ASE加速溶劑萃取.ppt

1、加速溶劑萃取 (ASE),朱 巖 浙江大學(xué)化學(xué)系,樣品的前處理,LC-GC雜志在1991,1996和2001年分別對(duì)樣品前處理進(jìn)行了調(diào)查 從調(diào)查中得到相關(guān)趨勢(shì)和信息,樣品前處理的重要性,樣品分析所花的時(shí)間分布,樣品前處理和分析的誤差來(lái)源,樣品處理22.6% 操作者17.1% 污染14.6%,總的誤差中樣品處理的誤差占 50%,樣品處理最常見(jiàn)的問(wèn)題,在樣品前處理的其它趨勢(shì),44.4% 預(yù)測(cè)在今后25年將增加樣品處理量 27% 采用自動(dòng)樣品處理的方法 41% 正在考慮改進(jìn)方法以減少溶劑的用量,樣品萃取方面,最大的誤差單一來(lái)源是樣品處理 要求所用科學(xué)家在這方面做更多的研究 時(shí)間就是金錢(qián) 溶劑的購(gòu)買(mǎi)和

2、處理的費(fèi)用增加 已經(jīng)建立的ASE方法就是針對(duì)樣品的前處理 ASE（加速溶劑萃?。┯址Q為PSE（壓力溶劑萃?。?固體樣品萃取方式,超聲波 索低萃取 振搖, 浸泡, 回流 混和 超臨界 加速溶劑萃取(ASE, PFE, PLE),傳統(tǒng)的樣品前處理的問(wèn)題,需要大體積的溶劑 幾百毫升 最初和處理費(fèi)用 需要長(zhǎng)時(shí)間 幾個(gè)小時(shí) 很差甚至無(wú)法自動(dòng)化 勞動(dòng)強(qiáng)度大,加速溶劑萃取(ASE),萃取過(guò)程用液體溶劑和溶質(zhì)基體 萃取固體或半固體樣品 用提高溫度(40-200C)和壓力(1500-2000 psi) 用少量溶劑和短的分析時(shí)間 對(duì)10克樣品用15 mL和15 min 廣泛應(yīng)用于全世界的政府機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室 US E

3、PA方法3545A ASE可以用于代替索氏，超聲波，加熱，振搖和其它萃取方法,高溫的作用,增加解吸能力學(xué) 減少溶劑的粘度 被測(cè)物擴(kuò)散進(jìn)入溶劑更快 克服基體效應(yīng) 增加被測(cè)物溶解度 用更少的溶劑和時(shí)間! 范圍從40C至200C,加壓的作用,加壓 迫使溶劑進(jìn)入在低壓下受阻的孔隙中 加壓使高溫下溶劑操持液態(tài) 樣品池在高壓下快速充滿 典型值: 1200-2500 psi (3000 psi 最大值),溶劑,泵,清洗閥,爐,氮?dú)?靜態(tài)閥,收集瓶,萃取池,ASE示意圖,ASE的步驟: 加溶劑于樣品池, 加熱和加壓, 靜態(tài)浸濕, 用新鮮溶劑沖洗, 第3和4步循環(huán), 用氮?dú)馇逑?,ASE 100,單一池和瓶操作

4、 樣品池的尺寸為10, 34, 66, 和100 mL 小的印跡 與ASE 200和ASE 300相同技術(shù),對(duì)于樣品量不多的實(shí)驗(yàn)室比較理想,樣品前處理的更快速, 有效的方式,ASE 200,含24個(gè)樣品池的自動(dòng)萃取 樣品池體積大小為1, 5 11, 22, and 33 mL 典型的萃取時(shí)間為每個(gè)樣品15 min 萃取溶劑體積為550 mL,對(duì)于大體積樣品是理想的方法,ASE 300,12個(gè)樣品池的自動(dòng)萃取 樣品池體積大小分別為34, 66, 和100 mL 典型的萃取時(shí)間為一個(gè)樣品15 min 萃取溶劑體積為40150 mL,ASE 200帶溶劑控制器,溶劑控制器允許自動(dòng)切換和混合4種不同的

5、溶劑 使自動(dòng)方法建立更為方便,ASE 200帶溶劑控制器和計(jì)算機(jī)控制,計(jì)算機(jī)軟件允許從一個(gè)電腦上控制多個(gè)儀器 與ASE 200和ASE 300或兩者組合兼容,萃取技術(shù)的比較,索氏萃取,自動(dòng)索氏萃取,超聲波萃取,微波萃取,手工振搖,加速溶劑萃取（ASE）,ASE技術(shù)的應(yīng)用,環(huán)境研究和控制實(shí)驗(yàn)室 石油和聚合物產(chǎn)品 食品, 乳制品, 和農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室 食品安全 大學(xué)和政府分析實(shí)驗(yàn)室 化工產(chǎn)品, 農(nóng)藥和化妝品 藥品,應(yīng)用ASE的優(yōu)勢(shì),ASE已經(jīng)被批準(zhǔn)為美國(guó)EPA方法批準(zhǔn)為大量環(huán)境對(duì)象的分析(美國(guó)EPA方法3545A) ASE極大地減少的進(jìn)行樣品前處理的時(shí)間和溶劑消耗 ASE的自動(dòng)化減少實(shí)驗(yàn)者操作技能 AS

6、E建立了環(huán)境, 藥物, 聚合物, 食品, 和化妝品工業(yè)的大量應(yīng)用,ASE接受的機(jī)構(gòu),EPA方法3545A NIST (國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所) 僅用兩種萃取技術(shù)證明全部參比對(duì)有機(jī)物的參比材料(SRMs) : 索氏萃取和ASE 超聲波萃取不徹底和可靠沒(méi)有被確證為SRMs 在CLP SOW OLM04.2下接受 (對(duì)照實(shí)驗(yàn)程序的工作),美國(guó)EPA方法3545A,4.1 Pressurized fluid extraction device 4.1.1 Dionex Accelerated Solvent Extractor or Supelco SFE-400 with appropriately

7、sized extraction cells. Currently, cells are available that will accommodate 10-g, 20-g and 30-g samples. Cells should be made of stainless steel or other material capable of withstanding the pressure requirements (2000+ psi) necessary for this procedure. 4.1.2 Other system designs may be employed,

8、provided that adequate performance can be demonstrated for the analyses and matrices of interest. 4.1 壓力溶劑萃取裝置 4.1.1.戴安公司加速溶劑萃取儀(Dionex Accelerated Solvent Extractor)或Supelco SFE-400帶合適大小的萃取池,現(xiàn)有的池用于1-g,5-g, 10-g, 20-g和30-g樣品. 池體應(yīng)為不銹鋼或其它可以耐高壓(2000psi以上)材料制成。 4.1.2.如采用其它系統(tǒng),必須確證該系統(tǒng)對(duì)被測(cè)物和基體萃取足夠有效 www.epa

9、.gov/epaoswer/hazwaste/test/pdfs/3545a.pdf,ASE 環(huán)境應(yīng)用,美國(guó)EPA方法3545A 殺蟲(chóng)劑和除草劑 半揮發(fā)和PAHs PCBs PCDDs and PCDFs TPH (DRO) 爆炸物,空氣樣品 PUF 過(guò)濾器 石英過(guò)濾器 XAD樹(shù)脂 Tenax樹(shù)脂 活性炭吸附劑 有機(jī)錫和有砷化合物 離子態(tài)物質(zhì),EPA平行研究,進(jìn)行過(guò)1200多種萃取物 比較ASE 和其它EPA萃取方法 索氏萃取, 自動(dòng)索氏萃取, 超聲波, 和振搖萃取 大量被測(cè)物和不同的濃度 PCBs, OCPs, OPPs, BNAs, 除草劑, 二惡英, 呋喃, TPH 分析可以在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)

10、行 EPA 分析方法,環(huán)境中的應(yīng)用,含氯除草劑,20597,ASE EPA方法3545,加速溶劑萃取(ASE)EPA平行研究,萃取條件,OCPOPPBNAHerbicides,時(shí)間100 C100 C100 C100 C 壓力2000 psi2000 psi2000 psi2000 psi 時(shí)間5-min 加熱,5-min 加熱,5-min 加熱, 5-min 加熱, 5-min 靜置5-min 靜置5-min 靜置5-min 靜置 溶劑乙烷/丙酮一氯甲烷一氯甲烷一氯甲烷(1:1) /丙酮(1:1) /丙酮(1:1) /丙酮(1:1) H3PO4 (250:125:15) 溶劑體積15 mL

11、15 mL 15 mL 15 mL,11407-01,OCP = 有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑BNA = 堿/中性, 酸 OPP = 有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑,OPP由ASE的相對(duì)回收率,0,20,40,60,80,100,120,%,Low,High,OPP = 有機(jī)磷農(nóng)藥,11037,ASE的相對(duì)回收率,0,20,40,60,80,100,120,%,OCP = 有機(jī)氯殺蟲(chóng)劑,11034,0,20,40,60,80,100,120,%,低,中,高,BNA由ASE的相對(duì)回收率,BNA = 堿/中性, 酸,11076,用ASE的相對(duì)回收率,0,20,40,60,80,100,120,140,低,高,%,11040,食品和

12、飲料中的應(yīng)用,ASE,脂肪,20615,殺蟲(chóng)劑,小麥中的殺蟲(chóng)劑的萃取和測(cè)定,萃取條件,分析結(jié)果,20616,ASE 對(duì)脂肪萃取器的比較,ASE/Acetone Mojonnier,常見(jiàn)的奶酪,0,10,20,30,Mild CheddarCheese,Monterey Jack Cheese,MozzarellaString Butter,Weight % Fat,0,20,40,60,80,SaladDressing,Mayonnaise,CreamCheese,ProcessedCheese,PeanutButter,Weight % Fat,高脂肪食品,20617,水溶性維生素萃取的AS

13、E 條件,溶劑: 甲醇或 甲醇/水 溫度: 80-100 C 壓力: 1500 psi 靜態(tài)時(shí)間: 5 minutes 沖洗體積: 60% 清洗時(shí)間: 60秒 循環(huán):2,水溶性維生素的回收率見(jiàn)表,化合物 回收率 (%) %RSD (n=4) 煙酸91.92.2 維生素B699.26.4 維生素C97.21.8 樣品 = 1-g 片劑,在水果和蔬菜中ASE萃取的OPPs,目標(biāo)化合物: 敵敵畏/二溴磷 速滅磷特普 Ethoprophos硫特普甲拌磷 內(nèi)吸磷樂(lè)果二嗪農(nóng) 乙拌磷對(duì)硫磷 皮蠅磷 馬拉硫磷倍硫磷毒死蜱 TrichloronatTetrachlorvinphosProthiofos 脫葉亞磷

14、豐索磷Sulprofos 伊皮恩Azinphos蠅毒磷,化工/石油化工的應(yīng)用聚合物添加劑,20528,ASE,抗生素,SBR可萃取物,PVC可塑劑,用于聚合物樣品ASE節(jié)省時(shí)間和溶劑,14654,從PVC的增塑劑的萃取,14647,* ASE Recovery vs Soxhlet,ASE在藥物監(jiān)測(cè)的應(yīng)用,快速處理原植物分離潛在藥物 最終產(chǎn)品的QA/QC 監(jiān)測(cè)加入的活性成份 草藥供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化用于商品標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)物毒性試驗(yàn),抗菌素在動(dòng)物飼料中(ppm),比較ASE和超聲波萃取動(dòng)物飼料,ASE聚合物應(yīng)用,PVC中的增塑劑 除苯二甲酸 聚丙烯和聚乙烯的添加劑 UV穩(wěn)定劑 抗氧化劑 潤(rùn)滑劑 從SBR（輪胎

15、）橡皮中的油類(lèi)和有機(jī)酸 總的可萃取物,ASE和SPE或MSPD (固相萃取)比較,ASE, SPE和MSPD均可以用于食品中的農(nóng)藥的分析 如果測(cè)定幾種或一類(lèi)農(nóng)藥, 用SPE和MSPD 工作比較好 如果進(jìn)行多種殘留(全部極性農(nóng)藥或全部農(nóng)藥), ASE最理想 一種吸附劑不能對(duì)所用化合物都有作用,用ASE可以實(shí)現(xiàn)選擇性萃取,在萃取池中放置合適的吸收劑 硅膠, 氧化鋁等. 用不同的溫度 用不同的溶劑 很容易通過(guò)溶劑控制器來(lái)實(shí)現(xiàn),煙草的萃取,水, 甲醇, 丙酮, DCM, 已烷,Blueberry的提取,已烷, DCM, 乙酸乙酯, 乙腈, 乙醇,樣品量:10 g + 親水基體 溶劑: 水 溫度: 80

16、C 壓力: 10 MPa 靜置時(shí)間: 5 min 清洗體積: 60% 清洗時(shí)間: 60 sec 總時(shí)間: 15 分鐘/樣品 溶劑消耗: 30 mL/樣品 分析:離子色譜,從火腿中萃取硝酸/亞硝酸根ASE的條件,色譜柱:IonPac AG15, AS15 淋洗液:KOH-梯度 流量:1.6 mL/min 檢測(cè)器:抑制電導(dǎo) 柱溫:30C,ASE萃取的火腿中N02- 和N03-,樣品量:5 g + 玻璃珠 溶劑: 水或10 mmol/L甲酸 溫度: 80 C 壓力: 10 MPa 靜置時(shí)間: 3 x 4分鐘 清洗體積: 60% 清洗時(shí)間: 60秒 總時(shí)間: 20分鐘/樣品 溶劑消耗: 50 mL/樣

17、品 分析:HPLC帶UV- 或or MS-檢測(cè),食品中丙烯酰胺的萃取ASE條件,RT: 23,40,色譜柱:ICE-AS1 淋洗液:3,5 mmol/L HCOOH 7%丙烯酰胺 流速:1.0 mL/min 檢測(cè):ESI+, SIM 72,丙烯酰胺SIM (m/z 72,2),谷物中黃曲霉素的ASE萃取條件,樣品量:20 g 谷米或燕麥 溶劑:乙腈(MeCN) 溫度:75 C 壓力:1500 psi 靜置時(shí)間:5分鐘 清洗體積:75% 清洗時(shí)間:100秒 總時(shí)間:17分鐘每個(gè)樣品 總體積:20 mL每個(gè)樣品 分析:過(guò)濾后HPLC/UV,黃曲霉素的HPLC分離,HPLC條件: 色譜柱: 戴安Acclaim 120, C18, 4.6 x 25 cm 流速: 1.5 mL/min 進(jìn)樣量: 40 uL 檢測(cè): UV在 365 nm 流動(dòng)相:水:乙腈/甲醇l (50/50), 95:5至0:100超過(guò)20 min 定量: 內(nèi)標(biāo)帶3個(gè)水平的校正,分鐘,結(jié)論,ASE 與現(xiàn)有的萃取技術(shù)相比有相同或更優(yōu)的分析結(jié)果 相同或更好的回收率, 相同或更好的精度 ASE比常規(guī)萃取技術(shù)使用更少的溶劑和時(shí)間 典型的樣品處理時(shí)間少于15 min溶劑少于15 mL 在150 C條件情況下，沒(méi)有發(fā)