固相萃取及其在食品分析中的应用

固相萃取及其在食品分析中的应用·综述·
在食品分析中, 对被测样品的预处理是极为重要的一个
步骤。目前, 我国食品分析预处理普遍应用的萃取分离方法
还是液液萃取、气液萃取、索氏抽提、振荡提取、超声波等传
统技术, 上述方法具有不同的特点, 可以解决一定样品的预
处理问题, 但存在不同程度的局限性, 如样品需求量大、步骤
繁琐、萃取时间长、有机溶剂消耗大、分离效率低等。固相萃
取装置( Solid Phase Extraction, SPE) 技术自七十年代后期问世以
来, 由于其溶剂使用量少、操作简单、选择性高、重现性好, 已
发展成为分离和浓缩各种样品中痕量分析物质的一种强有
力的工具[1],广泛应用于食品检验、环境监测、医药卫生、生物
化学等[2～5]领域。在食品分析应用中显示良好的发展前景。
1 固相萃取技术的基本原理
固相萃取分离模式与液相色谱相同, 可看作一个简单色
谱过程[6]。固相萃取利用固体吸附剂将液体样品中的目标化
合物吸附, 与样品基体和干扰化合物分离, 然后再用洗脱液
洗脱, 或加热解吸附达到分离和富集目标化合物的目的。
2 固相萃取的简要过程
典型的离线固相萃取一般分为活化吸附剂、上样、洗涤
和洗脱四个步骤。在萃取样品之前要用适当的溶剂淋洗固相
萃取柱, 以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标化合物的干
扰, 激活固定相表面的活性基团的活性。活化通常采用两个
步骤, 先用洗脱能力较强的溶剂洗脱去柱中残存的干扰物,
激活固定相; 再用洗脱能力较弱的溶剂淋洗柱子, 以使其与
上样溶剂匹配[7]。上样: 将液态或溶解后的固态样品倒入活化
后的固相萃取柱中。洗涤和洗脱: 在样品进入吸附剂、目标化
合物被吸附后, 可先用较弱的溶剂将弱保留干扰化合物洗
掉, 然后再用较强的溶剂将目标化合物洗脱下来, 加以收集。
3 固相萃取柱的类型
常用的固相萃取柱的类型有极性柱、非极性柱、阳离子
交换柱、阴离子交换柱、共价型柱等。极性柱: CN、NH、PSA、
COH、Si 等, 非极性柱: C18、C8、C2、CH、CN、pH 等, 阳离子交换
柱: SCX、PRS、CBA 等, 阴离子交换柱: SAX、PSA、NH2 等, 共
价型柱: PBA 等。根据目标化合物性质和样品类型选择合适
的固相萃取柱和淋洗剂。
4 固相萃取柱的影响因素
影响固相萃取效果的主要因素有: 吸附剂类型及用量、
水样体积、洗脱剂类型等。尽量选择与目标化合物极性相似
的吸附剂, 正相吸附剂保留极性有机物, 反相吸附剂保留非
极性有机物或弱极性有机物, 阴离子交换树脂则适用于离子
型的有机物。洗脱剂体积应以淋洗完全为前提, 体积最小的
为最佳[8]。样液中pH 值也影响吸附效率[9]。在吸附剂和洗脱剂
选定条件下, 回收率随吸附剂量增大而提高; 水样流速对回
收率的影响不明显[10]。
5 固相萃取技术在食品分析中的运用
5.1 固相萃取技术与气相色谱法联用
文献[11]报道了将固相萃取技术应用于分析粮食中的五氯
硝基苯残留净化上。使用的固相萃取柱是PT- 硅镁吸附剂预
处理小柱, 并将固相萃取技术与传统的液液萃取进行了比
较。结果表明固相萃取净化技术大大优于液液萃取的净化方
式, 所用试剂少( 固相萃取7ml,液液萃取48ml) 、节省时间( 固
相萃取1min,液液萃取30min) , 与气相色谱法联用测定了粮
食中的五氯硝基苯残留量, 最低检出限为5×19- 9mg。龙苏等
[12]采用活性碳柱净化样品, 建立了固相萃取微量化学法气相
色谱同时测定大米中甲胺磷、敌敌畏、乐果多种有机磷农药
残留量方法, 所拟方法线性关系与回收率良好, 色谱峰形稳
定, 精密度及准确度较高, 操作简便、有较强的实用性。苏少
明[13] 取C18 小柱置于DL- 1 型固相萃取器将样品净化, 用
GC/NPD 法分析水中的毒鼠强, 其定性及定量结果与液液萃
取GC/MS 法相符。张晓晖[14]选用农残专用ENVI- Florisil 小
柱,其填料为硅酸镁, 对极性化合物和农药选择性较好, 吸附
萃取水中的六六六和滴滴涕, 并用气相色谱法进行测定, 最
低检出浓度为0.018μg/L~0.16μg/L, 相对标准偏差为1.4%
~5.6%。质谱仪因其对待测物质有良好的定性作用, 常与气相
色谱仪联用对有机物进行定性和定量分析。目前文献报道
SPE- GC-MS 法应用较多。Angelica 等[15] 使用聚苯乙烯- 二乙
烯基苯( PS- DVB) 固相萃取材料AccuBondⅡENV 小柱将饮
用水中酚类化合物萃取出来, 结合气相色谱- 质谱分析了水
中痕量( 10μg/L) 酚类化合物。回收率超过90%, CV 小于
5%。此前处理方法大大缩短了干燥时间( 目前只用2min, 与
过去20min 相比) 。Angelica 等还认为对于极性较大的化合
物, 高分子树脂如聚苯乙烯- 二乙烯基苯本底特别低, 比常
用的十八烷基和类似的硅胶基体的固相萃取吸附剂好。林佶
等[16]固相萃取GC/MS 定性定量分析了中毒药酒中的马钱子
碱, 检出限39ng, 平均回收率93.2%。SPE 法提取生物碱, 使
用样品量少, 只需1～2ml 即可, 提取效率高, 洗脱液样品量
少, 只需1～2ml。刘宜孜等[7]对蜜蜂样品的净化和富集方法进
行了系统研究, 发现不同浓度的氯霉素在硅胶柱和C18 柱上
的回收率90%以上, 结合气相色谱- 质谱法测定了蜂蜜中的
氯霉素残留量, 最低检出浓度为0.139μg/kg, 相对标准偏差
固相萃取及其在食品分析中的应用
宋迎春谭洪涛综述胡国良审校
中图分类号R155.5 文献标识码C 文章编号1008- 0023(2005)06- 0583- 03
作者单位: 330029 南昌, 江西省疾病预防控制中心
·583·
Jiangxi J. Med Lab Sci.December 2005, Vol 23, No6
为7.2%~18.2%。
5.2 固相萃取技术与液相色谱法联用
鲁杰等[8]采用固相萃取作为前处理手段, 固相萃取柱是
Oasis HLB 3cc, 结合高效液相色谱法测定片剂、胶囊、维生素
泡腾片等保健食品中维生素B12, 最低检出浓度为0.2mg/kg,
线性范围在0.334～167μg/L 之间。康莉等[9]报道了固相萃取
- 高效液相色谱法测定肉中盐酸克伦特罗, 方法检出限
1.7ng, CV 值为1.37%( 低浓度) 和0.76%( 高浓度) , 回收率
81.0%～91.4%。刘亚风等[17]使用Waters Oasis HLB 固相萃取
柱对样品溶液进行净化, HPLC 法检测肉制品中纳他霉素残
留量, 方法检出限0.05mg/kg, 精密度(CV)为0.48%～2.50%,
回收率86.0%～95.7%。杨方等[18]高效液相色谱法检测动物
性食品中甲苯咪唑残留, 采用NH2 SPE 柱净化样品, 小柱的
填充物为键合了氨基的无定形硅胶, 洗脱剂是甲醇和甲酸,
洗脱效率可达95.1%, 灵敏度高, 方法检出限0.4ng。林海丹等
[7]对动物源性食品中四种磺胺类药物残留用高效液相色谱法
测定, 样品前处理采用液液分配与固相萃取技术相结合, 固
相萃取柱是Waters Oasis HLB ( 二乙烯基苯- N- 乙烯基吡咯
烷酮共聚物) , 确保测定时无样品基体干扰, 方法检出限
0.010×10- 6～0.020×10- 6(w), 回收率71%～83%。杨亚玲等
[20]研究了固相萃取富集和预分离, 高效液相色谱法测定枸杞
中的七种类胡萝卜素的方法。固相萃取柱是Waters Xterra TM
RP18 , 洗脱剂是四氢呋喃, 回收率高( 95%~103%) , 检出限在
25～40ng/ml 之间。林维宣等[21]研究了高效液相色谱法测定大
米氨基甲酸酯农药残留量, 他们用florisil 和C18 双柱固相萃
取净化柱双柱净化样品, 简化了净化操作, 提高了检测灵敏
度, 检测低限(mg/kg) 分别为:杀线威0.005、灭多威0.01、涕灭
威0.005、抗芽威0.005、残杀威0.0025、苯恶威0.0025、西维
因0.005、仲丁威0.01, 回收率均在80%以上。罗晓燕等[22]成
功地进行了SPE- HPLC 法同时测定水产品中氯霉素等四种
抗生素残留的研究, 经过ZORBAX SPE C18 柱纯化并浓缩的
样品, 杂质峰较少, 灵敏度也提高了10 倍, 回收率93%～
101%。严浩英等[23]采用Sep- Pak C18 柱进行样品净化浓缩, 再
由高效液相色谱法测定全小麦和面粉中麦草灵除草剂残留
量, 检出限0.05mg/kg, 回收率84.5%～92.4%。贾薇等[24]用
C18 微型净化富集柱将牛奶中4 种四环素类药物进行萃取净
化, 对洗脱剂进行了优化, 并用液相色谱- 质谱联用法测定
药物残留量, 结果牛奶中四环素、土霉素及美他环素的检出
限可达0.05μg/L, 金霉素的检出限0.1μg/L, 回收率均在
90%以上。文献[25]建立了HPLC 法测定染色虾米中碱性玫瑰
精的方法, 通过SPE - HLB 柱固相萃取净化和富集提取液中
的碱性玫瑰精, 达到了较高的灵敏度, 最低检出限2μg/kg,
平均回收率84.92%。林海丹等[26]用碱性乙酸乙酯提取乳粉
中苯骈咪唑类药物残留, Waters Oasis HLB 固相萃取柱净化,
HPLC 法测定, 方法检出限0.020mg/kg, 回收率71%～90%。
陈玲等[27] 所建立的水中痕量丙烯酰胺的活性炭固相萃取及
HPLC 分析法操作简便, 也满足WHO 0.5μg/L 的控制要求。
5.3 固相萃取技术与其他方法联用
固相萃取除与色谱仪联用外, 还可与其他仪器方法联用
用于化合物分析。李力更等[28]针对待测组分难吸附( 极性较大
的苷) , 干扰杂质( 极性较小的苷元和其他杂质) 易吸附而采
用C18- SPE 进行测试前预处理, 达到去除杂质的目的, 成功
地用分光光度法测定了药槐米中芦丁含量, 回收率高达
99.98%。文献[29]报道了用Waters Porapak Sep- Park 固相萃取
小柱萃取铜离子与试剂生成的络合物, 实现了样品中痕量铜
的高倍数富集, 光度法测定饮用水中的铜, 检出限可达
0.5μg/L。严芳芳[30]采用C18 Cartaidge 进行固相萃取, 有效地
除去干扰测定的蔗糖, 比色法测定了健之宝口服液中绞股蓝
总皂苷的含量, 准确度高, 平均回收率99.5%。杨元等[31]采
用阳离子交换树脂LC- SCX 小柱( 带有磺酸基功能团) 固相
萃取水中痕量铍、镉、铅离子, ICP- AES 检测, 灵敏度得到极
大提高, 检出限达到铍1.4ng/L、镉5.5ng/L、铅49ng/L。郭梅
等[32]研究了亚临界水萃取- 固相萃取联用技术萃取样品中有
机氯农药, 以活性炭纤维作为固相萃取剂, 对亚临界水萃取
物进行净化处理, 六氯环已烷(HCH) 的四种异构体萃取回收
率在70%～95%之间。
6 存在的问题及展望
固相萃取技术是一种具有广泛应用前景的样品预处理
技术, 已取得了较好的应用效果。在广大科技工作者的努力
下, 新型吸附剂不断出现, 应用范围也在不断增加, 但还不能
完全满足实际需要, 应用范围有待拓宽。目前测定的项目主
要为有机物, 无机物测定的报道很少。在固相萃取基础上发
展起来的固相微萃取(SPME), 具有经济、简便、省时、省力无
需溶剂等特点, 近年来广泛用于食品中挥发性或半挥发性化
合物的研究, 因此发展高选择、高效的吸附剂, 拓宽样品的应
用范围是固相萃取技术方法研究的重要方向。SPE 与多种仪
器在线联用以及与分析技术结合也有待我们进行更多的研
究开发及推广工作。
参考文献
[1] Thurman E M, Mills MS. Solid - Phase extraction Principles andPractice[
M]. NewYork,1997.
[2] 张海霞.固相萃取[J].分析化学,2001,28(9):1172～1180.
[3] 张莘民,杨凯.固相萃取技术在我国环境化学分析中的应用[J].中
国环境监测,2000,16(6):53～57.
[4] 李永香,孟磊,李发生,等.固相萃取- 气质联机确证17 种食源性
安眠药中毒[J].中国卫生检验杂志,2004,14(4):466～467.
[5] 孙静,等.固相萃取法提取净化生物检材中三类农药的实用研究
[J].环境化学,1995,14(3):221～225.
[6] 朱彭龄,等.现代液相色谱[M].兰州:兰州大学出版社,1989,19～20.
[7] 刘宜孜,谢孟峡,韩杰,等.固相萃取- 气相色谱- 质谱联机分析
蜂蜜中的氯霉素残留量[J].北京师范大学学报(自然科学版),2004,
40(2):232～234.
[8] 鲁杰,杨大进,王竹天.固相萃取- 高效液相色谱法测定保健食品
中维生素B12 的研究[J].中国食品卫生杂志,2004,16(4):324～328.
[9] 康莉,仲岳桐,陈春晓,等.固相萃取- 高效液相色谱法测定肉中
盐酸克伦特罗[J].中国卫生检验杂志,2003,13(1):53～54
[10] 马娜,陈玲,熊飞.固相萃取技术及其研究进展[J].上海环境科
学,2002,21(3):181～183.
[11] 李青,方赤光,金秀华,等.固相萃取气相色谱法测定粮食中的五
氯硝基苯[J].中国公共卫生,1996,12(4):168～169. (下转第566 页)
·584·
Jiangxi J. Med Lab Sci.December 2005, Vol 23, No6
(上接第584 页)
[12] 龙苏,周毅刚,王晓春,等.固相萃取气相色谱法测定大米中多种
有机磷农药残留量[J].实用预防医学,2001,8(5):341～342.
[13] 苏少明.固相萃取- GC/NPD 法分析水中的毒鼠强.法医学杂志[J],
2000,16(2):86～87.
[14] 张晓晖.固相萃取气相色谱法测定水中六六六和滴滴涕[J].海峡
预防医学杂志,2004,10(6):38～39.
[15] Angelica A Reese, Harry Prest. 固相萃取和气相色谱- 质谱分析
酚类化合物应用简报[J].环境化学,2003,22(2):196～199.
[16] 林佶,鲁寿芳.固相萃取GC/MS 定性定量分析中毒药酒中的马
钱子碱[J].中国卫生检验杂志,2003,13(3):299～300.
[17] 刘亚风,刘朝晖,杨冀州.固相萃取- 液相色谱法检测肉制品中纳
他霉素残留量[J].检验检疫,2002,21(3):181～183.
[18] 杨方,李耀平,李小晶.高效液相色谱法检测动物性食品中甲苯
咪唑残留[J].中国卫生检验杂志,2004,14(5):545～546.
[19] 林海丹,谢守新,冯德雄,等.动物源性食品中磺胺类药物残留的固
相萃取- 高效液相色谱法测定[J].分析测试学报,2003,22(1):94～
96.
[20] 杨亚玲,赵榆林,林强,等.固相萃取- 高效液相色谱法测定枸杞
中的类胡萝卜素[J].分析试验室,2004,23(6):25～27.
[21] 林维宣,田苗,李继业,等.双柱固相萃取- 高效液相色谱法测定
大米氨基甲酸酯农药残留量的研究[J].中国粮油学报,2003,18(2):
79～84.
[22] 罗晓燕,林玉娜,刘莉治.SPE- HPLC 法同时测定水产品中四种抗
生素残留的研究[J].现代预防医学,2005,32(3):198～199.
[23] 严浩英,鲁长豪.高效液相色谱法测定全小麦和面粉中麦草灵除
草剂残留量[J].中国公共卫生,1995,11(9):422～423.
[24] 贾薇,孙璐,史向国,等.液相色谱- 质谱联用法测定牛奶中4
种四环素类药物残留量[J]. 沈阳药科大学学报,2002,19 (2):96～
100.
[25] 黄百芬,铁晓威,钱欣,等.固相萃取- 高效液相色谱荧光检测法
测定染色虾米中的碱性玫瑰精含量[J].中国卫生检验杂志,2005,
15(1):17～19.
[26] 林海丹,谢守新,吴映璇.固相萃取高效液相色谱法测定乳粉中苯
骈咪唑类药物残留[J].分析试验室,2005,24(1):27～29.
[27] 陈玲,陈皓.固相萃取- 高效液相色谱联用分析中水中的痕量
丙烯酰胺[J].色谱,2003,21(5):534.
[28] 李力更,李作平,霍长虹.固相萃取- 分光光度法联用测定药槐米
中芦丁含量的研究[J].中成药,2003,25(8):673～674.
[29] 栗炀,刘世熙,伊家元.2- (4- 安替比林偶氮)- 5- 二甲氨基苯胺
固相萃取光度法测定饮用水中铜的研究[J].卫生研究,2002,31(3):
203～204.
[30] 严芳芳.比色法测定健之宝口服液中绞股蓝总皂苷的含量[J].广
东药学,2001,11(4):14～16.
[31] 杨元, 周政华, 高玲, 等. 水中痕量铍、镉、铅的固相萃取
- ICP- AES 高灵敏度分析方法研究[J].中国卫生检验杂志,2004,14
(5):530～532.
[32] 郭梅,黄卫红,陆晓华,等.亚临界水萃取- 固相萃取联用技术对
沉积物中有机氯农药的萃取研究[J]. 分析科学学报,2004,20(3):
257～259.
除, 完全可以消除黄疸的干扰[3]。
2.3 溶血标本对TPr 测定干扰十分明显。原因有
二。其一, 红细胞破坏后的血红蛋白, 分为氧合血红
蛋白, 还原血红蛋白、碳氧血红蛋白及高铁血红蛋
白, 在碱性条件下形成碱化血红蛋白, 吸收峰在
520nm[4], 所以对原法总蛋白的测定有较大干扰, 而
使用双试剂这些血红蛋白加入空白试剂( 试剂1)
后, 仪器自动扣除这部分干扰。其二, 血红蛋白中的
珠蛋白与双缩脲试剂发生反应, 该反应无论是单、
双试剂都无法消除其干扰。本文选取一份外观正常
血清测定其总蛋白为70.3g/L, 人为破坏红细胞, 标
定其Hb 为14g/L, 用原法测定Tpr 为110.2g/L, 本法
测得为83.3g/L。原法Hb 1g/L 使TPr 增加2.85g/L[
(110.3- 70.3)÷14=2.85],而本法Hb1g/L 使TPr 增加
0.93g/L[(83.3- 70.3)÷14=0.93]。原法与文献报道Hb
每增加1g/L, 可使单试剂TPr 增加3%相近[5]。本法
可使溶血标本测定TPr 的干扰大为减少。
2.4 选取外观正常的体检血清30 份, 应用二种方
法测定TPr, 结果无显著差异。原法: 72.6±0.92g/L,
本法: 72.3±0.91g/L, t=1.27,P> 0.05。
2.5 在配制试剂2 时, 应先配好试剂1, 再将硫酸
铜加入溶解, 效果较好, 仅有少许沉淀, 用滤纸过滤
二遍备用。如按《全国临床检验操作规程》上配制,
会有较多沉淀, 效果不好, 可能因为所加硫酸铜为
原法四倍所致。
总之, 本法将原法双缩脲单试剂改为双试剂,
在不改变原法的反应原理, 保证原法的优点的基础
上, 较好地消除脂血、黄疸、溶血对TPr 测定的干扰,
并将R1:R2 为3:1, 有利于全自动分析仪试剂添加
的同步进行。因此, 建议有全自动分析仪的检验科,
应采用双试剂法测定血清TPr, 有利于提高结果的
准确性。
参考文献
[1] 叶应妩,王毓三.全国临床检验操作规程[M].第2 版,南京:东南大学
出版社,1997:155～156.
[2] 蒲吉常,等.双缩脲测定血清总蛋白脂血的干扰及排除方法[J].陕西
医学检验,1993,8:50.
[3] 周新,涂植光.临床生物化学和生物化学检验[M].第3 版,北京:人
民卫生出版社,2003,507～508.
[4] 朱忠勇,陈之航.临床医学检验[M].上海:上海科学技术出版社,
1981:6～7.
[5] 林其燧,文庆成主译校.临床化学诊断方法大全[M].北京:北京大学
出版社,1990:952～956.
·566·