農(nóng)殘檢測前處理中常見七大方法

發(fā)布日期：2019-07-14 12:51:51 來源：互聯(lián)網(wǎng)

1.索氏提取法(自動索式提取)

　　索氏提取法是一種經(jīng)典萃取方法，在當(dāng)前農(nóng)藥殘留分析的樣品制備中仍有著廣泛的應(yīng)用。美國環(huán)保署(EPA)將其作為萃取有機(jī)物的標(biāo)準(zhǔn)方法之一(EPA3540C);國標(biāo)方法中也用使用索式提取法作為提取方法。由于是經(jīng)典的提取方法，其它樣品制備方法一般都與其對比，用于評估方法的提取效率。索氏提取方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要使用特殊的儀器設(shè)備、且操作方法簡單易行，很多實(shí)驗(yàn)室都可以得以實(shí)現(xiàn)、使用成本較低。主要的缺點(diǎn)是溶劑消耗量大、耗時(shí)也較長、需冷凝水等。

　　索氏提取中玻璃材質(zhì)的脂肪提取器是比較容易損壞的玻璃器皿之一，尤其是提取器外壁的虹吸回流管很容易破損，在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)小心謹(jǐn)慎一些;

　　決定索氏提取效率的因素除了提取溶劑之外，還有就是提取溶劑的回流次數(shù)(在某種程度上可以說是提取時(shí)間)，一般實(shí)驗(yàn)室中使用的水浴鍋溫度分布不是很均勻、提取用的圓底燒瓶的瓶壁厚薄不一均會造成的回流速率的差異;一般在實(shí)驗(yàn)中水浴的溫度不能過高以防止暴沸造成目標(biāo)物的損失;

　　在索氏提取中，裝樣品一般都是用濾紙筒，不宜使用金屬的篩筒(這會造成部分農(nóng)藥目標(biāo)物的分解，如Fe可能會造成某些有機(jī)氯農(nóng)藥分解)。此外，應(yīng)注意濾紙筒在裝樣之后與提取器的匹配，尤其須注意紙筒不能堵塞虹吸回流管。

　　實(shí)驗(yàn)中所使用的索氏提取器不宜過大，否則溶劑蒸氣到達(dá)提取器之前由于環(huán)境空氣的冷凝作用而減少(特別是冬天等環(huán)境溫度較低的時(shí)候)，從而減緩了提取效率，使得提取耗時(shí)過長。

　　由于索氏提取是一個(gè)相對開放的提取體系，因此在提取操作中還應(yīng)注意防止產(chǎn)生污染;實(shí)驗(yàn)操作中最好將冷凝管頂端進(jìn)行覆蓋。索氏提取管的清洗，一般可以用鉻酸洗液進(jìn)行清洗，去離子水(可以在使用前多準(zhǔn)備一些用正己烷萃取一下備用)在清洗干凈、烘干或者風(fēng)干。

　　索氏提取中還有一種自動索氏提取法( Automated Soxhlet Extraction Method)，EPA3541也有標(biāo)準(zhǔn)方法。相比與索氏提取，自動索氏提取法具有提取時(shí)間較快、操作自動化、溶劑可以回收等有點(diǎn)。由于該方法本人沒有使用過，因?yàn)橹荒芨鶕?jù)資料簡單陳述這些。

2.振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法)

　　振蕩提取和組織搗碎法(勻漿法)，這兩種提取方法相對更為簡單，一般對植物樣品、食品，尤其是含水量較高的新鮮樣品，如蔬菜、水果等使用時(shí)較為方便簡單。這兩種方法也不需要特設(shè)的設(shè)備，普通的振蕩器，離心機(jī)、勻漿機(jī)等均可使用;

　　這兩種在很多農(nóng)藥殘留分析的標(biāo)準(zhǔn)方法中均有使用，如GB/T5009系列方法和日本的“JAP肯定列表檢測方法--食品中殘留農(nóng)藥獸藥飼料添加劑檢測方法”。

　　在這兩中方法中，一般使用的提取溶劑以極性溶劑居多，標(biāo)準(zhǔn)方法中以使用乙腈居多。由于這些樣品中含水量一般都較高的，如果使用單一的非極性溶劑提取，由于疏水性強(qiáng)，浸潤或滲透樣品的能力有限，會造成提取效果的降低。

　　振蕩法和和組織搗碎法(勻漿法)以及后面提到的超聲提取、微波提取等方法中，還有一個(gè)重要前處理步驟，即固液分離。實(shí)現(xiàn)這個(gè)步驟可以用過濾(抽濾)和離心等操作進(jìn)行。過濾可以用簡單的濾紙進(jìn)行，也可以用助濾劑(如Celite 545)進(jìn)行抽濾。如果使用離心分離時(shí)，應(yīng)注意防止容器的破碎。

　　在這兩種提取方法中，為了避免液體轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的損失，一般都是直接從提取液中抽取部分液體用以后續(xù)的操作。

3.超聲波提取法

　　超聲波提取具有不需要加熱、操作簡單、節(jié)省時(shí)間和提取效率高等優(yōu)點(diǎn)，目前在農(nóng)藥殘留分析的樣品前處理中也有廣泛的應(yīng)用，如EPA3550方法。

　　超聲波提取一般有利用超聲波清洗器提取的(圖2)，也有專門針式提取器(如超聲波細(xì)胞破碎儀，圖3)。無論是哪種提取設(shè)備，都是利用了超聲波的“空化”作用。超聲波提取的特點(diǎn)很明顯，不需要加熱，這個(gè)尤其適用于熱不穩(wěn)定性目標(biāo)物的提取。

　　目前實(shí)驗(yàn)室使用較多的還是超聲波清洗器作為提取儀器。一般在超聲波提取之前應(yīng)該將待提取樣品用提取溶劑浸泡一段時(shí)間，使之相互充分的接觸、滲透。在超聲波提取中，最好都是使用混合提取溶劑，分步驟提取，以提高目標(biāo)物的提取效率。超聲波提取法對玻璃容器也有一定的要求，如果玻璃容器的質(zhì)地不好，有裂隙等，在提取過程中很容易破裂，因此在選擇玻璃器皿時(shí)應(yīng)特別注意。

　　有機(jī)溶劑在使用超聲波提取時(shí)，揮發(fā)性會增強(qiáng)，所以要注意提取容器不能密閉，應(yīng)有一定的空間。

　　使用超聲波清洗器進(jìn)行提取，需注意在整個(gè)超聲容器中超聲波場的分布是不均勻的，類似在波場的分布中有死角，這會使得部分樣品的提取效率顯著下降，從而導(dǎo)致重現(xiàn)性較差。

　　超聲波提取所需要的溶劑量較大，一般都是分步提取、過濾。雖然操作簡單但是操作的勞動強(qiáng)度較大，而且需要進(jìn)行過濾等步驟將提取溶劑與樣品分離。

4.超臨界流體萃取法

　　超臨界流體萃取具有耗時(shí)短、消耗有機(jī)溶劑少等優(yōu)點(diǎn)，所以在農(nóng)藥殘留分析樣品前處理中，特別在食品及中草藥有效成分等天然藥物成分的提取中有較多的應(yīng)用;早期超臨界流體萃取色譜儀(如吉爾森的，如果操作的時(shí)候沒有說明書是不行的)用于萃取時(shí)所需要設(shè)置的條件等都較多。如需要二氧化碳、低溫冷卻設(shè)備(乙二醇冷卻劑)、加入改性劑(提高極性化合物的溶解度)、壓力設(shè)置、收集溶劑等等。

　　現(xiàn)在的超臨界流體萃取儀器(如美國ASI)有了很大的改進(jìn)，儀器的性能、功能、體積等都有了較大的改進(jìn)。由于需要使用特殊的設(shè)備和耗材，目前國內(nèi)用SFE分析農(nóng)藥殘留的文獻(xiàn)還是相對其他方法較少。

　　超臨界流體萃取最大的優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)溶劑的使用(基本不用或者極少使用)，而且很容易實(shí)現(xiàn)對一些大分子化合物、熱敏性和化學(xué)不穩(wěn)定性物質(zhì)的提取。當(dāng)然設(shè)備成本是很多實(shí)驗(yàn)室必須考慮的問題。

5.加速溶劑提取法

　　加速溶劑提取法被美國環(huán)保署選定為標(biāo)準(zhǔn)方法(EPA3545)。加速溶劑提取很容易實(shí)現(xiàn)自動化(順序提取)，目前，在對土壤和生物樣品中農(nóng)藥殘留分析的前處理上都有應(yīng)用(圖4)。

　　雖然加速溶劑提取相比索氏提取和超聲波提取等方法，消耗溶劑較少、自動化程度高、操作相對簡便，但加速溶劑萃取最大的問題就是分析成本，即儀器和耗材相對較貴(特別是濾膜，一次性的)，一般的實(shí)驗(yàn)室難以承受。

　　加速溶劑提取的效率較高，但是一般的共提物也相對較多，這樣會影響后續(xù)的凈化操作。目前，已經(jīng)有在線凈化的報(bào)道(如在戴安公司的網(wǎng)站上就有相關(guān)的凈化資料)，即在樣品的下面裝入凈化所需的吸附劑，達(dá)到提取-凈化的目的。但是，對不同的樣品和農(nóng)殘目標(biāo)物的檢測，具體的方法需有多次實(shí)驗(yàn)確定。

　　ASE 自動化程度高、操作簡單，參數(shù)的設(shè)置也較為容易，而且在后續(xù)操作中自動過濾，這大大減輕了實(shí)驗(yàn)者的勞動強(qiáng)度，也避免了目標(biāo)物的損失。ASE在提取水分含量較高的樣品時(shí)，不能用無水硫酸鈉脫水(主要是防止結(jié)塊，堵塞管路)。對于樣品量的要求，應(yīng)該結(jié)合各個(gè)體積大小的萃取池裝填樣品，不能裝填過多或者過于緊密，否則會影響萃取的效率。同樣，由于是高溫提取，對于一些容易熱解的目標(biāo)物是不太適宜的。

　　此外，加速溶劑提取裝置還是很好的研究亞臨界水萃取的儀器。

6 微波萃取法

　　微波萃取就是通過分子極化和離子導(dǎo)電兩個(gè)效應(yīng)對物質(zhì)直接加熱，且加熱均勻(目前的理論有微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)的，具體就不在此討論了)。根據(jù)微波的作用原理，微波萃取需要極性溶劑，但是一般都是混合溶劑提取。國內(nèi)微波萃取的文獻(xiàn)也相對較多一些，也能從某種程度上說明這種方法的適用性。微波萃取主要有兩種方式：敞開式(圖5)和密閉式。(關(guān)于更多的微波原理可以參考本論壇中微波萃取/消解版面)

　　一般的家用微波爐，其微波的發(fā)生都是脈沖形式的，如果從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看的話，就是在微波斷開時(shí)的瞬間溶劑會有強(qiáng)烈的暴沸現(xiàn)象產(chǎn)生。家用微波爐的爐腔中微波場的分布是不均勻的(通過轉(zhuǎn)動盤來克服這個(gè)問題)。

　　關(guān)于能否用改裝的家用微波爐進(jìn)行微波萃取實(shí)驗(yàn)，這個(gè)問題也是討論較多的。個(gè)人認(rèn)為可行性可以暫且不討論，可以先從敞開微波萃取實(shí)驗(yàn)本身來看：首先，在使用微波萃取時(shí)，應(yīng)該有攪拌裝置，最好是使用磁力攪拌器，一則使得提取溶劑在最快的時(shí)間內(nèi)達(dá)到溫度平衡，避免由于微波場分布不均勻帶來的弊端;二則攪拌對提取的效率也有一定的提高。其次，對于實(shí)驗(yàn)來說，需要較為精確的溫度控制系統(tǒng)，這是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)槟壳暗臏y溫方法(熱電偶、熱電阻、光纖、紅外等)在這種微波萃取方式中的應(yīng)用都有其局限性;就是說，提取器中溶劑的實(shí)際溫度很難及時(shí)的表觀和控制。從這兩點(diǎn)來看，如果要改裝的話，還是很麻煩的。

　　在使用非脈沖微波萃取時(shí)，暴沸現(xiàn)象就可以避免了，主要是微波的連續(xù)供給，不會形成一個(gè)極大脈沖。

　　微波萃取還有一個(gè)問題就是微波分解，因?yàn)槲⒉ú粌H對溶劑而且對目標(biāo)物本身也有作用;但是在實(shí)際使用中，只要微波的功率設(shè)置合理，其分解目標(biāo)物的影響是在可接受范圍內(nèi)的。微波提取的效率需通過微波的功率、萃取的溶劑比例、萃取時(shí)間、萃取溫度等來進(jìn)行優(yōu)化。

由于是高壓、高溫條件，密閉微波萃取裝置在萃取效率，萃取時(shí)間、消耗溶劑等方面比常壓微波萃取更勝一籌，由于萃取的環(huán)境是高壓、溫度也是較高的，有點(diǎn)類似加速溶劑萃取的作用;故此，提取的效率、提取的時(shí)間和消耗的溶劑都由于常壓萃取。但是，密閉微波萃取的令人困擾的問題就是控溫的問題，也引出了安全問題。由于不是每個(gè)萃取罐都是有溫度或壓力控制的(不知道目前有沒有產(chǎn)品有相關(guān)的功能)，當(dāng)每個(gè)萃取罐中的樣品組分有所差異時(shí)，可能對溫度或壓力產(chǎn)生一定的變化。

　　由于是微波萃取的溫度相對較高，所以對目標(biāo)物而言，熱不穩(wěn)定性農(nóng)藥是不適用的;敞開式微波萃取實(shí)驗(yàn)的操作有些類似超聲波萃取，可以分步萃取，也需要借助過濾等方式實(shí)現(xiàn)液固分離;微波萃取的提取效率較高，而且對樣品，如植物中色素的共提現(xiàn)象要小一些，這樣能使凈化稍微容易一些。

　　相對而言，敞開式微波萃取在處理樣品量的方面比密閉萃取要稍遜一些。一般常壓微波萃取一次只能萃取一個(gè)樣品，并需要冷凝水冷卻提取溶劑，而密閉微波萃取可以多個(gè)樣品同時(shí)萃取。目前國內(nèi)的微波儀器就有微波消解、萃取一體的產(chǎn)品。

7 基質(zhì)固相分散技術(shù)

　　基質(zhì)固相分散技術(shù)：MATRIX SOLID-PHASE DISPERSION(MSPD)是將樣品(固態(tài)或者液態(tài))直接與適合反相鍵合硅膠(如C18、C8等)一起混合和研磨(現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)大到其他材料了，如硅藻土等)，使樣品本均勻分?jǐn)?shù)于固體相顆粒表面制成半固體裝柱，然后采用類似SPE的操作進(jìn)行洗滌和洗脫。

其優(yōu)點(diǎn)如下：

依靠填料顆粒的機(jī)械剪切力和C18等填料的去雜作用，是樣品勻漿和提取在同一過程中完成，不需要溶劑和除雜步驟；

C18等能夠破壞脂質(zhì)的細(xì)胞膜，使細(xì)胞成分釋放并在填料中重新分布;樣品基質(zhì)和待測組分均勻分布在填料中，樣品的各種成分按照相似相溶規(guī)律在填料表面的鍵合相中依極性高低進(jìn)行溶解和分布；

組分的保留與填料、樣品基質(zhì)和溶劑有關(guān)；

MSPD樣品處理速度快，溶劑用量少，同時(shí)樣品量也少，因此要求檢測方法(儀器)具有較高的靈敏度。

　　常用的檢測方法有：醬油中氯丙醇的測定、蘋果汁中農(nóng)藥多組分測定、持久性化合物(多氯聯(lián)苯)等的提取測定等等。

編輯：foodnews