衛(wèi)生化學 ppt課件 第二章

第二章樣品的采集與處理徐州醫(yī)學院·公共衛(wèi)生學院余紅民9399013@2生存環(huán)境與健康大氣衛(wèi)生水體衛(wèi)生土壤衛(wèi)生職業(yè)環(huán)境與健康職業(yè)病例職業(yè)中毒職業(yè)傷害食物環(huán)境與健康營養(yǎng)學食品衛(wèi)生學衛(wèi)生學研究內(nèi)容總體：分析對象的全體，是一類屬性完全相同的物質(zhì)。e.g.個體：構(gòu)成總體的每一個單位。樣品：從總體中抽出部分個體，作為總體的代表性物質(zhì)進行分析，這部分個體的集合體稱為樣品。

e.g.采樣：從總體中抽取樣品的操作過程。3第一節(jié)樣品的采集與保存一、樣品采集的原則代表性：采集的樣品必須能充分代表被分析總體的性質(zhì)。（核心問題）典型性：采集能充分說明檢測目的的典型樣品。適時性：某些樣品的采集要有嚴格的時間觀念。4樣品采集注意事項：避免樣品污染和被測組分丟失詳細記錄：時間、地點、溫度、氣壓等采樣量要充足，一般為三份5二、各類樣品的采集方法采樣方法選擇的依據(jù)化學物質(zhì)在空氣中的存在狀態(tài)、理化性質(zhì)、測定方法靈敏度及現(xiàn)場條件。采樣前了解生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)流程中所產(chǎn)生有害物質(zhì)品種及其逸散情況。原則：高效、靈敏、準確。6（一）空氣1、直接采樣法(瞬時濃度)

注射器采樣塑料袋采樣真空瓶取樣7適用條件：當空氣中被測組分濃度較高，或所選用分析方法的靈敏度較高時。2、濃縮采集法(平均濃度)適用條件：當空氣中被測組分濃度較低，需濃縮方能滿足分析方法靈敏度的要求時。濃縮取樣法的采樣時間一般都較長，所得的分析結(jié)果是在濃縮采樣時間內(nèi)的平均濃度，更能反映人體接觸污染物的真實情況。8

進氣(1)溶液吸收法：采集氣態(tài)、蒸氣態(tài)和氣溶膠的污染物

——大量空氣通過吸收液，有害物質(zhì)被吸收或溶解9

出氣吸收液（根據(jù)待測組分性質(zhì)選）常用的吸收液有水、水溶液和有機溶劑等。（2）固體吸附劑阻留法：采集氣態(tài)和蒸氣態(tài)物質(zhì)（常用，采樣效率高）——利用固體吸附劑的吸附作用富集有害物質(zhì)10

進氣連接采樣器固體吸附劑常用吸附劑：活性炭、硅膠、分子篩、聚酰胺等（3）濾紙和濾膜阻留法：采集氣溶膠物質(zhì)——空氣通過濾紙或濾膜時，待測成分被阻留在膜上11濾膜采樣盒12圖2-4氣泡吸收管13圖2-5多孔玻板吸收管14圖2-6沖擊式吸收管15大氣采樣器16圖2-7填充柱采樣管17粉塵采樣器（二）水水質(zhì)監(jiān)測的對象18采樣點的設(shè)置a.有大量廢水排入河流的主要居民區(qū)、工業(yè)區(qū)的上游和下游。19b.湖泊、水庫、河口的主要入口和出口c.飲用水源區(qū)、水資源集中的水域、主要風景游覽區(qū)、水上娛樂區(qū)及重大水力設(shè)施所在地等功能區(qū)20d.較大支流匯合口上游和匯合后與干流充分混合處；入海河流的河口處；受潮汐影響的河段和嚴重水土流失區(qū)。21e.國際河流出入國境線的出入口處；f.應(yīng)盡可能交通方便，有明顯岸邊標志。22水樣的采集1、天然水、飲用水（水質(zhì)穩(wěn)定，可在選好的采樣點不同季節(jié)采樣數(shù)次）自來水：先放水幾分鐘河流湖泊：采距岸邊1—2米、距水面20—50厘米的水。

2、生活污水、工業(yè)廢水（水質(zhì)不斷變化）事先了解清楚排放規(guī)律，再確定采樣時間和采樣點。23采樣前的準備

24采樣器①水桶適于采集表層水。②單層采水瓶

最常用

③深層采水器

25④急流采樣器適用于水流湍急采樣點處的采樣。⑤其他采水器如塑料手搖泵、電動采水泵等。26（三）食品采樣目的：檢測食品中的營養(yǎng)成分、功效成分、鮮度、添加劑及污染物。27按采樣目的不同,有以下幾類食品樣品：

工廠樣品——為監(jiān)督食品生產(chǎn)的質(zhì)量和衛(wèi)生質(zhì)量（對照產(chǎn)品質(zhì)量標準和衛(wèi)生標準）如：飲料、成份、添加劑、衛(wèi)生質(zhì)量。

衛(wèi)生監(jiān)督樣品——為監(jiān)督檢查食品是否符合衛(wèi)生標準

揭發(fā)樣品——調(diào)查、檢驗是否違反了食品法（如：假酒、毒米、毒油、假鹽、摻假面粉）流行病學樣品——各類毒物中毒樣品。及時采樣、及時分析、查有害物質(zhì)的種類、含量和中毒原因。

28采樣方法：注意樣品的均勻性1、液體、半液體食品——攪勻，用長型管分層采（酒、油、奶、飲料等）

2、顆粒食品——混勻，反復按四分法縮分采樣（米、面、糖等）

3、不均勻食品——用粉碎機或均漿機均漿，然后按四分法縮分采樣（魚、肉、蔬菜、水果）2930檢驗需要量應(yīng)根據(jù)檢驗項目的多少和采用的方法決定，一般每個食品樣品采集1.5kg即可滿足要求，并將樣品分為檢驗、復驗和備查三部分采樣步驟（四）生物材料人、動物的體液、排泄物、分泌物、臟器組織等。最常測的是血樣、尿樣，其次是毛發(fā)、呼出氣、唾液、糞便等。1、尿樣進入人體的有害物質(zhì)在體內(nèi)會發(fā)生富集、降解、轉(zhuǎn)化等生化過程。毒物及代謝產(chǎn)物絕大多數(shù)從尿中排出，尿中含量多數(shù)與其在血中含量有較大的相關(guān)性，且尿樣收集較方便，受檢者易配合，所以應(yīng)用普遍。采樣時間①24h尿樣（全日尿）：將24h尿全部收集、混合、量體積，加幾滴濃HNO3防腐。

②班前、班中、班后尿：通過測定，了解機體接觸毒物的情況。

③晨尿（常代替24h尿）312、血樣血液中有毒物質(zhì)的濃度可反映肌體近期接觸毒物的程度，常與機體吸收的毒物呈正相關(guān)，但采樣麻煩，受檢者不易接受和配合。應(yīng)用不如尿樣普遍。采樣方法：少量：從手指、耳垂??；

0.5ml以上：肘部抽靜脈血。采樣時間：早餐前；班前、班后。

3、呼出氣用個體采樣器掛在胸前（內(nèi)裝吸附劑）。

4、毛發(fā)每段毛發(fā)能反映不同時期營養(yǎng)吸收情況和判斷有無有毒元素進入體內(nèi)及其積累程度。采樣方法：取枕部2—3厘米內(nèi)的發(fā)段。（可反映近期情況）32三、樣品的保存方法原則：被測組分不損失、不被污染。常用方法：密封保存法：加蓋或用石蠟冷藏保存法：食物和生物樣品化學保存法：在樣品中加入一定量的酸、堿或其他化學試劑作為調(diào)節(jié)劑、抑制劑或防腐劑。3334樣品采樣后，應(yīng)用適當?shù)娜萜鲀Υ?。在樣品運輸及保存中，要防止揮發(fā)性成分損失及霉變、變質(zhì)、成分分解。一般樣品檢驗結(jié)束后應(yīng)保留樣品一個月，以備復查。保留樣品應(yīng)存放于適當?shù)娜萜骷暗胤?，盡可能保持其原狀，對易變質(zhì)的食品不能保存時，可不保留樣品，但應(yīng)事先對送驗單位說明。

注意事項：第二節(jié)樣品的預處理目的：1.使被測組分從復雜的樣品中分離出來，制成便于測定的溶液形式。2.除去對分析測定有干擾的基體物質(zhì)。3.如果被測組分的濃度較低，還需要進行濃縮富集。4.如果被測組分用選定的方法難以檢測，還需要通過樣品衍生化處理使其定量地轉(zhuǎn)化成另一種易于檢測的化合物。35要求：1.分解法處理時，必須分解完全，樣品不損失。2.樣品不污染3.試劑消耗盡可能少4.所用器皿與樣品相適應(yīng)

36操作方法：

溶解、分解、分離、提取、濃縮等樣品預處理主要步驟：1.試樣分析溶液的制備2.干擾成分的分離和被測物的富集37一、試樣分析溶液的制備——

將采集的樣品制成可測定的狀態(tài)。溶解法：樣品中被測組分為游離態(tài)，采用適當?shù)娜軇悠分械拇郎y組分全部溶解。38分解法：樣品中被測組分為結(jié)合態(tài)。

根據(jù)樣品中被測組分的存在狀態(tài)不同，分為(一)溶解法

391、水溶法（水浸法）：用蒸餾水浸泡樣品，將待測組分浸出。適用于水溶性大的組分，如：食品中添加劑-苯甲酸（防腐劑）的提取。中草藥有效成分的提取。2、酸性水溶液浸出發(fā)：用弱酸或強酸溶液浸泡，提取樣品中的組分。常用此法提取樣品中的某些微量元素。3、堿性溶液浸出法：用弱堿或強堿溶液浸泡，提取樣品中被測組分。酚類等有機物常用此法提取。404、有機溶劑浸出法：最常用的提取樣品中有機物的方法。根據(jù)提取液與組分“相似相溶”的原理選擇溶劑。常用有機溶劑：石油醚、正己烷、丙酮、乙酸乙酯、氯仿、二氯甲烷等。為提高萃取效率，可用索氏提取法，索氏提取器見圖，適用于從固體或粘稠試樣中提取有機物。如：用乙醚以索氏提取法連續(xù)提取茶葉中脂肪。(二)分解法

干灰化法：高溫、低溫

濕消化法：硝酸、硫酸、高氯酸等。密封加壓消化法微波溶樣法

41高溫灰化法原理：將樣品至于電爐上加熱，使其中的有機物脫水、炭化、分解、氧化，再放于高溫爐中灼燒灰化，直至剩下白色或灰白色無機殘渣，取出冷卻后用水或酸溶解殘渣。421.干灰化法優(yōu)點：①此法基本不加或加入很少的試劑，故空白值低。②因灰分體積很小，因而可處理較多的樣品，可富集被測組分。③有機物分解徹底，操作簡單。缺點：①所需時間長。②因溫度高易造成易揮發(fā)元素的損失。③坩堝對被測組分有吸留作用，使測定結(jié)果和回收率降低。4344灰化操作注意事項：（1）灰化前樣品應(yīng)進行預炭化。（2）樣品炭化、加硝酸溶解殘渣等操作應(yīng)在通風櫥內(nèi)進行。（3）高溫爐內(nèi)各區(qū)的溫度有較大的差別，應(yīng)根據(jù)待測組分的性質(zhì)，采用適宜的灰化溫度。（4）采用瓷坩堝灰化時，不宜使用新的，以免新瓷坩堝吸附金屬元素，造成實驗誤差。45（5）如樣品較難灰化，可將坩堝取出，冷卻后，加入少量硝酸或水濕潤殘渣，加熱處理，干燥后再移入高溫爐內(nèi)灰化。（6）濕潤或溶解殘渣時，需待坩堝冷卻至室溫方可進行，不能將溶劑直接滴加在殘渣上。（7）從高溫爐中取出坩堝時，避免高溫灼傷。低溫灰化法：所需溫度低，可大大降低待測組分的揮發(fā)損失，有機物分解速度快，樣品處理效率高，不需外加試劑，空白值低。462、濕消化法原理：樣品中加入強氧化劑并加熱，使樣品中的有機物質(zhì)完全分解、氧化，呈氣態(tài)逸出，待測組分轉(zhuǎn)化為無機物狀態(tài)存在于消化液中。47優(yōu)點：（1）有機物分解速度快，所需時間短。（2）由于加熱溫度低，被測組分揮發(fā)損失少。缺點：

（1）產(chǎn)生有害氣體。（2）初期易產(chǎn)生大量泡沫外溢。（3）試劑用量大，空白值偏高。4849按采用的氧化劑分，濕消化法有以下幾種：

1.硝酸消化法

2．硝酸—硫酸消化法3.硝酸—高氯酸消化法

4．硝酸—高氯酸—硫酸消化法

5．硝酸—硫酸—過氧化氫消化法

6．硫酸—高錳酸鉀消化法50消化操作注意事項：

（1）消化必須在通風櫥中進行，因消化過程中產(chǎn)生大量的酸霧、氮和硫的氧化物，有很強的刺激性、腐蝕性和毒性。（2）加入硝酸、硫酸后，應(yīng)小火緩緩加熱，待反應(yīng)平穩(wěn)后方可大火加熱，以免泡沫外溢，造成試樣損失。（3）及時沿瓶壁補加硝酸，避免炭化現(xiàn)象出現(xiàn)。（4）補加硝酸等消化液時，最好將消化瓶從電爐上取下，待冷卻后再補加。513、密閉罐消化：特制密閉罐：內(nèi)襯為聚乙烯，外殼為不銹鋼。適用范圍及注意事項：微量元素分析①冷卻后開蓋；②加試劑不得過量，以防壓力過大爆炸（一般罐體容量是試液體積的10倍左右）。優(yōu)點：①試劑用量少、空白值低；②揮發(fā)性元素不損失。524、微波溶樣法原理：微波是指波長在1mm至1m之間的電磁波微波作用下，介質(zhì)材料中的極性分子從原來的熱運動狀態(tài)轉(zhuǎn)向依照電磁場的方向交變而排列取向，產(chǎn)生類似摩擦熱，使介質(zhì)溫度出現(xiàn)宏觀上的升高產(chǎn)生大功率的微波元件叫磁控管533、微波溶樣法優(yōu)點：（1）速度快。比普通消化快4-100倍（2）效率高。微波直接向樣品釋放能量，避免傳統(tǒng)方式中能量的損失，提高了能量的使用效率（3）污染少。采用密閉的消解罐二、常用的分離和富集方法溶劑萃取法：最常用固相萃取法固相微萃取法超臨界流體萃取法蒸餾與揮發(fā)法沉淀與共沉淀法54樣品分離富集的方法55方法原理適用范圍

溶劑萃取法（液液萃取法

超臨界流體萃取固相萃取法（液固萃取法）

利用物質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中分配情況不同而進行分離用超臨界流體作萃取劑，從復雜樣品中分離提取待測組分的提取分析技術(shù)。利用色譜柱固定相保留被測組分，然后少量溶劑將其洗脫下來，達到分離、富集的方法。

從液體中分離有機物，也可分離金屬離子

分離烴類、脂溶性化合物（如：香料）分離富集有機物樣品分離富集的方法56方法原理適用范圍

揮發(fā)

蒸餾

沉淀、共沉淀分步沉淀索氏提取

離心

利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異進行分離，使待測組分生成揮發(fā)性組分從試樣中逸出利用物質(zhì)沸點的不同進行分離，通過蒸餾，將沸點較低的待測組分蒸出而與干擾組分分離溶度積原理

組分在不同溶劑中的溶解度不同分子量或密度不同分離常溫下有揮發(fā)性的組分或經(jīng)處理可轉(zhuǎn)變成揮發(fā)性物質(zhì)的組分分離沸點不同的有機物分離金屬離子

從固體或粘稠試樣中提取有機物分離不同相態(tài)或分子量相差較大的物質(zhì)（一）液液萃取法（L-Lextraction）利用物質(zhì)在有機相和水相中分配系數(shù)的大小不等，一些組分進入有機相中，另一些組分仍留在水相中，從而達到分離和富集的目的。57操作58優(yōu)點：①設(shè)備簡單；

②操作簡單；

③分離效果好。

缺點：使用大量易揮發(fā)且有毒的有機溶劑59萃取的過程及參數(shù)（1）分配系數(shù)——溶液A在不相溶的兩相中分配達到平衡時，A在兩相中的平衡濃度之比在一定溫度時為一常數(shù)。

KD=[A]有/[A]水

KD與溶質(zhì)、溶劑特性及溫度有關(guān)。若溶質(zhì)有解離、締合等反應(yīng)，不適合用此定律。（2）分配比——溶質(zhì)A在兩相中分配達平衡時，A在兩相中各種存在形式的總濃度之比為一常數(shù)。

當V有=V水時，DW有60（3）萃取百分率E%(分子分母同除以C水V有)討論:①

當V水=V有時,D=1時，E%=50%；D=9時，E%=90%，

D越大,E%越大②

D一定,V水/V有越小,即V有越大,E%越大。（增幅?。?/p>

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為提高液—液萃取效率，可用連續(xù)液—液萃取器，裝置圖見圖3-2，連續(xù)液-液萃取裝置結(jié)構(gòu)示意圖。多次連續(xù)萃取的計算設(shè)V（水）為水相體積，V（有）為每次加入的有機相體積，m0為被萃取前試樣中A的質(zhì)量，m1、m2…mn為1次、2次…n次萃取后水相中剩余的A的質(zhì)量，求m1、m2、……mn？解:62經(jīng)一次萃取后留在水相中A的質(zhì)量第二次萃取后水相中剩余溶質(zhì)質(zhì)量：63

經(jīng)n次萃取后水相中剩余溶質(zhì)質(zhì)量：n次萃取后的萃取效率E為：例題以CCl4萃取20mL水溶液中的I2，已知碘在水與CCl4的D為85，試比較用20mLCCl4一次萃取及每次用10mLCCl4分兩次萃取的萃取效率。64解：一次萃?。悍謨纱屋腿。?5物質(zhì)的極性親水性（極性強）——無機鹽（含親水性基團多的有機物）易溶于水，難溶于有機溶劑。有機物含有親水性基團越多，親水性越強，極性越強。親水性基團：-OH、-SO3H、-SO3Na、-COOH、-NH2、-NH3+X-

疏水性（極性弱）——大多有機物難溶于水，易溶于有機溶劑。含疏水性基團越多，疏水性越強，極性越弱，水溶性越差。疏水基團：—R、—Ar、鹵代烴基等。疏水性強的有機物可直接萃取，親水性強的無機鹽，不適合直接萃取。66

萃取條件的選擇有機物（疏水性的）——直接萃取，選擇分配比大的有機溶劑。如：丙酮萃取有機磷農(nóng)藥；環(huán)己烷萃取水中苯并芘等。無機物（親水性的）——間接萃取,生成螯合物或離子締合物。如：從水中萃取Ni2+，

Ni(H2O)6

丁二肟螯合物氯仿（水合離子，親水）

pH=9氨溶液萃取Ni(H2O)62++2HO-N═CHCH2CH2CH═N-OHpH=9螯合物+4H+

萃取67

生成螯合物萃取條件的選擇：①

生成的螯合物越穩(wěn)定（K穩(wěn)），萃取效率越高；

②螯合劑有一定的親水基團，在水中有一定的溶解度，否則螯合物無法生成。（象肟,有—OH）

③酸度越低，螯合平衡向右移動，螯合物越穩(wěn)定，但酸不易太低，因為金屬離子易水解。④選擇對螯合物溶解度大的萃取溶劑，并且與水不互溶，能形成兩相（分層）且毒性小。68萃取劑的選擇：萃取劑與組分“相似相溶”，即選和組分極性相近，對組分溶解度大的有機溶劑。液-液萃取法的應(yīng)用如：直接萃取水、尿樣、血樣等液體樣品中有機物污染物。固體樣品需先粉碎或均漿，用有機溶劑提取，需用液-液萃取進一步分離時，須將有機溶劑旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，殘渣溶于水后，再用有機溶劑萃取。或用熱水煮沸提取，再用有機溶劑萃取。如：中草藥中有效成分的分離凈化。69

如：蔬菜中滅多威的提取、分離凈化。試樣均漿、稱重

乙酸乙酯旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)蒸餾水溶解提取除溶劑殘渣

石油醚萃取氯仿萃取3次旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)定容5mlGC分析色素雜質(zhì)滅多威溶劑70(二）超臨界流體萃?。╯upercriticalfluidextraction)

——用超臨界流體作萃取劑，從復雜樣品中分離提取待測組分的提取分析技術(shù)。超臨界流體——介于氣體和液體之間的一種非氣態(tài)非液態(tài)的物質(zhì)。這類物態(tài)只能在溫度和壓力超過臨界點時才能存在。特性：密度接近液體，易溶解待測組分；粘度、擴散系數(shù)接近氣體，傳質(zhì)速率快。常用超臨界流體：液態(tài)二氧化碳、液態(tài)乙烯、液態(tài)乙烷等。用二氧化碳作超臨界流體的優(yōu)點：臨界溫度低、易操作、化學性質(zhì)不活潑、無毒、無嗅、無味、無污染。71（三）固相萃取法solidphaseextraction（液固萃取liquidsolidextraction）

液—液萃取操作煩瑣、費時、需用大量有機溶劑，造成污染，且富集倍數(shù)不高。70年代中期出現(xiàn)固相萃取的新方法。

1.基本原理利用色譜柱中固定相保留被測組分，然后用適當?shù)纳倭咳軇⑵湎疵摚_到分離、富集的目的。（1）吸附柱色譜（2）鍵合相分配柱色譜（3）離子交換柱色譜（4）分子排阻柱色譜（5）巰基棉分離富集技術(shù)72

2.固相萃取裝置及操作技術(shù)

將固定相填充到小型玻璃或塑料柱內(nèi)，制備成小型一次性色譜柱。將試樣注入小柱上端，用適當溶劑洗脫。

盛裝固體顆粒的玻璃管稱為層析柱或色譜柱（column）；裝在層析柱中的固體顆粒稱為固定相（stationaryphase）；淋洗用的溶劑稱為洗脫劑或流動相（mobilephase）。73

3.固相萃取法應(yīng)用

如：富集水中有機磷農(nóng)藥。用1L水通過GDX—502吸附小柱，農(nóng)藥被吸附，用10ml丙酮洗脫，緩緩吹氮揮發(fā)溶劑，用丙酮定容5ml，富集倍數(shù)200倍。如：分離尿中可的松，尿液通過C18小柱，可的松及尿液中雜質(zhì)均被保留在柱子上，先用2mlCH3OH：H2O（20：80）洗脫雜質(zhì)，再用2mlCH3OH洗脫可的松，用CH3OH定容2ml測定。

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（四）蒸餾和揮發(fā)法利用物質(zhì)揮發(fā)性的差異或沸點的不同進行分離的方法。

1.蒸餾法：通過蒸餾，將b.p.不同的組分先后蒸出。達到分離，或?qū)⒌蚥.p.的待測組分蒸出，與干擾物分離。

普通蒸餾法：用于沸點在40~150°C之間的化合物的分離。用常壓蒸餾裝置。通過蒸餾將b.p.不同的組分先后蒸出，分別接收，達到分離。b.p.差別越大，分離越完全。如：用紫外分光光度法測水尿酚，通過蒸餾將苯酚蒸出，與樣品中甲酚及其它成份分開。7576

減壓蒸餾：用于沸點高于150°C，且熱穩(wěn)定性不好，易分解化合物的分離。用減壓蒸餾裝置或用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。在減壓下蒸餾，組分b.p.降低，可在較低溫度下蒸出，且蒸餾速度快。尤其是旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，減壓加蒸餾瓶旋轉(zhuǎn)，在蒸餾瓶中形成一層溶劑薄膜，減壓下?lián)]發(fā)很快，使蒸餾速度大大加快。正常沸點溫度下易分解的組分必須在減壓下蒸餾，可在較低溫度下蒸出而不分解。77

③水蒸氣蒸餾：用水蒸氣蒸餾裝置。水蒸氣蒸餾是將水蒸氣引入蒸餾瓶內(nèi)，在常壓下能在低于100°C情況下將高沸點組分與水一