分散液液微萃取应用的研究进展

赵姗姗金 炀王 香王超越童胜强

（浙江工业大学药学院，浙江 杭州310014）

样品前处理技术是减少基体效应，富集分析物、衍生样品或保护仪器的重要步骤，过去十年来其发展主要集中在小型化、简单化、自动化方面，用于降低材料、人员成本。传统液液萃取、索氏萃取等样品制备方法存在各种缺点，如耗时、冗长、消耗大量有毒溶剂、在一定程度上不能实现自动化分析等；近年来出现了微萃取技术，如固相微萃取［1］、分散液相微萃取［2］、单滴微萃取、分散液液微萃取，与传统方法比较大多具有简单、快速、提取溶剂少的特点。

分散液液微萃取是一种基于液液萃取的快速、方便、有机溶剂消耗较小的绿色萃取方式，自从2006 年提出后不断应用于水样、食品、农产品、化妆品、生物样品、中药等物质中成分的分析。低密度萃取、表面活性剂萃取、离子液体［3］等绿色萃取剂的运用，解决了传统萃取剂毒性问题，同时扩大了选择范围，提高了萃取效率。超声、微波、涡旋［4］、空气［5］、泡腾辅助［6］，以及固化悬浮有机液滴［7］、终止溶剂［8］技术的采用可进一步提高萃取效率，同时与其他处理技术（如固相萃取技术［9］）联用以用于样品前处理过程也越来越广泛。为了提高萃取重复性和过程简便性，自动化分散液液微萃取成为近年来研究热点［10］。由于萃取过程受萃取剂及分散剂种类和体积、样品离子浓度、溶液pH 等多种因素影响，对其条件的优化显得格外重要，已有正交矩阵、响应面曲线、期望函数等方法的报道［11］。本文就分散液液微萃取的原理，以及在农药、重金属、中药成分分析方面的应用进行综述，以期为相关研究提供参考。

1 简介

1.1 原理 分散液液微萃取一般用注射器将合适的萃取剂和分散剂混合物快速注入水相，使样品在分散剂的作用下与极小体积的萃取剂液滴接触，形成乳浊液，经离心或破乳后将溶质从水相中转移到萃取剂中，从而实现了样品成分富集，再通过色谱方法等进行分析（图1），若萃取剂密度比水大，则萃取物在离心管底部；若使用低密度萃取剂，则萃取物在离心管上部。这种方式极大增加了萃取剂与溶质的接触面积，加快了萃取平衡，使分析物迅速在萃取剂中富集，大大缩短了样品前处理时间，因其操作简单，有机溶剂消耗少，近年来不断被应用于样品预处理［12］。

图1 分散液液微萃取原理

1.2 影响因素及常用分析方法 萃取剂及分散剂种类和体积、样品离子浓度、溶液pH 等因素是分散液液微萃取成功应用的关键，已有学者对最新萃取剂和分散剂种类进行综述，介绍了萃取剂所需条件，三氯甲烷等传统高密度萃取剂，十二醇等低密度萃取剂，1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐等环境友好离子液体萃取剂，CATB 等表面活性剂类萃取剂，以及分散剂需满足的条件、甲醇等常用分散剂［13］。随着技术成熟，萃取剂种类也越发广泛，Rastegar等［14］将四氢呋喃、1-癸醇（4∶1）形成超分子溶剂作为萃取剂，用于萃取富集铅离子。

分散液液微萃取与分析方法结合后对富集分析物进行分析，是实验最终目的。与该技术相结合的检测方法有气相色谱、高效液相色谱、紫外-可见分光光度、质谱、高效毛细管电泳、电感耦合等离子体原子发射光谱（ICPAES）等［15-17］。

2 应用

目前，分散液液微萃取在水样中应用最多，其次在食品、生物样品、土壤中，而在药物、中药成分分析中相对较少［18］。以下主要介绍其在农药残留、重金属、中药及其制剂成分分析方面的最新进展。

2.1 农药残留

2.1.1 单用 Rezaee 等［19］于2006 年首次提出“分散液液微萃取”的概念，并用于分析水样中有机氯农药、有机磷农药、取代苯类化合物（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）等物质；Cacho 等［20］采用原位离子液体-分散液液微萃取测定了不同来源环境水体中9 种有机磷农药；Wang 等［21］以低密度甲苯为萃取剂将微波辐射用于破乳，实现了三唑类杀菌剂在水样中的相分离和富集，并优化了微波功率、微波时间、超声时间、萃取溶剂种类和体积，盐浓度等条件，测得3 种三唑类农药的适宜富集因子为425～636，回收率在89.3%～108.7%之间。研究表明，微量Ziram（二甲基二硫代氨基甲酸锌）会影响金纳米粒子形成，导致了沉淀相吸光度变化；以四氯化碳为有机相原位生成纳米金为基础时，可为分散液液微萃取提供了良好的精密度和新的检测方法［22］。

2.1.2 联合应用 目前，国内外主要的绿色微萃取技术有分散固相微萃取、搅拌棒吸附萃取、中空纤维液相微萃取、分散液液微萃取等［23］，根据这些方法的优点和性能将它们结合使用，可减少单一萃取方式不足。将固相微萃取与分散液液微萃取相结合来测定小麦、玉米中拟除虫菊酯农药、蔬菜中19 种有机磷农药残留时，其回收率均在76%以上［24-25］。

2.2 重金属富集

2.2.1 单用 分散液液微萃取以其独特的优势，在痕量金属离子样品前处理方面中的应用越来越广泛。新型功能性离子液体——硫代水杨酸三辛甲基铵（TOMATS）具有螯合剂、萃取剂双重作用，在最佳条件下与电热原子吸收光谱法联用时可用于测定人体血液和血清中镉［26］。与有机悬浮固化分散液液微萃取相似，Werner 等［27］建立了离子液体超声辅助水相凝固技术，对天然水样中Ni2＋、CO2＋、Cd2＋、Cu2＋、Pb2＋进行液相色谱紫外检测，并进行水相凝固以使萃取剂与水相得到更好的分离，发现在优化条件下5 种元素的预富集系数分别为211、210、209、207、211，回收率均在97%～102%之间。

2.2.2 联合应用 随着分散固相微萃取技术的发展，固相萃取材料不断更新，石墨烯、磁性纳米粒子也被用作吸附剂［28］，将其与分散液液微萃取结合用于水样中金属离子的富集测定时，解决了后者选择性较差的不足。Filik 等［29］采用室温离子液体分散液液微萃取、分散磁固相微萃取相结合的两步微萃取技术，用于水样中痕量钴离子的火焰原子吸收光谱测定，采用室温IL-1-乙基-2，3-二甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）酰亚胺［Emim］［Tf2N］作为第一步萃取剂，第二步添加磁性Fe3O4纳米粒作为吸附剂，在有机溶剂中收集分析物，磁固相分离后再用0.1 mol／L HCl 洗脱富集物配合物。

2.2.3 自动化 随着分散液液微萃取的成熟，通过对萃取方法的选择、萃取装置的设计和改进，自动化越来越受到关注，也成为今后该技术发展方向之一。它能提高分析重复率，简化操作步骤，增大分析量，但目前也面临着分离较为困难、必须使用对分析物有高溶解性的萃取溶剂、原理不同所需仪器也会有相应变化等难题，而且即使是所谓的“完全自动化”，往往也需要人工干预，例如小瓶替换或改变样本。

在自动化仪器方面，基于流量的分析器具有1 个实验室注射器与1 个集成的搅拌系统，1 个喷雾器与1 个加热单程喷雾室，以及1 个旋转注射阀，用于微萃取系统与检测仪器之间的在线接口，具有定量金属提取的特点，在海水、盐、果汁中相对回收率分别为94%～103%、93%～100%、92%～99%［30］。Liu 等［31］设计并研制了分散液液微萃取装置，直接与高效液相色谱-冷蒸气原子荧光光谱系统耦合，用于测定天然水中甲基汞、乙基汞、无机汞含有量。完整的分析程序包括螯合、萃取、相分离、提取、注射，以及高效液相色谱-冷蒸气原子荧光光谱定量，都是自动化。Horstkotte 等［32］将分析物反萃取到硝酸中，在线注射到电感耦合等离子体发射光谱中，并首次报道了碘酸钾氧化分解螯合物优点，以分析物回收率几何平均值为理想函数，采用Box-Benkhen 多元分析法对实验条件进行优化，氧化反萃取法测定沿海海水、代用消化液、土壤渗滤液中的金属种类，测得Cd、Cu、Pb 回收率分别为90%～118%、68%～104%、86%～112%。

2.3 中药分析 中药组成复杂，对单一成分的分析较为困难，故开发1 种简单有效的方法来进行提取和灵敏测定是相关热点。分散液液微萃取作为样品前处理技术，已有应用于中药活性成分及其药代动力学分析，以及中药质量的控制方面的报道，但近年来将其作为样品前处理的研究相对较少，故具有极大的研究价值。

2.3.1 中药材 Barfi 等［33］采用注射器内反式液-液微萃取法，在罗勒、茴香、蒲公英提取物中同时提取对茴香醛、反式茴香醚及其异构体雌二醇，同时测定人血浆、尿液中三者含有量。分散液液微萃取与高效液相色谱结合时，可快速测定白芷及其制剂元胡止痛片中4 种呋喃香豆素类成分的含有量［34］。齐墩果酸、熊果酸的异构体三萜酸、熊果酸都具有很低的紫外吸收，并且始终存在于同一种植物中，难以分离和同时测定，分散液液微萃取与高效液相色谱-紫外相结合时，可用于两者提取和测定，发现在最佳条件下均得到较好的萃取效率，富集因子分别为1 378、933，方法回收率分别为88.2%～116.2%、85.7%～108.2%，并成功地应用于白花蛇舌草、日本绒螯蟹中相关成分富集和测定［35］。分散液液微萃取在生物碱分析提取方面也有应用，如大鼠尿液中小檗碱，博落回中6 种生物碱，苦参注射液中苦参碱、果蝇碱同时富集、萃取、测定等［36-38］。在植物甾醇分析方面，Sun 等［39］用4′-羧基取代罗沙明作为5 种植物甾醇的衍生试剂，首次采用薯蓣皂甙元作为内标，反双超声辅助液液微萃取去除微波辅助衍生过程中过量的衍生试剂和催化剂，减少了后续检测干扰，并应用UPLC-MS 多反应监测的方式来测定功能性食品、中草药中植物甾醇及其衍生物含有量，已成功应用于植物油（葵花油、橄榄油、玉米油、花生油）、牛奶、橙汁、豆奶、花生乳、药材（人参、灵芝、虫草、何首乌）中5 种植物甾醇含有量的测定。

2.3.2 中药制剂 为了提高溶出物的低检出灵敏度，Guo等［40］采用分散液液微萃取对藿香正气片溶出样品中多种成分进行提取、富集分析。结合HPLC-UV 分析时，5 个目标组分富集因子达到43～119 倍，3 种质量浓度下对厚朴酚、厚朴酚加样回收率为90.2%～99.4%；Mu 等［41］采用旋涡超声辅助分散液液微萃取对冠心舒通胶囊的成分及其代谢产物进行了鉴定，发现在大鼠血浆中鉴定了3 个原型和15 个代谢产物，随后进行了主要生物活性成分和代谢物（异冰片、丁香酚、樟脑）的药动学研究。

重金属污染、农药残留严重影响中药质量，但由于其成分较为复杂，故需对已有分析方法进行改进优化。目前，已有报道以二硫腙为螯合剂，四氯化碳、乙醇分别为萃取剂、分散剂的萃取方式，并采用毛细管电泳法，可克服共存离子对样品的干扰，用于黄连中总铜、水溶性铜含有量的测定［42］。Ma 等［43］将分散固相微萃取与超声辅助分散液液微萃取相结合，通过UPLC／MS 对中药样品中5 种三唑类杀菌剂（替布康唑、烯效唑、六效唑、三唑和氟曲福酚）残留量进行了测定，发现在最佳条件下其回收率为80.2%～103.2%。

2.4 其他方面 分散液液微萃取-气相可用于测定地表水中的吡啶含有量［44］；原位分散液液微萃取离子液体磁回收联用UPLC 与PDA 检测可定量分离水样中2，4-二羟基二苯甲酮、2，2′，4，4′-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮［45］；Mohammadi 等［46］通过微波辅助萃取-液液萃取-气相色谱-质谱技术分离测定食用油中多环芳烃，然后采用响应面法对萃取分散剂种类、体积、微波时间、NaCl用量、pH 值等提取工艺参数进行优化；在微波提取过程中，用乙腈-丙酮（50∶50）和甲醇-KOH 两步萃取油样中多环芳烃，测得对多环芳烃富集系数为81～124，RSD 为5.2%～9.1%；Yuan 等［47］制备了磁性纳米复合材料聚吡咯改性磁性多壁碳纳米管，并建立了磁固相萃取-液液微萃取-超高效液相色谱-串联质谱联用分析方法测定环境水样中8 种磺胺类抗生素含有量，发现磁固相萃取和分散液液微萃取相结合的预处理工艺比单纯磁性固相萃取具有更好的净化能力，在优化条件下各抗生素回收率在78.3%～95.6%之间。

3 结语与展望

分散液液微萃取是近年来发展的一种样品前处理技术，其原理简单，筛选低毒萃取剂（离子液体、表面活性剂等）和分散剂、更新萃取模型、创新分散方式（如无分散剂、超声辅助、微波辅助等）是关键所在。将该技术与其他样品预处理技术相结合时，可克服前者缺点，提高选择性和提取效率，拓宽应用范围；与其他检测方法相结合时，可扩大仪器应用范围，提高仪器灵敏度，降低检测限，也是该技术未来的发展方向。

目前，分散液液微萃取对食品、中药、生物样品等复杂样品进行分析时，因提取效率较低、选择性较差而应用较少，尤其是中药活性成分分析。随着中药行业发展，对中药质量控制的要求越来越严格，故在痕量物质检测时发展一种具有灵敏度好、效率高、操作简单、绿色环保等特点，并能保留有效成分，分离去除无效成分和杂质的样品预处理技术十分重要。目前，分散液液微萃取主要用于中药中香豆素类、挥发油类、萜类、生物碱类、黄酮类、蒽醌类等成分的分析，但鲜有涉及多糖类、苷类，故今后将扩大该技术应用范围，为其在中药分析方面的研究提供更大的参考价值，也使相关应用越来越广泛。