聯用技術的應用情況作一簡單的介紹。
SPME-HPLC 聯用技術在環境樣品分析中的應用
環境樣品分析是SPME-HPLC 聯用技術最早也是應用最多的領域。目前SPME-HPLC 聯用技術測定的物質主要包括多環芳烴[2 ,6 ,14 ,23 ,24 ] 、酚類化合物[25 —27 ] 、芳胺化合物[28 ,29 ] 、表面活性劑[21 ,30 ,31 ] 、酞酸酯[32 —34 ] 、除草劑[4 ,35 —37 ] 、殺蟲劑[3 , 11 ,37 —41 ] 、羥基取代芳香化合物[42 ] 、爆炸物[8 ] 、金屬有機化合物[13 ,43 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等,測定過的樣品主要為水樣,包括河水、池塘水、湖水、廢水、稻田水和土壤浸提液等,也測定過污泥樣品。多環芳烴是最令人關注的一類持久性污染物,關于它們的SPME-HPLC 聯用技術測定已有多篇文獻報道。例如文獻[ 2 ,23 ,24 ]均使用PDMS涂層的萃取纖維研究了環境水樣中多環芳烴的萃取情況。他們的實驗結果表明該萃取纖維能夠很好地萃取環境水樣中的這類化合物,該萃取方法與HPLC-UV-DAD和HPLC-FLD 等分析檢測手段相結合,可取得對這類化合物的靈敏、簡單、快速的測定。文獻[15 ]使用電化學聚合方法分別制得聚吡咯和聚N2苯基吡咯涂層毛細管,然后與HPLC 組成in-tube SPME-HPLC 分析系統,并考察該系統對16 種多環芳烴的萃取測定情況,結果發現,該涂層纖維對16 種多環芳烴的萃取情況好于Host 、Omeg、SPB21、SPB25 等涂層的毛細管的萃取情況,而且發現隨著多環芳烴分子的增大, 萃取效率逐漸提高。文獻[6 ]則將PDMS 涂層纖維固相微萃取與膠束電動毛細管電泳相結合萃取測定了水樣中的多環芳烴,方法的檢測限在8 —75 ngPmL 之間。酚類化合物是另一類人們關注的污染物,其中有些酚類物質如辛基酚、壬基酚和雙酚A 等為內分泌干擾物,因此這類物質的測定具有重要的環境意義。Sarrion 等人[26 ] 比較了3 種商品萃取纖維50μmCW-TPR、60μm PDMS-DVB、85μm PA 分別對幾種氯酚的萃取情況,結果發現,50μm CW-TPR 萃取纖維的分析表現最好。他們還將該固相微萃取體系與高效液相色譜2電化學檢測器結合,測定了環境水樣中這幾種氯酚物質的濃度。該方法快速方便,靈敏度高,對幾種氯酚物質的檢測限在3—8 ngPmL 之間。Gonzalez-Toledo 等人[25 ] 評價了兩種商品萃取纖維CW-TPR 和PDMS-DVB 對幾種烷基酚、氯酚和硝基酚的萃取性能,并將該體系與LC-DAD 結合,建立了這些物質的簡單快速的分析方法。雖然CW-TPR的萃取性能優于PDMS-DVB ,但其對這些酚類物質的萃取率仍然相對較低,萃取回收率在1% —16%之間,但對好多環境水樣來說,該回收率仍然可以保證對水樣中這些物質的準確測定。
Wu 和Huang 等人[28 ] 利用SPME-HPLC-UV 聯用系統, 較詳細地考察了CW-TPR、CW-DVB、PDMS-DVB和PA
4 種涂層纖維對環境水樣中6種芳香胺的萃取性能,研究結果表明萃取效果以PDMS-DVB涂層纖維為最好,該方法對這幾種化合物的檢測限在ngPmL
濃度級。
各種表面活性劑在工業和民用中的廣泛使用已經引起了嚴重的環境污染問題,SPME-HPLC
聯用系統在該類物質的環境檢測中必將發揮重要作用。Boyd2Boland 和Pawliszyn 等人[21 ] 使用CW-TPR和CW-DVB 涂層萃取纖維萃取了污泥漿液中的烷基酚聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑。研究結果說,CW-TPR涂層的萃取效果更好。他們將該萃取方法與HPLC-UV 系統聯用,建立的分析方法的線性范圍在0.1 —100 mg/L 之間,檢測限在ng/mL 濃度級。Aranda 等[30 ] 用PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中Brij 56非離子表面活性劑,再將萃取了分析物的纖維插入已經充滿衍生試劑和催化劑的解析室中進行在線衍生,衍生完全后,開啟色譜泵將分析物的熒光衍生物送入HPLC-FLD進行分析檢測,該方法的檢測限為0.1mg/L 。Ceglarek 等[31 ] 使用CW-TPR涂層纖維和直接浸入法萃取了城市污水處理廠的進口和出口水樣中的線型烷基苯磺酸陰離子表面活性劑,并用HPLC-FLD和HPLC-API-MS 進行檢測。他們建立的SPME-HPLC-API-MS 方法的檢測限為0.5 ng/mL 。
Kelly 和Larroque 等[32 ] 比較了幾種商品萃取纖維對水溶液中酞酸二乙酯的萃取情況,實驗結果說明PDMS-DVB涂層的萃取效果最好。他們采用乙腈靜態解析方法解析被纖維萃取的分析物,解析液被送入HPLC-UV 系統進行測定,方法的檢測限為1ng/mL 。由于除草劑在農業中的廣泛使用,造成的污染問題不容忽視。一般除草劑具有較大的極性,其萃取應該使用極性較大的涂層纖維如CW-TPR等。Eisert 等[35 ] 使用50 μm CW-TPR 涂層纖維從稻田水樣中萃取了profoxidym,萃取于纖維上的分析物用甲醇靜態解析法解析后可用HPLC-UV 系統進行測定,該測定方法的檢測限為3.3 ng/mL 。Reyzer 等[36 ] 使用50μm CW-TPR 和65μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了水樣中的除草劑阿維菌素B1和伏蟻腙,并與HPLC-MS 結合建立了這兩種物質的分析方法,該方法的檢測限在0.1 —1.0 ng/mL 之間。
Moder 等[37] 使用50μm CW-TPR 涂層纖維從土壤浸提液中萃取了幾種阿特拉津,并與HPLC-MS結合對該樣品進行了測定,該方法的檢測限在0.1 —50 ng/mL 之間。Eisert 和Pawliszyn 等[4 ] 則利用長60cm ,內徑0.25 mm的Omegawax 250 涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件與HPLC-UV 結合構成in-tubeSPME-HPLC-UV 分析系統,萃取測定了水溶液中的6 種較強極性的苯基脲除草劑。殺蟲劑的萃取和測定是SPME-HPLC應用最多的領域之一[3 ,11 ,37 —41 ] 。如文獻[ 3 ,11 ,37 ,39 —41]涉及均為極性較大的氨基甲酸酯類殺蟲劑的SPME-HPLC 分析測定。文獻[ 3 ,11 ,40 ]利用in-tube SPME-HPLC-UV 萃取測定了水樣中的6 種氨基甲酸酯類殺蟲劑,由于測定對象氨基甲酸酯的極性較大,所以萃取時采用了極性較大的長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Omegawax 250 涂層氣相色譜毛細管作為萃取元件。該方法萃取效率較一般商品萃取纖維高,因此靈敏度精密度均令人滿意,方法的檢測限在幾十個pg/mL到ng/mL之間。文獻[37 ,39 ,41 ]評價了幾種商品萃取纖維對氨基甲酸酯類物質的萃取情況,結果說明萃取效果較好的為CW-TPR 和PA涂層萃取纖維,而纖維上分析物的解析使用甲醇即可獲得,將該萃取方法與HPLC-MS結合,可獲得好的分析結果。該方法已經被用于環境水樣和土壤樣品中氨基甲酸酯類物質的測定。Salleh 等[38 ] 使用85μm PA 涂層商品纖維萃取了河水樣品中的有機磷殺蟲劑,并與HPLC-UV-DAD 結合,建立了河水樣品中這些物質的測定方法,該方法的檢測限在40—600 ng/mL 之間。Wu 等[41 ] 使用50 μm CW-TPR 和65 μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了湖水樣品中的羥基取代芳香化合物,對使用CW-TPR 的萃取,分析物的解析需要用靜態解析,而對于使用PDMS-DVB的萃取,分析物的解析則需要用動態解析。該方法的檢測限在0.66 —4.2 ng/mL 之間。Gbatu 等[13 ]以正辛基三甲氧基硅烷為涂層物質,用溶膠-凝膠技術制作得到了固相微萃取纖維。該纖維中涂層與纖維基體之間為化學鍵結合,所以穩定性極好,可在二甲苯、二氯甲烷等有機溶劑中穩定地使用,也可在較強的酸性(pH= 0.3) 和堿性(pH= 13) 溶液中使用,這是商品固相微萃取纖維所無法比擬的。該纖維可以成功地應用在SPME-HPLC 聯用體系中,并用于水溶液中有機砷、有機汞、有機錫等化合物的萃取。萃取于纖維上的分析物可用靜態法以流動相(乙腈+ 水,80 + 20)定量洗脫下來,最后用HPLC-UV 進行分離檢測。該方法對于三苯基砷、二苯基汞和三甲基苯基錫的檢測限分別為80、412和647μg/mL ,該結果優于商品萃取纖維的分析表現。Mester 和Pawliszyn 等[43 ] 使用in-tube SPME-HPLC-ES-MS 分析系統,分別考察了Supel-Q Plot 多孔DVB 聚合物涂層毛細管、Omegawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管和Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管對三甲基鉛和三乙基鉛的氯化物的萃取情況,實驗結果證明使用Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管時萃取效果最好。作者認為原因是Nukol型硝基對苯二酸修飾的聚乙二醇涂層毛細管具有羧基官能團,其與兩種分析物之間具有一定的離子交換作用,而Supel-Q Plot 多孔DVB聚合物和megawax 250 鍵合聚乙二醇涂層毛細管與分析物之間的作用則主要是較弱的疏水性作用。該方法可以在5 min 內完成一次測定,其對三甲基鉛和三乙基鉛的測定的檢測限分別為11.3 和12.6 ng/mL 之間。另外,關于使用SPME-HPLC 聯用技術萃取測定爆炸物[8 ] 和無機離子[15 ,18 ] 等的研究也有少量報道。
2. SPME2HPLC 聯用技術在生物及食品樣品分析中的應用
生物樣品分析是SPME-HPLC
聯用技術應用較多的另一個重要領域。目前已經萃取測定過的分析對象主要有藥物、內源性物質及其有害性物質如農藥等。測定過的樣品大多數為尿樣[8 ,22 ,44 —51 ] ,也有少量血樣[8 , 50 ,52 ,53 ] 、植物樣[54 ] 、動物組織樣[55 ,56 ] 、水果樣[57 ] 、食品樣[58 ,59 ] 和藥品樣[60 —62 ] 等。
例如文獻[22 ,44 ,45 ]涉及的均是尿樣中苯[ 并]二氮類藥物的固相微萃取及測定。Mullett 和Pawl-iszyn 等[22 ]最近研制了新穎的具有生物相容性的限進介質填料涂層固相微萃取纖維。他們將具有生物相容性的限進介質填料烷基二醇硅膠粘結在石英纖維表面,從而制成萃取纖維。此纖維具有良好的生物相容性,可以直接萃取尿樣中苯[并]二氮類藥物,而不受蛋白質等大分子的影響。他們將該萃取方法與HPLC-UV 結合,直接萃取測定了人尿樣中五種苯[并]二氮類類藥物。而Jinno 等[44 ] 和Aresta 等[45 ] 則分別利用85μm PA 和60μm PDMS-DVB 涂層纖維萃取了尿樣中的苯[并]二氮類藥物,被萃取于纖維上的分析物的解析則均使用乙腈來進行。他們將建立的固相微萃取方法分別與HPLC-MS 和HPLC-UV 結合,測定了尿樣中的目標分析物,該測定方法的檢測限為幾個ng/mL 。Van Hout 等[46 ] 使用100μmPDMS涂層纖維萃取了尿樣中藥物利多卡因,分析物的解析均采用以乙腈為主的流動相的靜態解析,最后的分離測定則分別采用了HPLC-UV/DAD 和HPLC-MS ,他們獲得的檢測限分別為25 和0.4 ng/mL 。McCoo-eye 等[47 ] 使用100μm PDMS 涂層纖維萃取了尿樣中藥物安菲他明、甲基安菲他明及其衍生物,萃取于纖維上的分析物則采用0.25 mmol/L的醋酸銨的甲醇溶液在自己設計的3.0μL 解析室中來進行。他們將該萃取方法與HPLC-MS結合,對尿樣中的目標分析物進行了測定,方法的檢測限在0.2 —7.5 ng/mL 之間。Satterfield 等[48 ] 使用50μm CW/TPR 涂層纖維萃取了尿樣中的染料木黃酮和黃[ 豆]苷元,被萃取的分析物的解析使用甲醇和水的混合物(55 + 45) 來用動態方法來完成,分析檢測則使用HPLC-MS 進行,該方法的檢測限為pg/mL 。Saito 等[49 ] 采用了改進的in-tubeSPME 技術與微柱液相色譜結合萃取測定了尿樣中的幾種抗抑郁藥物。他們在一聚二甲基硅氧烷涂層毛細管中插入一根同樣長度的內徑為0.20 mm 不銹鋼絲,用此元件構成萃取器件,并與微柱液相色譜聯用,使用UV檢測器進行檢測,建立了這幾種抗抑郁藥物的萃取測定方法。這種方法等于在體積不變的情況下,增大了萃取的接觸面積,提高了萃取效率和解析效率,也有利于節約有機溶劑。Wu 等[50 ] 用化學氧化法在長60 cm ,內徑0.25 mm 的石英毛細管內壁沉積一聚吡咯涂層,并用此毛細管構成的in-tube SPME系統萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑。他們將此萃取體系與HPLC-ESI-MS 聯用,建立了測定這些物質的分析方法,與商品的Omegawax 250 氣譜毛細管相比,該聚吡咯涂層毛細管對分析物的萃取效果更好,因而該測定方法具有更低的檢測限(檢測限小于0.1 ng/mL) 。Kataoka 和Pawliszyn 等[51 ] 利用in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統萃取并測定了尿樣中的苯丙胺、甲基苯丙胺及其它們的衍生物。利用SPME-HPLC 系統分析測定血液樣品的研究也有少量報道。如Kataoka 等[8 ] 利用Omegawax250 氣譜毛細管構成in-tube SPME 系統萃取了尿樣和血清樣中的β2阻滯劑,并用HPLC-ESI-MS 進行了測定,方法的檢測限在0.1 —1.2 ng/mL 之間。Yuan等[52 ] 利用長60 cm ,內徑0. 25 mm 的Supelco2Q Plot毛細管作為萃取器件,構建了in-tube SPME-HPLC-ESI-MS 分析系統,利用此系統同時測定了血清樣品中7 種苯[并]二氮類藥物。Queiroz 等[53 ] 利用50μmCWPTPR 涂層纖維萃取了血漿樣品中的藥物Lam-otrigine ,萃取于纖維上的分析物可以用流動相解析后,用HPLC-UV 進行測定,該方法的定量限在50 —1 000 ng/mL 之間。Jaillais 等[54 ] 首先將Allium 植物切細、磨碎,將該樣品盛于一置于液氮上的燒瓶中,接上真空泵,則樣品中的揮發性物質和一些水分就可以在冷凍狀態下被收集起來;再使冷凍物慢慢升溫至剛剛融化,將其轉入一2mL 固相微萃取瓶中; 插入50 μm CW/TPR涂層纖維進行頂空固相微萃取,萃取一定時間后就可進行HPLC-UV 測定。該分析方法的一個特點是使用的樣品量較少。