新型液相微萃取技术在食品分析中的应用进展

黄媛

福建省产品质量检验研究院，国家加工食品质量监督检验中心（福州 350001）

随着生活水平的提高，人们对健康愈发重视，同时伴随着检测领域的迅速发展，食品行业暴露出越来越多的问题，如非法添加剂、农兽药残留、重金属超标等，引起人们对食品安全的广泛关注。食品在采集、生产、运输、加工及存储的过程当中都有可能引入污染，长期服用受到污染的食品会对人体造成不同程度的危害。基于食品样品基质十分复杂，可能会给一些微量甚至是痕量级别污染物的检测带来困难，开发适当的前处理方法以获得更好的净化及富集效果成为众多学者的研究热点。

传统的前处理方式，如索式提取法、蒸馏法、液液萃取、固相萃取，已得到成熟的发展及应用，但由于其大多操作复杂、消耗溶剂多、成本高，不符合当今世界绿色发展的需求，且其发展水平难以与现代分析仪器相匹配。20世纪90年代，相继出现固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）[1]和液相微萃取技术（liquid phase microextraction，LPME）[2]。固相微萃取技术在某种意义上实现无溶剂提取，主要被用于联合气相色谱分析具有挥发性的物质，但就分析仪器而言，大多是依靠液体进样，在萃取完成后还需进行解析复溶，且其使用的萃取头及涂层容易产生交叉污染，寿命短，价格昂贵[3]，这些都在一定程度上限制了该技术的发展。液相微萃取技术是在液液萃取的基础上提出来的，原理是基于目标化合物在微小体积的萃取剂与样品溶液之间的分配平衡，从而实现提取、分离、净化及富集。由于萃取剂体积一般在几微升至几十微升之间，大幅降低了试剂使用量，同时可在富集效果上达到卓越的水平，在痕量物质检测领域具有独特优势[4]。作为是一种便捷、高效、环境友好的新型样品前处理技术，液相微萃取在医药[5]、环境[6]、农业[7]、食品[8]等各领域得到应用和研究。基于新型液相萃取技术发展历程及发展模式，重点综述其食品行业的应用情况，以期为学者后续的研究提供参考。

1 单滴液相微萃取

1996年，由Jeannot等[2]提出单滴液相微萃取（single-drop microextraction，SDME），该方法是利用微量注射器将有机溶剂液滴悬浮于样品顶空（或插入样品中），待萃取达到平衡后抽回液滴注入分析仪器。SDME分为静态和动态两种模式，在动态模式下，使用注射器反复抽动液滴，以期达到更佳的富集效果[9]。该方法将固相微萃取中的萃取头用溶剂代替，可根据目标化合物的不同，选择不同的有机溶剂作为萃取剂，因此在降低萃取成本的同时，拓展了微萃取技术的应用范围。Ma等[10]建立辅助顶空单滴微萃取联和气相色谱-质谱（GC-MS）技术以分析葡萄酒中氨基甲酸乙酯的新方法，对萃取参数进行系统优化，确定萃取剂种类及品基质改进剂使用量、萃取时间、温度等条件，并采用内标法进行定量，有效避免了由萃取剂损失可能带来的误差。结果表明，该方法可行，可获得较好的精密度及灵敏度。

在SDME中，即使使用的有机溶剂体积很小，但仍然具有潜在毒性，有些甚至有致癌的风险，因此，近几年，除了探索新的萃取模式外，众多学者也将研究方向转移到新型溶剂的开发和使用上。Nunes等[11]采用离子液体作为直接浸入单滴微萃取的萃取剂，联合石墨炉原子吸收光谱法成功测定海鲜中的锰，获得良好的回收率。Abolghasemi等[12]引入低共熔溶剂的使用，建立顶空单滴液相微萃取-气相色谱法测定蔬菜和果汁中的7种杀菌剂，通过与其他报道的前处理方法进行比较，试验表明该方法能获得更高的灵敏度及更宽泛的线性范围，相对标准偏差小于6.2%，结果令人满意。低共熔溶剂与离子液体具有相似的物理性质，体现出良好的热稳定性、导电性，且不易挥发，在微萃取领域用于替代传统有机试剂的使用，被尝试用于各自萃取模式，具有广阔的应用前景[13-15]。

SDME操作简单，但存在一些明显缺陷，如：液滴表面积有限，富集效果不够理想；萃取时间和温度控制要求严格，否则可能会造成萃取液滴的损失（挥发或者滴落）；对于乳化状态或者含有颗粒的样品基质，萃取效果不佳等。

2 中空纤维液相微萃取

1999年，Pedersen等[16]开发中空纤维的液相微萃取（hollow-fiber liquid-phase microextraction，HFLPME），改善SDME萃取液滴的不稳定性，该方法将萃取剂注入中空纤维内腔中，在萃取过程中液滴的完整性得到有效保护，在方法选择性和精密度上均有了较大提升，因此备受研究人员关注[17]。中空纤维种类繁多，常用的是聚丙烯和偏氟乙烯2种材质，并且可以通过直径、壁厚、孔隙等的选择达到不同萃取需求。由于材质的特殊性，中空纤维可以很好地将大分子物质及其他杂质阻挡在样品溶液中，具有较高的净化能力。同时，中空纤维价格便宜，多为一次性使用，有效避免了交叉污染的风险。

HF-LPME根据萃取模式的不同，可以分为两相萃取和三相萃取。在两相萃取中，中空纤维膜壁孔及内腔中都充满有机试剂，由有机试剂对样品水溶液中的目标化合物完成萃取和富集，比较适用于疏水性强的物质；在三相萃取中，有机试剂只存在于中空纤维膜壁孔内，内腔则是水相，目标化合物从样品水溶液（供相）中萃取至孔壁上的有机相，被反萃取进入内腔的水相（接收相），这一过程是通过对供相和接收相pH的控制来实现，一般适用于具有酸性或者碱性的物质。

周小清等[18]利用三相中空纤维液相微萃取结合高效液相色谱测定猪尿及牛奶中的盐酸克伦特罗，获得良好结果，方法以含0.1 mol/L NaOH的样品溶液（pH约12.5）为供相，以0.1 mol/L HCl的水溶液作为接收相，以甲苯为萃取剂，在优化条件下，目标化合物的紫外响应提高2个数量级；克伦特罗在猪尿和牛奶中的加标回收率分别为为87%～102.4%和80.6%～94.4%，相对标准偏差在2.0%～9.8%之间，符合标准要求，适用于尿样及牛奶等中痕量盐酸克伦特罗的定量分析。木尼热·阿布都艾尼等[19]利用同样的方法结合薄层色谱分离，同步荧光光谱法测定酱油中色胺含量，并通过单因素条件控制确定最佳萃取条件，在0.32～50 mg/L的浓度范围内，线性关系良好，方法准确可靠，操作简单，易于在日常检测中推广。Feizy等[20]合成一种氧化石墨烯-聚乙烯吡咯烷酮复合材料，对黄曲霉毒素具有特异性吸附作用，用1-辛醇溶解后填充于聚丙烯中空纤维内腔中，作为萃取剂，建立增强型中空纤维液相微萃取-高效液相色谱（HPLC）法测定食品黄曲霉毒素B1、B2、G1和G2的含量，实际样品加标回收结果令人满意，同时也为HF-LPME技术发展提供新思路。

但研究发现，HF-LPME在操作中也存在一些问题，如：在溶剂搅拌过程中，中空纤维壁上容易产生起泡，影响传质；萃取剂被包裹在中空纤维膜内，与样品溶液接触不充分，导致萃取不完全；不易实现自动化，手动操作较多，易对方法稳定性及重复性产生不利等。

3 分散液液微萃取

2006年，Rezaee等[21]首次提出分散液液微萃取（dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME），近几年发展较为迅速。传统的分散液液微萃取采用氯化有机化合物等重溶剂作为萃取剂，在分散剂的作用下，与样品溶液形成乳浊体系，相对于HF-LPME而言，增大萃取剂与目标化合物的接触面积，从而快速地完成萃取，经过离心分离出萃取相，即可上机测试[22]。

Altunay等[23]建立基于糖基修饰的低共熔溶剂分散液液微萃取技术，并通过分光度计测定葡萄酒、茶叶、芹菜、番茄等样品基质中的槲皮素，在最佳萃取条件下，富集因子可达120倍，相对标准偏差为低于2.3%，回收率在95%～103%之间，可用于实际食品样本中槲皮素的分析。Farajzadeh等[24]开发一种简单、有效的新方法，将基于分散液-液微萃取获得的沉淀有机相的蒸发，而后用于果汁样品中喷康唑、毒死蜱、阿米替林、氯地那福丙炔、烯唑醇、噁二嗪和甲氰菊酯等杀虫剂残留的富集，目标分析物通过气相色谱-火焰离子化检测进行分析。该方法以1,2-二溴乙烷为萃取剂，异丙醇作为分散剂，混合后注入含有目标化合物的水相进行萃取，萃取完成后离心，取沉淀相于蒸发容器中蒸至2 μL后测定。结果显示，方法取得良好的回收率，且富集因子最高可达2 246倍，被成功应用在果汁中7种杀虫剂的分析。利健文等[25]借助超声辅助离子液体分散液相微萃取-石墨炉原子吸收光谱（GFAAS）法测定食品中铅镉，方法以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐为萃取剂，二乙基二硫代磷酸铵为配位剂，在超声辅助的作用下加速传质，提高铅镉配合物的萃取率。方法简单、高效，在面粉、大米、小麦等样品中检出微量的铅、镉。

2008年，Leong等[26]建立悬浮固化有机液滴液相微萃取（soliddified floating organic-dispersive liquid-liquid microextraction，DLLME-SFO），也称为漂浮有机液滴凝固液相微萃取，是DLLME中一个重要分支。该方法使用的是密度比水小、熔点接近室温的有机试剂作为萃取剂，完成萃取后经过冰浴使萃取剂凝固从而达到相分离。Li等[27]利用动态微波辅助萃取和基于悬浮液滴凝固的液相微萃取技术分析大米、玉米和小米等谷物中8种有机氯农药，采用正十六烷作为萃取剂，萃取完成后直接注入气相色谱进行测定，无需进一步的过滤和清洁。方法简便、经济、快速，可同时对12个样品进行萃取，成功对6类谷物中有机氯农药进行分析。Huang等[28]也建立悬浮固化有机液滴液相微萃取，成功分析谷物中的3种strobilurin类杀菌剂。

分散液液微萃取近几年发展快速，研究人员将其与多种萃取技术联用，出现超声辅助、涡旋辅助及微波辅助等不同类型的分散液液微萃取，在萃取效率上不断提升。同时，基于对表面活性剂、超临界流体、磁性离子液体、可切换溶剂等技术的研究和引入，通过优势结合，能极大丰富微萃取模式及其应用领域。

4 结语和展望

液相微萃取技术问世以来，根据不同需求衍生出多种的萃取模式，并朝着绿色、经济、自动化的方向发展。国内关于液相微萃取技术应用于食品中复杂样品基质的研究仍相对较少，大多数集中于饮料、果汁、牛奶等液态样本，主要是由于液相微萃取的萃取供相为水，对于固态样本则需要进行预处理，寻求科学可行的结合模式，对二者进行有机联合，是促进液相微萃取发展的主要突破点。同时，如何实现该技术的自动化萃取，以及仪器的自动化分析，这也是当前面临的一个研究难点，关于萃取装置的探索仍然有很大发展空间。总的来说，液相微萃取技术还处在不断发展和完善中，但作为新型样品前处理技术依然显示出较大潜力，对于食品检测尤其是食品中痕量污染物的分析具有重要意义。