固相萃取技术在食品检测中的应用

刘俊骐

关键词：固相萃取技术   食品检测   食品安全

一、引言

伴随着现代社会的快速发展，工业化程度渐渐加深，公共卫生问题如食品安全现状不容乐观。这已经严重危及人类健康成为目前社会关注的热点问题之一。因此，对食品进行特性化合物检测是现代社会发展的需要，然而由于食品中含有大量的蛋白质、脂类、糖类等大分子物质，目标检测物往往不易被提纯分离，这就需要采取一种高效、快速、准确的前处理方式将目标化合物提取出来。有效的样品前处理可以简化分析步骤，提高分析方法的灵敏度和准确度。目前，固相萃取技术在食品分析前处理上得到了广泛应用[1]，它是由固液萃取技术和柱液相色谱技术发展而来，首次出现于二十世纪七十年代，其利用固体吸附剂吸附液体样品中的目标化合物，使目标化合物与干扰物分离[2]，在采用加热解吸附的方法或洗脱液洗脱达到分离富集的目的。与其他样品前处理方式相比，固体萃取技术具有以下几点优势，一是萃取速度快，对检测物分离效率高。这在样品前处理中是十分重要的，对于食品的分析整个分析过程，主要误差大部分来自于样品前处理步骤，因此萃取的速度和效率直接影响最终检测效果的可靠性和准确性;二是固液萃取方式可以降低溶剂的使用，减弱了其他物质对实验结果的影响，提高了分析过程的精密性;三是重复性高，可以处理大量的样品[3]。

二、固相萃取技术原理

（一）固相萃取技术原理

固相萃取技术样品在吸附剂与溶剂之间的溶解度不同，使吸附剂吸附目标化合物，分离目标检测物和干扰物，最后用洗脱剂洗脱，达到分离提纯、富集纯化的目的。其主要操作步骤包含活化、上样、淋洗和回收分析物等[4]。

1.活化：活化也指柱子的预处理。首先使用强洗脱能力的溶剂充分润湿柱子，这样可以去除柱子填料中可能存在的杂质，便于固相表面与与待测物质发生相互作用。再用弱洗脱能力的溶剂再次冲洗柱子，目的是除去上一步中使用的强洗脱溶剂。

2.上样：上样指将被测样品溶解在溶剂中，充分混合后将溶液流过柱子，使目标检测物被吸附在柱子上，其他干扰物质随溶剂流出的过程。

3.淋洗：淋洗柱子指利用适当的溶剂淋洗柱子，再利用高速离心或抽真空的方式去除样品中的杂质。此步骤中需要注意的是溶剂的选择，要确保杂质被淋洗出保留待测物质在柱子中。

4.洗脱：选择适当的洗脱溶剂将待测组分洗脱出来，而剩余的结合能力较强的基体组分仍然保留在柱子填料中。收集到的洗脱液将溶剂挥发掉，用适当溶剂定容，然后測定也可直接进样，在线分析[5]。

（二）固相萃取的吸附剂

固相液体吸附剂的种类繁多，其性质影响固相萃取分析方法的效率和准确。因此在选择时要注意以下两点，一是吸附剂定量吸取待测物质应准确迅速。二是用溶剂洗脱时能快速释放分析物。

1.正相固相萃取吸附剂

常用的正相固相萃取吸附剂有活性氧化铝[6]、键合硅胶[7]、硅镁型吸附剂等，对于极性较大的分析物，其利用极性同样较大的吸附剂将目标检测物从憎水性溶液中萃取出来。

2.非极性聚合物吸附剂

目前非极性聚合物吸附剂主要为有机吸附剂，其在加入样品前不需要润湿，简化前处理分析步骤[8]。这种非极性聚合物吸附剂拥有更大的比表面积，因此它对待测物质的吸附更加完全。此外，聚合物吸附剂对溶液酸碱度的变化并不十分敏感，在任意pH值条件下都有较高的稳定性，它的不足之处在于其对待分析物质的选择性较弱。

3.离子交换型吸附剂

利用离子交换型吸附剂进行萃取主要是离子状态存在的待测物质与含有相反电荷的离子交换剂之间发生的静电作用[9]。萃取时要调节溶液中的pH值使待测物质以离子的状态存在，当溶液被加入到吸附剂中阳离子或阴离子与吸附剂中对应的离子进行交换，导致待测分析物被保留在吸附剂中。

4.其他类型的吸附剂

近年来人们对于固相萃取吸附剂的研究一直在进行，比如（1）石墨化炭黑和多孔石墨碳，石墨化炭黑表面上带有一些官能团对极性较大的物质有很好的吸附能力。多孔石墨碳是层状结构，可以利用分子间作用力将待测物质保留在层中[10]。（2）限进介质固相萃取吸附剂，它主要应用在被萃取物为小分子分析物的情况，在被分析溶液中含有大量生物大分子如蛋白质时，这种吸附剂能够让小分子进入吸附的孔径中而被保存下来，生物大分子被排除在吸附剂孔径外并且保持自身活性，防止生物大分子变形后进入吸附剂孔径[11]。（3）免疫亲和固相萃取吸附剂，它是一种具有高选择性的吸附剂，一般适用于样品中痕量组分的吸附[12]。除以上几种新型吸附剂外，鳌合纤维、纳米材料等也逐渐成为固相萃取吸附剂的热门材料，得到了广泛的应用。

（三）固相萃取的分类

按照吸附剂的种类可将固相萃取分为正相萃取、反相萃取、离子交换萃取等;按照操作方式分类可分为在线萃取和离线萃取。在线萃取通常会减少前处理步骤来减少样品中待测物质的损失，它的柱子可以重复利用并通过柱切换技术实现样品在色谱柱之间的转移。目前，在线萃取技术已经能够同步完成萃取和分析两步工作，提升了分析时的工作效率和准确度[13]。

此外，随着研究水平的不断发展，新型固相萃取技术不断出现如固相微萃取、搅拌棒吸附萃取、基质固相分散萃取等应用更加广泛。

三、固相萃取技术在食品检测中的应用

（一）对食品安全中农药残留的分析

果蔬等产品的污染主要来自于农药残留，其中的有机氮、有机磷和其他物质的含量都需要经过严格的控制才能保证果蔬食品安全的可靠性。这对我国农产品的售出来说是严峻的挑战，检测农作物表面含有的有毒物质含量尤其重要。

于彦彬等利用PSA分散固相萃取前处理方法，再根据液相色谱柱后衍生荧光法技术开展了水果和蔬菜上残留的氨基甲酸酯农药的分析测定。最后得到的分析结果相对误差较小，回收率较高，说明此分析方法可靠[14]。

（二）固相萃取法在肉类食品检测中的应用

除蔬菜水果外，肉类食品中有害物质的檢验同样值得关注。

薛婷婷等利用双固相萃取方法，检测了鱼类中糖肽类抗生素万古霉素和去甲万古霉素残留量的测定。该检测方法相关系数大于0.99，回收率为92.8%-96.5%，是一类良好的检测分子方式[15]。

（三）固相萃取在其他方面的应用

肖亚兵等利用固相萃取-电感耦合等离子质谱同时测定方法测量酱油中铅和镉含量，样品经微波消解赶酸后用缓冲溶液控制pH值，然后用固相萃取仪将样品溶液泵入多合一的重金属固相萃取柱，以达到铅镉从高盐基体中的分离。对缓冲液pH值的控制效果及固相萃取柱的基体分离效果、柱容量、重复性进行验证试验，最终得到的结果可信[16]。

周少丹等利用制备的磁性微球，采用磁分散固相萃取-高效液相色谱法测定了蜂蜜中四环素类抗生素残留，实验中抗生素的平均回收率为85.8%-94.5%，方法的检出限和定量限分别为1.92-2.56 pg/k g和 6.40-8.53 pg/kg[17]。

四、结语

固相萃取技术在食品安全检测方面具有极其重要的作用，面对人们对食品卫生安全逐渐觉醒的意识，研究高效固相萃取技术已成为大势所趋，其作为效率高误差小的样品前处理方式还具有非常广泛的应用前景。

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（作者单位：华中师范大学第一附属中学）