低共熔溶剂在色谱分析中的应用研究进展

赖增聪 卓大权 曹 孟

深圳市计量质量检测研究院 广东 深圳 518100

色谱分析是指按物质在固定相与流动相间中的分配系数不同而进行分离、分析的方法。其按流动相的分子聚集状态可分为液相色谱、气相色谱及超临界流体色谱法等。按分离原理可分为吸附、分配、空间排斥、离子交换、亲合及手性色谱法等诸多类别。按操作原理可分为柱色谱法及平板色谱法等。色谱分析由于可以同时不间断的对样品进行浓缩、分离、提纯和检测,正在被广泛的分析研究者普遍采用,并且已广泛的应用于化工、食品、医药、卫生、石油、农业、环境监测等领域。

近年来,由英国莱斯特大学Abbott 教授所提出的低共熔溶剂(deep eutectic solvents,DES)展现出了无毒、可生物降解、制备简单、价格低廉等突出特点,还兼具离子液体具有的低挥发性、热稳定性和可设计性,这些优点使得DES 在许多研究领域被广泛研究[1]。低共熔溶剂(DESs)通常是由一定化学计量比的氢键受体(如季铰盐)和氢键给体(如梭酸、醇、胺类和糖类等)组合而成的低共熔混合物。其组成成分可以根据提取目标物质的特性进行针对性的配制,从而拥有很高的原料选择自由度及对提取目标物的针对性,进而提高目标物的提取率和回收率,满足作为基准方法的要求。低共熔溶剂溶解性强、分离纯化效果好、绿色环保,具有重要的经济意义和社会意义。低共熔溶剂作为“绿色”溶剂同时具备挥发性低、电导率高、化学性质稳定、热稳性高、溶解能力强等优于传统有机溶剂的特点,在催化反应、分离纯化、电化学、材料化学等领域受到广泛关注并取得良好的实验效果。

刘[2]等建立了由氯化胆碱和乙二醇合成的低共熔溶剂对样品进行萃取结合超高效液相色谱仪快速检测调味油中酸性橙II、碱性橙21和碱性橙22的分析方法。以市面上常见的食用调味油作为分析对象,如：辣椒油、胭脂树橙油、姜黄油、番椒油、花椒油、十三香精油等。流动相选用乙酸铵缓冲溶液-乙腈梯度洗脱,采用ACQUITYUPLCまBEHC18色谱柱进行目标物的分离,二极管阵列检测器于490nm 波长进行测定。实验结果表明,在上述色谱条件下6min内3种目标物可有效分离,且在0。02～2mg/L 范围内呈良好的线性关系,相关系数均大于0。999；检出限为0。03mg/kg,测试的调味油样品平均回收率在90。3%至99。6%之间。该方法分析时间段、响应高、选择性好,适用于基质复杂的调味油样品中酸性橙II、碱性橙21和碱性橙22这3种工业染料的检测。

张[3]等建立了一种基于绿色低共熔溶剂的液相微萃取与高效液相色谱联用技术,用于测定大豆油中的合成抗氧化剂叔丁基对苯二酚(TBHQ)。结果表明,由氯化胆碱和乙二醇在物质的量比为1∶2 时组成的低共熔溶剂对大豆油中的TBHQ 具有较高的萃取率,其萃取率接近100%。通过外标法在0～500mg/kg范围内其线性回归方程为y=7648。9x-9884。4,相关系数为0。9998。同时进行了精确度、检出限和定量限的计算,结果为检测限为0。02μg/m L,回收率在98。5%～112%范围内,日内和日间精密度均小于2%。与传统使用甲醇进行萃取进行比较,发现使用低共熔溶剂的萃取结果与甲醇萃取得到的结果相近,并且低共熔溶剂的使用极大地简化了实验前处理的步骤和时间,因此表明DES是一种用于提取大豆油中的抗氧化剂叔丁基对苯二酚(TBHQ)的理想萃取剂。

罗丹明B是一种碱性工业染料,又称碱性玫瑰精,是一种人工合成的氧杂蒽染料。由于它对人具有潜在的致癌毒性而被禁止添加在食品中。但是一些不法商贩用罗丹明B 作为食品着色剂掺杂在辣椒油中来提高其颜色的鲜艳度。林[4]等建立了一种基于由氯化胆碱和乙二醇(摩尔比为1∶3)合成的低共熔溶剂作为提取介质提取罗丹明B,酶标仪作为荧光信号检测器实现了辣椒油中罗丹明B 的快速定性检测。

Farajzadeh等[5]发展了一种基于低共熔溶剂的液相微萃取的方法,结合气相色谱(GC)检测了水果和蔬菜样品中的多种农药残留。以摩尔比为1：2的氯化胆碱和4-氯苯酚制得的DES加入到含分析物的样品溶液中进行萃取。在萃取目标物的时候充入一定量的空气使其更好的与低共熔溶剂相接触,从而形成浑浊的溶液。经过高速离心过膜之后,下层沉降部分注入气相色谱仪,利用火焰离子检测器(FID)进行定量检测。该方法取得了与其他农药残留检测方法[6,7]水平相当的检测限和线性范围,而且操作简单、成本低、萃取时间短、效率高。

Khezeli等[8]用一种基于低共熔溶剂的超声辅助液液萃取方法结合高效液相色谱配紫外检测器(HPLC-UV)检测了植物油中的咖啡酸和肉桂酸。首先将样品用正己烷进行溶解,然后加入摩尔质量比为1：2的氯化胆碱-乙二醇制备的DES,接着将此混合物超声5分钟,使DES和样品充分接触。萃取后,通过离心将富含分析物的DES与正己烷分离开,最后过膜再进入HPLC-UV 分析。通过一系列的表征说明该方法拥有较低的检测限、较高的回收率和良好的重现性。

Zhu等[9]建立了基于疏水性低共熔溶剂萃取饮料中8 种人工合成色素的实验方法,配合高效液相色谱定量测定了8种人工合成色素在溶液中的含量。通过一系列的条件优化实验得到了最优的实验条件并进行了精确度、检出限和定量限的计算。在优化条件下,通过疏水性低共熔溶剂萃取8种人工合成色素的检出限为0.016～1.12ng/m L,回收率为74.5%～102.5%,相对偏差＜5.4%。

谭[10]等基于传统亲水作用色谱分离困难的问题,创新性的将低共熔溶剂用作亲水作用色谱流动相的新型改性剂。选用硅胶柱(150mm×4。6mm,3μm),以乙腈和由氯化胆碱-乙二醇(摩尔比为1∶3)组成的低共熔溶剂为混合流动相,检测了6个碱基与核苷的色谱分离效果,并以低共熔溶剂在流动相中的比例、温度为条件验证对分离效果的影响。实验结果表明,与传统的水相流动相条件下碱基与核苷分离效果不佳相比,使用改性后的流动相后其分离效果得到明显增强,特别是是胞嘧啶与胞苷能达到完全分离,有效的补齐了传统水流动相分离困难的短板；同时,随着低共熔溶剂在乙腈中浓度的增加至体积分数为2.5%时,6个碱基与核苷有较好的分离效果。但是继续增加后,两种物质在色谱柱上的保留均有不同程度的减小,其中胞苷的保留减小最为显著；柱温在25～50℃范围内碱基与核苷能有较好的保留和分离,随着温度再升高,碱基与核苷的保留同样有所减小。

由于近年来国人对于食品质量安全要求的不断提高,检测机构的业务量也在不断的增加,怎样在巨大的检测量的情况下保证结果的准确性和实效性成为专业分析测试人员面临的首要问题,同时也对他们的检测能力和准确率提出了很高的挑战。只有在原有的检测基础方法上进行不断的创新和改进,才能更快的适应新的市场变化和挑战。低共熔溶剂拥有溶剂性强,分离目标物质良好,绿色无毒可回收等优点,使用低共熔溶剂作为提取剂萃取样品可以极大 改善目前样品前处理中大量使用有机溶剂甲醇和正己烷的现状,同时还有助于提高整体前处理时间,并且实验过程中对实验人员的危害也大大降低。在环保和绿色发展深入人心的现代社会,低共熔溶剂必将凭借其优越的绿色溶剂特性,在以后的生产发展中发挥出越来越重要的作用。