该萃取效率可高达数百倍。

关键词：分散液相微萃取；乳浊液；液-液微萃取

由于大多数化学分析仪器如气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）等不能直接分析处理复杂的或含低浓度目标待测物的样品基质，因此从复杂基质中分离和浓缩目标物的过程是样品分析中最关键、最耗时的一个环节。传统的前处理方法有液-液萃取（LLE）［1］、索式提取（SHE）、超声提取（UE）［2］和固相萃取（SPE）［3］等。但是前处理时间长，操作步骤繁琐，成本高，有机溶剂用量大是其最大的缺点［4］。随着分析化学的发展和人们对环境的重视，新的分析方法正朝着微型化，简单化，自动化和环境友好型方法发展。固相微萃取（SPME）技术，集具采样、富集、进样于一体，具有简单，方便，快捷，且不需要使用有机溶剂，对环境友好等优点。目前该方法已成功用于环境，食品，生物和天然产物等领域［5-12］。但是SPME萃取纤维价格昂贵，易断且寿命有限；萃取过程中易产生交叉污染和过饱和现象［13］。

液相微萃取（LPME）技术由Jeannot和Cantwell 于1996年首次提出［14］，它是建立在LLE法的基础上发展起来的。液相微萃取技术具有有机溶剂消耗量和样品使用量少，萃取效率高等优点，特别适合于环境、生物样品中痕量、超痕量无机和有机污染物的分析。目前，DLLME的应用范围主要为环境水样基质，对于一些复杂基质的研究比较少。因此，开发新型的分散液相微萃取技术以及扩展其应用范围是目前研究的重点。

1　分散液相微萃取原理与影响因素研究

1.1分散液相微萃取原理

DLLME技术相当于微型化的液液萃取，是基于目标分析物在样品溶液和萃取剂之间分配平衡的过程，分配系数K是指达到萃取平衡时，目标物在萃取相中的浓度与样品溶液中的浓度之比。分散液相微萃取技术适用于亲脂性较高的目标分析物而对于强亲水性物质是不适用的；对于酸碱性目标化合物的提取，则可通过缓冲试剂调节样品溶液的pH值使目标物处于分子状态，从而提高分配系数。

分散液相微萃取过程为：1）将含有萃取剂和分散剂的混合溶液快速注入到装有样品溶液的离心管中，形成乳浊液；2）萃取剂在分散剂的作用下形成无数微滴，大大增加了萃取剂与样品溶液之间的接触面积，使萃取过程快速达到平衡；3）对形成的乳浊液进行离心分层，使萃取剂沉积到底部并收集沉积相；4）用微量注射器吸取一定量的萃取相后进样分析。

1.2分散液相微萃取的影响因素

在分散液相微萃取过程中，影响萃取效率的因素有主要有：萃取剂类型及体积、分散剂类型及体积、离子强度、样品溶液pH值。

1.2.1萃取剂类型及体积

在分散液相微萃取中，萃取剂对目标物的萃取效率起着关键的作用。一般考虑以下条件：萃取剂对目标物的溶解能力好，与水不互溶；溶剂本身的色谱行为良好；密度比水大，有利于离心分层；样品溶液在分散剂的作用下易于形成乳化液。因此，传统的DLLME中一般选择卤代烃为萃取剂，如氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、四氯乙烯及卤苯等。萃取剂的体积是影响目标物富集倍数的重要影响因素，随着萃取剂体积的增大，萃取效率增加缓慢，但富集倍数明显下降，但是萃取剂体积太小不利于有机相的收集，因此需要对萃取剂体积进行优化，一般加入萃取剂的体积为5～100 μL。

1.2.2分散剂类型及体积

分散剂的选择必须满足既能与水混溶，又能与萃取剂混溶的要求，在分散剂的作用下，有机相与水相之间的表面张力下降，使萃取剂以大量细小的微滴分散在水相中，大大增加目标物与有机相的接触面积，从而在短时间内达到萃取平衡。目前常用的分散剂有甲醇、乙醇、丙酮、乙腈及四氢呋喃等。分散剂的体积影响萃取剂在水相中的分散程度，从而影响萃取效率。当分散剂使用量较少时，萃取剂分散不均匀以至乳浊液形成不完全；而当分散剂使用量较大时，易增加目标分析物在水中的溶解度使萃取效率降低。因此分散剂的体积选择一般在500～1500 μL之间。

1.2.3离子强度

随着水溶液中离子强度的增加，溶液的密度和粘度增加，目标物和萃取剂在水中的溶解降低，一方面有利于提高目标物的回收率，另一方面因为收集到的有机相增加使得富集倍数下降。因此对于不同的目标物和萃取条件，盐浓度对萃取效率的影响不同。一般在水溶液中加入不同质量分数（0%～20%（w/v）的NaCl溶液来调整水溶液中的离子强度。

1.2.4不胜数样品溶液pH值

对于酸碱性目标化合物，其在水溶液中的存在形式受到溶液pH值的影响，例如酸性化合物在酸性条件下以分子状态存在，在碱性条件下以离子状态存在，不利于目标物的萃取。因此对于酸碱性目标化合物应适当调节pH值使其存于非离子状态便于萃取。

2　不胜数分散液相微萃取技术的发展

2.1衍生化反应在DLLME中的应用

在分散液相微萃取过程中对分析物进行衍生化的主要目的为提高目标分析物的萃取效率、增强对分析物的选择性和灵敏度以及在色谱分析中实现较好的分离效果［15］。一般当目标分析物用GC与高灵敏度检测器（FID，ECD和MS等）结合分析时，可通过衍生化将目标物转化为易挥发或热稳性化合物，或者利用衍生化反应将极性目标化合物转化为非极性化合物，提高对目标物的选择性和萃取效率；当使用HPLC或毛细管电泳色谱（CE）结合紫外荧光检测器分析时，衍生化主要用来提高仪器对分析物的灵敏度和检测能力。

针对不同的需要，溶剂微萃取过程中的衍生化过程主要有三种模式：萃取前衍生，萃取后衍生和同时萃取衍生（原位衍生）。对于本身分配系数较低的目标物一般采用萃取前衍生，而萃取后衍生主要是将分析物转化成适当的形式使之适合随后的分离和检测过程，包括进样口衍生和柱前衍生法。原位衍生则是将萃取步骤和衍生化过程一步完成。常见衍生化反应主要有甲基硅烷化，烷基化，酯化和酰化。在DLLME中乙酰化为最常用的衍生化方法。乙酸酐是常用的一种乙酰化试剂，目前已应用于尿液中三环抗抑郁剂和红酒中的卤代酚和卤代苯甲醚类化合物的检测分析。

2.2DLLME与其他萃取技术的结合

传统的分散液相微萃取技术对于复杂基质特别是固体基质的分析存在基质效应大，萃取效率低的缺点，不适合直接进行分散液相微萃取。因此，2007年，Assadi等［16］首次将SPE与DLLME结合从复杂基质（高盐溶液）中提取浓缩19种氯酚类化合物，丙酮既作为SPE过程中的洗脱液也作为DLLME中的分散剂，最后通过GC-ECD分析，在最优条件下，19种CPs的浓缩倍数为4390～17870，线性范围0.001～20 μg/L，检出线0.0005～0.1 μg/L。由于SPE技术发展已较为成熟，适合于复杂基质的分析，SPE-DLLME扩展了DLME的应用范围，目前该方法已成功应用于环境水样，酒和牛奶等复杂基质中有机化合物的分析。

目前，大量研究报道将DLLME与其他的纯化或萃取技术结合来开发新的前处理方法以适应不同的样品基质。近年来，DLLME技术已与搅拌棒固相萃取法（SBSE），分散固相萃取法（DSPE），分子印迹聚合物（MIP），超临界流体萃取法（SFE），超声辅助萃取法（UAE）和微波辅助萃取法（MAE）相结合，这些方法比单一的萃取技术有更高的选择性和灵敏度［17］。这些方法一般都将上一步过程得到的洗脱液或提取液做为分散液相微萃取中的分散剂或水相来进行萃取。这些与DLLME结合的前处理方法已成功应用于复杂环境水样，土壤或沉积物，食品以及植物精油和木质产品等中的有机物的分析。

不同与上述萃取方式的结合，2013年，Lee等［18］建立了涡旋辅助微固相萃取结合低密度溶剂分散液相微萃取技术（VA-μ-SPE-LDS-DLLME）萃取浓缩水样中痕量邻苯二甲酸酯类化合物。该方法先进行涡旋辅助微固相萃取，萃取完成后取出微固相萃取装置，用乙腈解吸后进行分散液相微二次萃取浓缩，最后取上层有机相进行GC-MS分析。由于μ-SPE薄膜的存在该方法适合复杂基质样品的分析且萃取时间短（6min）。该方法与分散液相微萃取结合分散微固相萃取（DLLME-D-μ-SPE）技术的萃取步骤刚好相反。同年，Li等［13］将分散液相微萃取与单滴微萃取技术结合（DLLME-SDME）萃取浓缩水样中氯酚类化合物，开发了一种新的简单，快速，高效的三相液液液微萃取（LLLME）方法，与传统的LLLME技术相比该方法操作简单，萃取时间短，无需离心步骤，该方法已成功应用于环境水样中氯酚类化合物的分析。

参考文献∶

［1］Nazir Fattahi.Solid-phase extraction combined with dispersive liquid-liquid microextraction-ultrapreconcentration of chlorophenols in aqueous samples［J］.Journal of Chromatography A，1169（2007）63-69.

［2］Carpinteiro.Mixed-mode solid-phase extraction followed by dispersive liquid-liquidmicroextractionforthesensitivedeterminationof ethylphenols in red wines［J］.Journal of Chromatography A，1229（2012）79-85.

［3］P.Wang.Multi-residue method for determination of seven neonicotinoid insecticides in grains using dispersive solid-phase extraction and dispersive liquid-liquid micro-extraction by high performance liquid chromatography［J］.FoodChemistry134（2012）1691-1698.

［4］Abolfazl Saleh.Ultrasound-assisted emulsification microextraction method based on applying low density organic solvents followed by gas chromatography analysis for the determination of polycyclic aromatichydrocarbonsinwatersamples［J］.Journalof Chromatography A，1216（2009）6673-6679.

［5］Mohammad Hosein Naeeni.Combination of supercritical fluid extractionwithdispersiveliquid-liquidmicroextractionfor extraction of organophosphorus pesticides from soil and marine sediment samples［J］.J.of Supercritical Fluids 57（2011）219-226.

［6］Jing Chenga，Yating Xia.Application of an ultrasound-assisted surfactant-enhanced emulsification microextraction method for the analysis of diethofencarb and pyrimethanil fungicides in water and fruit juice samples［J］.AnalyticaChimicaActa 701（2011）86-91.

［7］Jorge Regueiroa，Maria Llomparta.Ultrasound-assistedemulsification icroextraction of emergent contaminants and pesticides in environmental waters［J］.Journal of Chromatography A，1190（2008）27-38.

［8］EvangeliaYiantzi，ElefteriaPsillakis.Vortex-assistedliquid-liquid microextraction of octylphenol，nonylphenol and bisphenol-A［J］Talanta80（2010）2057-2062.

［9］Zhong-HuaYang，Yue-Le Lu.Vortex-assisted surfactant-enhanced-emulsification liquid-liquid microextraction［J］.Journal of Chromatography A，1218（2011）7071-7077.

［10］Aikaterini Papadopoulou.Fast screeningof perfluorooctane sulfonate in water using vortex-assisted liquid-liquid microextraction coupled to liquid chromatography-mass spectrometry［J］.Analytica ChimicaActa 691（2011）56-61.

［11］Ping-PingZhang，Zhi-Guo Shi.A new device for magnetic stirring-assisted dispersive liquid-liquid microextraction of UV filters in environmental water samples［J］.Talanta 83（2011）1711-1715.

［12］Elias Ranjbari，Mohammad RezaHadjmohammadi.Magnetic stirring-assisted dispersive liquid-liquid microextraction followed by high performance liquidchromatography for determination of phthalate esters in drinking and environmental water samples［J］. Talanta100（2012）447-453.

［13］XiaoyiLi，AifangXue.Low-densitysolvent-baseddispersive liquid-liquid microextraction combined with single-drop microextr action for the fast determination of chlorophenols in environmental water samples by high performance liquid chromatography-ultraviolet detection［J］.Journal of ChromatographyA，1280（2013）9-15.

［14］Jeannot M.A.，Cantwell F.F.，Anal.Chem［J］.1977，69（15）∶2935-2940.

［15］Consuelo Pizarro.Microwave assisted extraction combined with dispersive liquid-liquid microextraction as a sensitive sample preparation method for the determination of haloanisoles and halophenols in cork stoppers and oak barrel sawdust［J］.Food Chemistry 132（2012）2202-2210.

［16］Vahid Ghasemzadeh-Mohammadi.Microwave-assisted extraction and dispersive liquid-liquid microextraction followed by gas chromatography-mass spectrometry for isolation and determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in smoked fish［J］.Journal of Chromatography A，1237（2012）30-36.

［17］NataliaCampillo.Determination ofvolatile nitrosamines inmeatproducts bymicrowave-assistedextractionanddispersiveliquid-liquid microextraction coupled to gas chromatography-mass spectrometry［J］. JournalofChromatographyA，1218（2011）1815-1821.

［18］Zhi-Guo Shi and Hian Kee Lee.Dispersive Liquid-Liquid Microextraction Coupled with Dispersive μ-Solid-Phase Extraction for the Fast Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Environmental Water Samples［J］.Anal.Chem.2010，82，1540-1545.

doi：10.3969/j.issn.1008-1267.2016.01.006

中图分类号：TQ028.3+2

文献标志码：A

文章编号：1008-1267（2016）01-0016-03

收稿日期：2015-11-20