關鍵詞:固相微萃取 技術裝置 工作原理 影響因素 分析介紹
中圖分類號:X83 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)05(a)-0104-01
固相微萃取技術幾乎可以運用於任何狀態下的樣品中的揮發性、半揮發性物質的分析，自1993年美國Supelco公司實現商品化以來，已發展成為環境、生物、醫學等各個領域的主導技術。在其發展過程中，主要涉及了探針的固相塗層材料及塗漬技術、萃取方法、聯用技術的發展等幾個方面。
1 固相微萃取技術的裝置
固相微萃取技術的裝置非常的小巧便於攜帶，略似進樣器，具有免溶劑、快速、萃取簡單、可現場攜帶采樣的儀器，主要由手柄和萃取纖維頭兩部分構成。
其中，手柄用於安裝固定萃取纖維頭，可永久使用。而纖維頭是壹根1cm長、塗有不同色譜固定相(或吸附劑)的熔融石英纖維，外套細不銹鋼管以保護石英纖維頭不被折斷，而且纖維頭可在鋼管內自由伸縮，用於萃取、吸附樣品。
2 固相微萃取技術的工作原理
固相微萃取技術的工作原理就是待測物的樣品基質和萃取介質(塗層)間的分配，分吸附過程和解吸過程兩個步驟進行。
吸附過程，就是將纖維頭浸入樣品溶液中(或頂空氣體中)壹段時間，同時攪拌溶液以加速兩相間達到平衡的速度，待測物在樣品及石英纖維頭外塗漬的固定相液膜中平衡分配，遵循相似相溶原理，將纖維頭取出插入氣相色譜汽化室，熱解吸塗層上吸附的物質。
解吸過程會因SPME後續分離手段的不同而不同。對於氣相色譜(GC)，萃取纖維插入進樣口後進行熱解吸，而對於液相色譜(LC)，則是通過溶劑進行洗脫。被萃取物在汽化室內解吸後,靠流動相將其導入色譜柱,完成提取、分離、濃縮的全過程，有手動或自動兩種操作方式，讓更多的分析工作者從重復、煩瑣的操作中解脫出來。
固相微萃取技術有3種基本的萃取模式，即直接萃取、頂空萃取和膜保護萃取。
直接萃取是壹種將萃取纖維直接暴露在樣品中的萃取模式，適於分析氣體樣品和潔凈水樣中的有機化合物。頂空萃取是將纖維暴露於樣品頂空中的萃取模式，廣泛適用於廢水、油脂、高分子量腐殖酸及固體樣品中揮發、半揮發性的有機化合物的分析。膜保護萃取是以保護萃取固定相在分析很臟的樣品時免受損傷的萃取模式，對難揮發性物質組分的萃取富集更為有利。
3 固相微萃取技術的影響因素
3.1 萃取時間的影響
萃取時間就是指待測物在各相中達到平衡所需要的時間，與待測物的分配系數、樣品基質、物品的擴散速率等多種因素有關。纖維頭塗層對待測物吸附的初始時是壹段快速吸附期，隨之就會進入壹個平穩期，吸附的速度也會變得緩慢。
對揮發性有機物進行分析時，壹般10min左右就可以到達平衡階段;而較復雜的基質或半揮發性有機物，其達到平穩所需時間會延長到30min～60min。因此，可以根據實際操作目的對靈敏度的需求不同適當的縮短萃取時間，還需要嚴格控制萃取時間的壹致性，以保證分析工作具有良好的重視性。
3.2 纖維表面固定相的影響
選用固定相時應當遵循相似相溶的原則，綜合考慮和分析各組分在各相中的極性、沸點和分配系數，以選取最適合分析組分的固定相。目前常用的塗層有聚二甲基矽氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酷(PA)，因其在有機溶劑中具有較大的溶脹性，從而提高了塗層的穩定性和萃取效率。
此外，還需要考慮石英纖維表面固定相的體積，包括石英纖維的長度和塗層的膜厚。壹般情況下，石英纖維的長度為1cm，膜厚為10mm～100mm之間。對於塗層膜厚的選擇應將根據實際情況區分開來，小分子和揮發性的物質常用厚膜，而大分子和半揮發性的物質常用薄膜，綜合考慮式樣的揮發性還可以選擇中等厚度的。
3.3 萃取溫度的作用
固相微萃取技術的提取、富集樣品是壹個動態平衡的過程，萃取效率由待測物質於各相之中的分配系數決定。而分配系數就是熱力學常數，直接影響分配系數的重要參數就是溫度。
由於分配系數與溫度密切相關，應當通過適當的加熱升高樣品的溫度，促進揮發性化合物到達頂空和萃取纖維的表面，加快分析物的擴散速度，從而縮短平衡時間。然而塗層的吸附過程壹般是放熱反應，低溫適合於放熱反應的進行，過高的溫度反而會使分配系數下降，直接導致檢測的靈敏度下降。因此，實踐中應當綜合考慮參數條件，使萃取介質溫度較高，而萃取纖維的表面保持低溫。
3.4 無機鹽效應與pH值的影響
在萃取前於樣品中添加無機鹽，如NaCl、Na2SO4等，可使樣品體系水溶液的離子濃度增大、有機待測物溶解度降低而產生鹽析，分配系數得到提高，從而增加萃取纖維頭固定相對分析組分的吸附，可提高萃取效率和分析的靈敏度。壹般情況下，添加無機鹽的方法適用於頂空方式，而對於侵入方式，無機鹽的存在容易損壞萃取纖維頭。而且過高的鹽濃度會增加體系的粘度，影響擴散的速度，會產生負效果。
控制pH值的大小也可以改變有機物在水中的溶解度。適當的調節體系的pH值，可避免液體試樣中待測物質的離子化，使其處於離子狀態，增加親脂性，降低有機物在水中的溶解度，增大分配系數，從而提高萃取效率和分析的靈敏度。對於弱酸和弱堿性的化合物，pH值會直接影響其存在的狀態，因此，調節體系的pH值是很有必要的。但是值得壹提的是，pH值過高或過低都會影響固定相塗層的使用壽命。
3.5 衍生化反應的作用
衍生化反應可應用於減小極性化合物的極性，如酚、脂肪酸等，提高其發揮性，從而增強被固定相吸附的能力。在固相微萃取中，無論是直接向試樣中加入衍生劑，還是將衍生劑附著於石英纖維固定相塗層上，都能使衍生化反應得以產生。典型的例子有:對短鏈脂肪酸的衍生化反應常使用重氮化五氟苯乙烷，對長鏈脂肪酸的衍生化反應常使用季銨堿，而對短鏈和長鏈脂肪酸使用重氨甲烷和芘基重氮甲烷都有效。
3.6 攪拌基質的影響
攪拌基質有助於待測物分布均勻實現均壹化，增加基質的傳遞速度，使得基質於攪拌的作用下更快的達到平衡分配，從而提高萃取的效率。通過超聲振蕩可以更好地促使待測物遷移吸附到塗層纖維上，以增加有機物在氣相中的濃度，更有利於提高萃取的效率和分析的準確性。但是超聲振蕩效果會隨著平衡溫度的升高而逐漸減低。
4 結語
固相微萃取技術是在固相萃取的基礎上發展起來的，是壹種響應現代儀器的要求而產生的樣品前處理新技術，因其集采樣、萃取、濃縮、進樣於壹體的優點而被各個領域廣泛運用。固相微萃取技術的發展及應用使更多的分析工作者從繁瑣、重復的操作中解脫出來，是非常實用的應用技術，在將來的各個領域中會得到更好的運用。
參考文獻
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