鄧龍，周思，黃佳佳，曾上敏，張靜文

1. 廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院（廣州 510520）；2. 廣州市疾病預(yù)防控制中心（廣州 510440）

近年來(lái)，食品安全事件頻頻出現(xiàn)，特別是違禁農(nóng)藥及獸藥的使用屢禁不止，超標(biāo)使用農(nóng)獸藥的情況時(shí)有發(fā)生。盡管檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展日新月異，檢測(cè)手段也在不斷提高，但在實(shí)際檢測(cè)中，基體干擾等原因造成的假陽(yáng)性和漏檢現(xiàn)象十分常見(jiàn)，這些成為了制約食品安全檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。文章結(jié)合液液萃取、固液萃取、固相萃取等技術(shù)，從氣相體系、液相體系和固相體系三個(gè)方面對(duì)食品中農(nóng)藥、獸藥殘留快速檢測(cè)技術(shù)的樣品前處理方法進(jìn)行綜述。

1 氣相體系中的目標(biāo)物

氣相體系中的目標(biāo)物包括樣品本身以氣態(tài)形式存在，或者液、固態(tài)基體中的易揮發(fā)成分。一般而言，樣品前處理的重點(diǎn)在于如何快速有效地將目標(biāo)物從復(fù)雜的樣品基體中分離出來(lái)。對(duì)于易揮發(fā)的目標(biāo)物而言，由于其特殊的性質(zhì)，可以較容易地實(shí)現(xiàn)與樣品基體的分離，從而解決樣品前處理過(guò)程中的關(guān)鍵性問(wèn)題。在農(nóng)獸藥殘的檢測(cè)中，易揮發(fā)的目標(biāo)物最具針對(duì)性的樣品前處理方法是頂空萃取技術(shù)。

頂空萃取過(guò)程中裝置不直接與基體接觸，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物與基體物質(zhì)的有效分離，減少基體對(duì)測(cè)定過(guò)程的干擾，適合于食品中易揮發(fā)、半揮發(fā)的農(nóng)獸藥殘的檢測(cè)。頂空萃取分為靜態(tài)頂空萃?。⊿-HS）、動(dòng)態(tài)頂空萃?。―-HS）和高濃度容量頂空萃?。℉CCHS）三種。

1.1 傳統(tǒng)頂空技術(shù)

傳統(tǒng)頂空技術(shù)包括靜態(tài)頂空萃取和動(dòng)態(tài)頂空萃取兩種。靜態(tài)頂空操作方便，流路相對(duì)簡(jiǎn)單，在氣相色譜的樣品前處理過(guò)程中十分常見(jiàn)[1-2]。但樣品在兩相中的分布完全取決于樣品本身的揮發(fā)性，當(dāng)目標(biāo)物揮發(fā)性不強(qiáng)或濃度過(guò)低時(shí)，目標(biāo)物的測(cè)定會(huì)難以進(jìn)行，需要進(jìn)一步完善[3]。動(dòng)態(tài)頂空萃取，又名吹掃捕集萃取，它通過(guò)氣體的吹掃作用，使凝固相中的待測(cè)物不斷地逸出，并在捕集管內(nèi)富集，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度待測(cè)物的檢測(cè)[4]。

1.2 高濃度容量頂空技術(shù)

近年來(lái)，高濃度容量頂空技術(shù)作為新型的頂空萃取技術(shù)發(fā)展迅速。高濃度頂空萃取技術(shù)又稱為吸附萃取法，包括頂空固相微萃取（HS-SPME）、頂空攪拌吸附萃?。℉S-SBSE）、頂空液相微萃?。℉SLPME）和大表面積頂空采樣技術(shù)（HCC-HS）[5-6]等。與傳統(tǒng)頂空萃取方法相比，高濃度容量頂空技術(shù)操作簡(jiǎn)單，其中HS-SPME方法可直接將萃取頭插入進(jìn)樣口，在普通的氣相色譜儀上即可完成解吸與檢測(cè)。如Lopez等[7]采用HS-SPME結(jié)合GC-ECD方法檢測(cè)人血清中的有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯，最低檢測(cè)限可達(dá)1 ng/L，整個(gè)操作過(guò)程只需50 min。相比于HS-SPME方法，HS-SBSE則還需要一個(gè)額外的熱解吸過(guò)程，但較大的萃取量使HS-SBSE方法靈敏度更高[8]。HS-LPME方法需要選用揮發(fā)性弱的溶劑以保證液滴的穩(wěn)定性，可選的溶劑種類有限，很大程度上限制了方法的使用。

2 液相體系中的目標(biāo)物

液相體系中目標(biāo)物包括樣品本身為液態(tài)和樣品經(jīng)過(guò)均質(zhì)、絞碎等處理過(guò)程后目標(biāo)物進(jìn)入溶液內(nèi)兩種情況。根據(jù)方法原理可分為液相萃取和吸附萃取兩種。常用的方法有液液萃取（LLE）和固相萃?。⊿PE）。近年來(lái)，液態(tài)體系中目標(biāo)物的前處理正朝著無(wú)溶劑化和小型化方向發(fā)展，出現(xiàn)了微液相萃取、液相微萃取、微固相微萃取、固相微萃取和攪拌棒吸附萃取等方法。

2.1 液相萃取

液相萃取依據(jù)目標(biāo)物在不同溶劑體系中溶解性質(zhì)的差異，包括液液萃取及液相微萃取。液液萃取作為一種傳統(tǒng)的萃取方法使用非常廣泛，如一步萃取法[9]、液液萃取-體溫純化技術(shù)[10]、柱內(nèi)液液萃取[11]等。但它溶劑消耗量大，易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，操作過(guò)程冗長(zhǎng)，不適合大量樣品的前處理分析。微液相萃取法一定程度上克服了溶劑消耗量大的不足，但易乳化、耗時(shí)的問(wèn)題仍沒(méi)得到有效解決。

為了進(jìn)一步克服液液萃取中溶劑消耗量大等問(wèn)題，在液液萃取的基礎(chǔ)上發(fā)展出了多種液相微萃取技術(shù)，常見(jiàn)形式有單滴液相萃?。⊿DE）、膜支撐液相微萃取（MASE）和分散液液微萃?。―LLME）。

單滴液相微萃取法使用裝置簡(jiǎn)單，集萃取、凈化、濃縮、預(yù)分離于一體，具有高效、快速、靈敏等優(yōu)點(diǎn)。在萃取過(guò)程中，微液滴的形成至關(guān)重要，常用的溶劑有乙酸辛酯、異戊醇和乙二醇。SDE最大的弊端在于液滴的不穩(wěn)定性導(dǎo)致萃取重現(xiàn)性較差。此外，可選溶劑種類有限，萃取較為費(fèi)時(shí)。膜支撐液相微萃取是基于膜對(duì)樣品各組分選擇滲透性能的差異建立的分離方法[12]，包括中空纖維膜（HF-LPME）、微孔膜（MMLLE）、扁平膜（SLME）等。膜支撐液相微萃取方法克服了SDE中有機(jī)液滴不穩(wěn)定、容易脫落和乳化等問(wèn)題，樣品需求量小，富集倍數(shù)高，容易實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)[5]。但需針對(duì)不同的目標(biāo)物建立相應(yīng)的萃取方法，且膜在反復(fù)使用容易產(chǎn)生記憶效應(yīng)，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，普適性不強(qiáng)。分散液液萃取方法是在濁點(diǎn)萃取和均質(zhì)液液萃取的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的[13]，它克服了LPME方法中萃取劑與樣品接觸面積有限，不能達(dá)到最大富集效果的不足，具有操作簡(jiǎn)單、平衡迅速、回收率高、富集倍數(shù)大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，已被成功用于液態(tài)樣品中殺蟲(chóng)劑[14]、殺菌劑[15]、除草劑[16]等藥物殘留的檢測(cè)中，但其重現(xiàn)性和基體耐受性較差。

2.2 吸附劑萃取

常用的吸附萃取方法有固相萃取、微固相萃取、固相微萃取和攪拌棒吸附萃取。固相萃?。⊿PE）作為傳統(tǒng)的吸附萃取技術(shù)適用范圍廣，可供選擇的吸附劑種類繁多，從非極性的C18、離子交換材料到免疫吸附材料等皆可使用。隨后又出現(xiàn)了分子印跡材料[17]、碳納米管復(fù)合材料[18]、磁性材料[19]等新型材料。方法的不足之處在于樣品和溶劑的消耗量大，測(cè)試中成本較高。微固相萃取的出現(xiàn)很大程度上克服了SPE的不足，具有微孔板、注射器、移液管等多種載體形式，其中微孔板形式已實(shí)現(xiàn)商品化?？偟膩?lái)說(shuō)，微固相萃取可用于定量分析，具有快速可靠的特點(diǎn)，但是富集倍數(shù)還不夠高。

固相微萃取技術(shù)克服了SPE需要使用柱填充物和使用溶劑進(jìn)行洗脫的不足，在食品安檢中農(nóng)藥殘留如擬除蟲(chóng)菊酯、氨基甲酸酯類、苯基脲類[20]等，獸藥殘留如磺胺類[21]、四環(huán)素類[22]等的檢測(cè)中應(yīng)用較多。但是石英纖維脆弱，易出現(xiàn)斷裂、涂層脫落等問(wèn)題，且主要針對(duì)非極性和揮發(fā)性的分析物，適用范圍有限；同時(shí)可獲得的商業(yè)化固定相種類少，價(jià)格偏高。攪拌棒吸附萃?。⊿BSE）的萃取量大，相比于SPME具有更高的靈敏度和更好的回收率。此外，SBSE的涂層比SPME的纖維涂層更加穩(wěn)定，適用于原位分析。但該方法需要手動(dòng)操作將攪拌棒從溶液中取出，同時(shí)需要一個(gè)額外的解吸過(guò)程，操作比較復(fù)雜。同時(shí)，吸附量更大，要求更長(zhǎng)的平衡時(shí)間和解吸時(shí)間，解吸后還可能需要對(duì)樣品重濃縮后進(jìn)樣。SBSE在食品中的農(nóng)藥如有機(jī)磷類、氨基甲酸酯類等[23]，獸藥如磺胺類[24]、咪唑類[25]的檢測(cè)中均有報(bào)道。

使用SPME和SBSE方法能否獲得較好的萃取效果，取決于樣品在固定相和溶液中的分布，有文獻(xiàn)報(bào)道可將目標(biāo)物在固定相和溶液中的分配系數(shù)類似擬合成目標(biāo)物在辛醇-水體系中的分配系數(shù)（KO/W）用于判斷樣品在兩相的分布情況，同時(shí)，吸附平衡還需考慮涂層的厚度[26]，這為樣品前處理方法的選擇提供了依據(jù)。

3 固相體系中的目標(biāo)物

一般而言，存在于固態(tài)樣品中的目標(biāo)物與基體結(jié)合十分緊密，需要通過(guò)徹底的提取過(guò)程將目標(biāo)物從基體中釋放出來(lái)。常用方法有固液萃?。⊿LE）、索氏萃?。⊿E）、加速溶劑萃?。ˋSE）、微波輔助萃?。∕AE）、超聲輔助萃取（SAE）、超臨界萃取（SFE）和基質(zhì)固相分散（MSPD）。

3.1 傳統(tǒng)萃取技術(shù)

作為傳統(tǒng)的萃取技術(shù)，固液萃取和索氏萃取仍在揮發(fā)性弱的目標(biāo)物處理中廣泛使用，具有儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易、成本低、可處理樣品量大、受基體限制小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)過(guò)程中需要優(yōu)化的條件少，容易控制。但它的溶劑消耗量大、操作費(fèi)時(shí)、檢測(cè)前需要濃縮。一般而言，在樣品種類不多，目標(biāo)物性質(zhì)穩(wěn)定，處理時(shí)間比較充足時(shí)，索氏萃取仍不失為一個(gè)不錯(cuò)的選擇[27]。此外，索氏萃取與其他技術(shù)相結(jié)合亦可取得不錯(cuò)的效果。如Prados-Rosales等[28]建立了葵花籽中有機(jī)氯農(nóng)藥的微波輔助-索氏萃取法，利用微波加熱，快速便捷，將萃取時(shí)間縮短到45 min，獲得了理想的回收率。

3.2 場(chǎng)輔助萃取

常見(jiàn)的場(chǎng)輔助萃取有微波輔助萃取、超聲輔助萃取、加速溶劑萃取和超臨界流體萃取。在微波場(chǎng)的作用下，極性分子偶極不斷變化，產(chǎn)生大量的熱，加速溶劑在樣品中迅速滲透。超聲則是利用場(chǎng)的空化作用加速破壞樣品的表面，將樣品組織迅速破壁將待測(cè)物從釋放出來(lái)，一般在室溫下進(jìn)行，適合于熱不穩(wěn)定化合物的萃取。微波輔助萃取和超聲輔助萃取均具有簡(jiǎn)單快速、溶劑用量少、可批量處理等優(yōu)點(diǎn)，但在萃取完成后需要手動(dòng)操作將含萃取物的溶液與基體分開(kāi)。加速溶劑萃取通過(guò)高溫高壓場(chǎng)提高萃取效率實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的快速處理，整個(gè)萃取過(guò)程在密封體系內(nèi)完成，有效減少了有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。ASE不適合熱不穩(wěn)定化合物的提取，得到的提取液需要進(jìn)一步凈化。壓力場(chǎng)作用下的臨界流體擴(kuò)散系數(shù)高、黏度低、溶解能力強(qiáng)，超臨界流體萃取利用這一性質(zhì)實(shí)現(xiàn)樣品中目標(biāo)物的快速提取。提取劑常態(tài)下為氣體，極易實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的分離。方法溶劑用量少，快速高效，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但高成本限制了方法的廣泛使用。場(chǎng)輔助萃取在糧食、果蔬、肉類、飲料等[29]食品的安檢中應(yīng)用廣泛。

3.3 基質(zhì)固相分散

基質(zhì)固相分散技術(shù)（MSPD，matrix solid-phase dispersion）是在SPE方法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到的一種新的樣品前處理方法，集樣品的均質(zhì)化、提取、分離、凈化于一體，有效地減少了處理過(guò)程中的目標(biāo)物損失。相比于傳統(tǒng)的固相萃取方法，具有簡(jiǎn)單快速、樣品需求量小、溶劑用量少的特點(diǎn)，適合于固態(tài)或半固態(tài)樣品中的目標(biāo)物分析，在液態(tài)樣品的分析中也有使用。自Barker等與1989年首次提出后，MSPD方法在生物樣品的藥物殘留分析中得到了廣泛的應(yīng)用[30]。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

樣品前處理方法種類繁多，每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，并不存在普遍適用于任何樣品和檢測(cè)方法的樣品前處理技術(shù)，這就需要研究人員根據(jù)不同的檢測(cè)要求建立相應(yīng)的處理方法。一般在選擇時(shí)，需要考慮待測(cè)物性質(zhì)、樣品基體、分離方法、樣品后續(xù)分析等多個(gè)方面。此外，還需要考慮操作成本、方法的復(fù)雜程度、溶劑用量、自動(dòng)化程度、可測(cè)樣品量等。

快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)是快速檢測(cè)方法的優(yōu)勢(shì)所在，選擇的樣品前處理方法須要與這些特點(diǎn)相適應(yīng)?？鞕z方法多用于初篩檢測(cè)，處理過(guò)程無(wú)需如色譜方法般精細(xì)，能消除基體中干擾物質(zhì)的影響即可。在常見(jiàn)的樣品前處理技術(shù)中，場(chǎng)輔助萃取技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)、動(dòng)態(tài)頂空萃取需要借助于特定的儀器，而索氏萃取、攪拌棒吸附萃取、靜態(tài)頂空等需時(shí)較長(zhǎng)，均不符合快速檢測(cè)簡(jiǎn)便、快速的初衷。液液萃取、固液萃取、固相微萃取、液相微萃取、基質(zhì)固相分散、分散液液微萃取、膜支持液相微萃取等方法可有效除去基體干擾物或富集目標(biāo)物，實(shí)現(xiàn)兩者的分離，同時(shí)方法裝置簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)檢測(cè)中可操作性強(qiáng)，能較好地滿足食品安全快速檢測(cè)方法中樣前處理的需求。