在气相色谱-质谱分析中

发布时间：2025-07-26 19:37:35 来源：今日深度 作者：教育创新

在气相色谱-质谱分析中，分析方法样品由气相色谱分离、立之理技质谱进行检测，样品气相色谱能直接分析的前处样品必须是气体或液体(有机溶剂基质)，固体或其他形式的分析方法样品要进行前处理，食品样品可以直接进样分析的立之理技很少，绝大多数样品需要进行前处理。样品样品前处理的前处原则是在不影响测定结果的情况下，方法步骤尽量简单易行，分析方法避免组分发生化学变化，立之理技引入新的样品干扰物质或造成样品污染。样品前处理的前处目的是消除或减少样品基质对样品检测结果的影响，并对含量低的分析方法目标物进行浓缩富集。

样品前处理包括样品提取、立之理技提取液净化、样品浓缩，有些需要衍生化等步骤。提取是指使用适当有机溶剂，将待测物连同样品基质从液态或固态样品中转移到易于净化和分析的液态；净化是指将待测物与提取液中的干扰物质分离。

随着分析技术及前处理技术的发展，可提高试验的样品通量、可同时萃取或连续萃取、可同时净化、能减少有机溶剂的使用及废液的生成、有更高的回收率及更好的重现性、可自动化操作的前处理方法，必将成为新的前处理方法的首选。

一、样品的提取与净化

（1)顶空法

顶空法是将液体或固体样品中的挥发性组分直接导入气相色谱仪进行分离和检测的进样技术。顶空法的理论依据是在一定条件下，组分在气相和样品之间存在着分配平衡，气相的组成能反映样品的组成。其主要分为静态顶空分析、动态顶空分析、顶空-固相微萃取三类。

顶空技术的使用可以免除复杂烦琐的样品前处理过程，又可避免在除去溶剂时引起挥发物的损失，还可降低供提物引起的杂质噪音，具有更高灵敏度和分析速度，对分析人员和环境危害小，操作简便。顶空分析方法随气相色谱分析方法的发展在不断更新和发展，现代顶空分析法已形成一个相对完善的分析体系，在环境检测、药物中有机残留溶剂检测、食品、法庭科学、石油化工、包装材料、涂料及酿酒业分析等领域得到广泛的应用。

（2)传统的溶剂萃取法

传统的溶剂萃取法是将溶质从一个液相(或固相)转移到另一个基本不相混溶的液相(有机相)的传质过程。通过这一过程来萃取、分离溶质的方法称溶剂萃取法。

对液体样品萃取，即液-液溶剂提取，是利用混合物中各组分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同而达到分离的方法。简单的萃取过程是将萃取溶剂加入到样品溶液中，使其充分混合，因某组分在萃取溶剂中的溶解平衡浓度高于其在原样品溶液中的浓度，这些组分从样品溶液中向萃取溶剂中扩散，使这些组分与样品溶液中的其他组分分离。

用萃取溶剂从固体样品中萃取出待分析的组分，通过振荡、加热、超声等辅助手段，增加组分从样品中向萃取剂扩散，最经典的是索氏提取器法。该法应用将近100年，将样本放在索氏提取器套管中，在底部的圆底烧瓶中加入萃取溶剂，加热，连续提取数小时，提取效果好，缺点是用时过长，干扰物质较多，需要进行净化处理，使用过多的有机溶剂。目前全自动索氏提取已被广泛应用，一次可进行多个样品的同时提取，采用冷循环水泵对萃取溶剂的蒸气进行冷凝，提取效率极大提高。

在食品分析方面，超声波主要用于强化提取过程，可大大促进溶剂提取目标成分，超声波的机械机制使溶剂对细胞壁渗透力更大，强化细胞内外的质量传输，同时也可破坏细胞的细胞壁，使细胞更易释放，超声波可以产生微冲流，能有效打破边界层，使扩散速度增加，从而使萃取或浸出速度提高2～10倍。

（3)蒸馏法

将液体加热至沸腾，使液体变为蒸汽，然后使蒸汽冷却再凝结为液体，这两个过程的联合操作称为蒸馏。蒸馏法是根据不同液体物质沸点高低的不同，将它们分离提纯的一种方法。蒸馏沸点差别较大的混合液体时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。

蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。在酿酒业、中草药的生产研究中有广泛的应用。

（4)固相萃取法(Solid Phase Extraction，SPE)

固相萃取法是从20世纪80年代开始发展起来的一项样品前处理技术，利用目标化合物或杂质与样品基体溶剂和吸附剂之间亲和力的不同实现净化分离。依据选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理，对样品进行富集、分离、纯化，是一种包括液相和固相的物理萃取过程。较常用的方法是使液体样品通过吸附剂，保留其中被测目标化合物，再选用适当强度溶剂冲去杂质，然后用少量溶剂洗脱被测物质，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。也可选择性吸附干扰杂质，而让被测目标化合物流出；或同时吸附杂质和被测目标化合物，再使用合适的溶剂选择性洗脱被测目标化合物。

固相萃取法可同时完成样品富集与净化，比液液萃取更快、更节省溶剂，可自动化批量处理，重现性好。固相萃取法的建立首先要根据分析的要求、样品的特性、目标化合物与干扰物的差异(极性、相对分子质量、官能团、溶解度、pKa)等选择固相萃取柱(填料类型、规格)、洗脱溶剂、萃取方法，然后根据目标化合物的回收率、重现性与干扰物去除程度进一步优化固相萃取法。

商品化的固相萃取柱问世已有30多年，在食品安全、环境、临床医学等领域分析中，固相萃取技术有广泛的应用。

1、常见固相萃取产品分类(按固相萃取柱中填料类型分类)。

①正相固相萃取：柱中填料都是极性的,如硅胶基质(键合或未键合)，包括Silica(硅胶)，Florisil(弗罗里硅土)，Alumina氧化铝(酸性、碱性、中性)，Pesticarb(石墨化炭黑)，NH₂(氨基)，Diol(二醇基)等，用来萃取(保留)极性物质。

②反相固相萃取：柱中填料通常是非极性的或是弱极性的，如C₁₈(封端)，C₁₈-N(未封端)，C₈(辛基)，CN(氰基)，Phenyl(苯基)等，所萃取的目标化合物通常是中等极性到非极性的化合物。

③离子交换型固相萃取：柱中填料是带电荷的离子交换树脂，所萃取的目标化合物是带电荷的化合物。阳离子交换材料：-C00H(羧基)，PRS(丙磺酸)，SCX(苯磺酸)等。阴离子交换材料：PSA(N-丙基乙二胺季铵基)等。

④混合型及专用柱：PXC，PXA，Pesticarb/NH₂等。

2、常用的固相萃取柱的规格有100mg/1mL，200mg/3mL，500mg/3mL，1000mg/6mL，1g/20mL，6g/60mL等。

3、固相萃取提取净化的主要步骤：样品预处理、柱活化、平衡、上样、清洗干扰物、洗脱目标化合物。

（5）固相微萃取法(Solid-phase Microextraction，SPME)

固相微萃取法是20世纪90年代兴起的一项新颖的样品前处理与富集技术，是在固相萃取技术基础上发展起来的一种萃取分离技术，它克服固相萃取吸附剂孔道易堵塞的缺点，是一种无溶剂，集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品前处理新技术。

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