濁點萃取法分離富集環(huán)境中的痕量金屬元素

濁點萃取法分離富集環(huán)境中的痕量金屬元素

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，在地質(zhì)、環(huán)境、生物、食品等樣品中測定痕跡金屬元素的情況通常需要達到10-9級或10-12級左右。分析樣品中組分的含量較低，對基本體干擾較大。因此，有必要通過分離和提取方法來提高分析方法的靈敏度和選擇性。近年來,在以往研究的基礎(chǔ)上經(jīng)過不斷創(chuàng)新,開發(fā)出了液膜萃取、固相微萃取、濁點萃取、頂空液相微萃取、超臨界液體萃取、微波輔助萃取等新型萃取技術(shù)。濁點萃取(cloud-pointextraction,簡稱CPE)法是近年來出現(xiàn)的一種新興的液-液萃取技術(shù),它不使用揮發(fā)性有機溶劑,不影響環(huán)境,以中性表面活性劑膠束水溶液的溶解性和濁點現(xiàn)象為基礎(chǔ),通過改變實驗參數(shù)如溶液的pH值、離子強度、溫度等引發(fā)相分離,將疏水性物質(zhì)與親水性物質(zhì)分離。濁點萃取具有萃取效率高、富集因子大、操作簡便、安全、經(jīng)濟、便于實現(xiàn)聯(lián)用等優(yōu)點,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生命科學、環(huán)境科學等研究領(lǐng)域中。1濁點萃取法濁點萃取主要是運用表面活性劑的兩個重要功能增溶作用和濁點現(xiàn)象。即在一定的溫度范圍內(nèi),表面活性劑易溶于水成為澄清的溶液,而當溫度升高(或降低)一定程度時,溶解度反而減小,會在水溶液中出現(xiàn)混濁、析出、分層的現(xiàn)象,利用此現(xiàn)象萃取的方法稱為濁點萃取法。表面活性劑分子通常由疏水基和親水基兩部分組成。溶液中的疏水性物質(zhì)與表面活性劑的疏水基團結(jié)合,經(jīng)放置或者離心分離形成兩相:一相是被萃取進入表面活性劑,形成量少(一般為100～200μL)且富含被萃取物的表面活性劑相;另一相是親水性物質(zhì)留在水相中,形成量大且表面活性劑膠束含量為臨界膠束含量的水相。再經(jīng)兩相分離,就可將樣品中的物質(zhì)分離出來,這種萃取方法就是濁點萃取(cloud-pointextraction,簡稱CPE)。2廢水處理與環(huán)境樣品的研究2.1在環(huán)境分析中的濁點萃取對于組分復雜的環(huán)境樣品,可采用濁點萃取技術(shù)對樣品中的痕量金屬元素進行濃縮和預(yù)富集。HIROTOWATANABE等最早提出將濁點技術(shù)應(yīng)用于金屬離子測定,主要是用于金屬鰲合物的分離,用PONPE-7.5作表面活性劑,研究并從水中富集了鋅離子。金屬分析中的濁點萃取技術(shù)的操作步驟非常簡單,即在待測樣品試液中加入絡(luò)合劑和表面活性劑,樣品中的金屬離子與絡(luò)合劑結(jié)合生成絡(luò)合物,加入適當?shù)奶砑觿?在水浴中加熱至濁點,再趁熱離心分離,冷卻后去除水相,將膠束相進行適當?shù)南♂?就可直接測定。濁點萃取在痕量元素的分離與富集中得到了廣泛的應(yīng)用,它與火焰原子吸收分光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法、等離子發(fā)射光譜、紫外-可見分光光度法相結(jié)合,近年來,發(fā)展起來的與高效液相色譜和毛細管電泳的聯(lián)用技術(shù),能準確地測定出環(huán)境樣品中痕量金屬元素的含量。該方面的相關(guān)研究見表1。2.2萃取-毛細管電泳濁點萃取技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境中各種揮發(fā)性碳化合物、苯及其同系物、多環(huán)芳烴和酚類化合物等污染物的富集、分離,使其測定具有較高的靈敏度。宋冠群等首次將濁點萃取-毛細管電泳應(yīng)用于多環(huán)芳烴的分析中,解決了表面活性劑存在背景吸附和吸收的問題,并詳細考察了濁點萃取和毛細管電泳的分析條件,此法成功地應(yīng)用于多芳烴等實際樣品的測定,結(jié)果令人滿意。表2總結(jié)了濁點萃取在部分環(huán)境污染物樣品前處理中的應(yīng)用實例。3促進牛血清蛋白和血紅蛋白的定量萃取濁點萃取技術(shù)可用于分離膜蛋白、酶、動植物和細菌的受體,還可與色譜法聯(lián)用替代硫酸銨分級法作為純化蛋白質(zhì)的最初步驟。最早是由BORIOER將濁點萃取應(yīng)用于生物學領(lǐng)域中,采用非離子表面活性劑TritonX-114成功分離出乙酰膽堿酯酶、噬菌調(diào)理素、細菌視紫紅質(zhì)、細胞色素c氧化酶等內(nèi)嵌膜蛋白。采用濁點萃取法成功分離出乙酰膽堿酯酶、噬菌調(diào)理素、細菌視紫紅質(zhì)、細胞色素c氧化酶等內(nèi)嵌膜蛋白,還實現(xiàn)了牛血清蛋白(BSA)和牛血紅蛋白的定量萃取。例如CHIANG等在溫度22.8℃,表面活性劑為C14E5/C14E6的條件作用下,成功地分離出了外圍蛋白膽固醇酯酶;Tani等在活性劑為TritonX-114,Tris/HCl緩沖液及pH7.4,葡聚糖硫酸鹽的實驗條件下,成功地分離出了細胞色素b5;SIRIMANNE等在表面活性劑GenapolX-80,16%NaCl試劑,在50℃加熱10min,用乙腈去除共萃物后,用HPLC-UV分析血漿,從人血液和血漿中成功萃取出維生素A和E。濁點萃取可以用來表征蛋白質(zhì),通過表面活性對目標蛋白的萃取效率來判斷蛋白質(zhì)的類型,還可以通過改變pH,引入配體和酶后,可觀察蛋白質(zhì)在兩相間分配的變化,了解其構(gòu)象變化來研究,翻譯表達后蛋白修飾及特定體系中蛋白-蛋白間作用力的大小。作為生物樣品前處理方法,濁點萃取能與高效液相色譜、紫外吸收光譜法、毛細管電泳等多種儀器分析方法結(jié)合,提高了檢測的靈敏度。濁點萃取法還可用作定量受體試驗和臨床腫瘤標記去除內(nèi)毒素,中藥成分提取分離分析等。如采用TritonX-114表面活性劑萃取細胞色素b5,內(nèi)嵌膜蛋白,采用C9-APSO4來萃取抗生物素蛋白等。4分析檢測預(yù)處理濁點萃取在食品工業(yè)中主要是用來萃取生物大分子和一些物質(zhì)分析檢測的預(yù)處理。隨著食品工業(yè)的發(fā)展和該項研究技術(shù)的不斷成熟,在食品中某些成分的分析也得到了一定的應(yīng)用。4.1測定金屬元素在食品中的含量對于其中的重金屬元素的分析,主要采用濁點萃取與火焰原子吸收分光光度法、石墨爐原子吸收分光光度法等測定方法結(jié)合,提高靈敏度,更加準確地測定出該金屬元素在食品中的含量,檢驗其是否達標。例如李英杰等利用順序濁點萃取分離、富集與電感耦合等離子光譜法(ICP-OES)的聯(lián)用方法,測定了海產(chǎn)品中的二價汞和甲基汞的含量,萃取效率分別為97.5%和56.0%,并且還對影響濁點萃取的主要因素進行了詳細的考察和優(yōu)化,確定了最優(yōu)條件,該法能夠應(yīng)用于標準物質(zhì)DORM-2(魚肉)和實際海產(chǎn)品中二價汞和甲基汞的測定。4.2各類農(nóng)藥殘留的檢測食品分析主要是對食品中成分的分析,還有對食品中是否含有污染物等進行分析測定。在該方面,濁點萃取通常與高效液相色譜、紫外-可見分光光度法、原子吸收分光光度法等分析測定方法相結(jié)合。例如黃焱等利用表面活性劑C12E10和硫酸鈉的混合溶液為實驗體系,對溶液中痕量利尿劑Furosemide進行了分離特性的研究,考察了各因素間的影響。王健以6%的表面活性劑Tween20或TritonX-100為萃取劑,用濁點萃取-高效液相色譜檢測的方法,對牛奶中的殘留除草劑含量進行了測定,試驗的6種農(nóng)藥測得的定量檢測限均小于國家規(guī)定的農(nóng)藥殘留限量。陳建波等用濁點萃取-高效液相色譜法測定草莓汁中的多種農(nóng)藥殘留。還有李海濤等利用食品中維生素B12中心配位金屬鈷,對樣品進行消化,然后用濁點萃取預(yù)富集濃縮后,用火焰原子吸收光譜法測定樣液中的鈷含量,從而間接地測定樣品中維生素B12的含量。5濁點萃取技術(shù)濁點萃取作為一種新的濃縮分離富集的技術(shù)方法,已經(jīng)成功地運用在環(huán)境、生物、食品等諸多領(lǐng)域中,它與傳統(tǒng)的液-液萃取等方法相比,具有以下幾個方面的優(yōu)點:應(yīng)用范圍廣,萃取效率高,富集倍數(shù)大;安全、毒性低、經(jīng)濟、有機溶劑用量少,表面活性劑易于處理;分析樣品在萃取過程中不易變性,易與其它分析儀器聯(lián)用,操作簡單,便于大規(guī)模生產(chǎn)操作。這也表明濁點萃取是一項很有發(fā)展前景的技術(shù)。目前,濁點萃取技術(shù)在環(huán)