低共熔溶劑在色譜分析中的應(yīng)用研究進(jìn)展

賴增聰 卓大權(quán) 曹 孟

深圳市計量質(zhì)量檢測研究院 廣東 深圳 518100

色譜分析是指按物質(zhì)在固定相與流動相間中的分配系數(shù)不同而進(jìn)行分離、分析的方法。其按流動相的分子聚集狀態(tài)可分為液相色譜、氣相色譜及超臨界流體色譜法等。按分離原理可分為吸附、分配、空間排斥、離子交換、親合及手性色譜法等諸多類別。按操作原理可分為柱色譜法及平板色譜法等。色譜分析由于可以同時不間斷的對樣品進(jìn)行濃縮、分離、提純和檢測,正在被廣泛的分析研究者普遍采用,并且已廣泛的應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥、衛(wèi)生、石油、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

近年來,由英國萊斯特大學(xué)Abbott 教授所提出的低共熔溶劑(deep eutectic solvents,DES)展現(xiàn)出了無毒、可生物降解、制備簡單、價格低廉等突出特點,還兼具離子液體具有的低揮發(fā)性、熱穩(wěn)定性和可設(shè)計性,這些優(yōu)點使得DES 在許多研究領(lǐng)域被廣泛研究[1]。低共熔溶劑(DESs)通常是由一定化學(xué)計量比的氫鍵受體(如季鉸鹽)和氫鍵給體(如梭酸、醇、胺類和糖類等)組合而成的低共熔混合物。其組成成分可以根據(jù)提取目標(biāo)物質(zhì)的特性進(jìn)行針對性的配制,從而擁有很高的原料選擇自由度及對提取目標(biāo)物的針對性,進(jìn)而提高目標(biāo)物的提取率和回收率,滿足作為基準(zhǔn)方法的要求。低共熔溶劑溶解性強、分離純化效果好、綠色環(huán)保,具有重要的經(jīng)濟意義和社會意義。低共熔溶劑作為“綠色”溶劑同時具備揮發(fā)性低、電導(dǎo)率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、熱穩(wěn)性高、溶解能力強等優(yōu)于傳統(tǒng)有機溶劑的特點,在催化反應(yīng)、分離純化、電化學(xué)、材料化學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注并取得良好的實驗效果。

劉[2]等建立了由氯化膽堿和乙二醇合成的低共熔溶劑對樣品進(jìn)行萃取結(jié)合超高效液相色譜儀快速檢測調(diào)味油中酸性橙II、堿性橙21和堿性橙22的分析方法。以市面上常見的食用調(diào)味油作為分析對象,如：辣椒油、胭脂樹橙油、姜黃油、番椒油、花椒油、十三香精油等。流動相選用乙酸銨緩沖溶液-乙腈梯度洗脫,采用ACQUITYUPLCまBEHC18色譜柱進(jìn)行目標(biāo)物的分離,二極管陣列檢測器于490nm 波長進(jìn)行測定。實驗結(jié)果表明,在上述色譜條件下6min內(nèi)3種目標(biāo)物可有效分離,且在0。02～2mg/L 范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)均大于0。999；檢出限為0。03mg/kg,測試的調(diào)味油樣品平均回收率在90。3%至99。6%之間。該方法分析時間段、響應(yīng)高、選擇性好,適用于基質(zhì)復(fù)雜的調(diào)味油樣品中酸性橙II、堿性橙21和堿性橙22這3種工業(yè)染料的檢測。

張[3]等建立了一種基于綠色低共熔溶劑的液相微萃取與高效液相色譜聯(lián)用技術(shù),用于測定大豆油中的合成抗氧化劑叔丁基對苯二酚(TBHQ)。結(jié)果表明,由氯化膽堿和乙二醇在物質(zhì)的量比為1∶2 時組成的低共熔溶劑對大豆油中的TBHQ 具有較高的萃取率,其萃取率接近100%。通過外標(biāo)法在0～500mg/kg范圍內(nèi)其線性回歸方程為y=7648。9x-9884。4,相關(guān)系數(shù)為0。9998。同時進(jìn)行了精確度、檢出限和定量限的計算,結(jié)果為檢測限為0。02μg/m L,回收率在98。5%～112%范圍內(nèi),日內(nèi)和日間精密度均小于2%。與傳統(tǒng)使用甲醇進(jìn)行萃取進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)使用低共熔溶劑的萃取結(jié)果與甲醇萃取得到的結(jié)果相近,并且低共熔溶劑的使用極大地簡化了實驗前處理的步驟和時間,因此表明DES是一種用于提取大豆油中的抗氧化劑叔丁基對苯二酚(TBHQ)的理想萃取劑。

羅丹明B是一種堿性工業(yè)染料,又稱堿性玫瑰精,是一種人工合成的氧雜蒽染料。由于它對人具有潛在的致癌毒性而被禁止添加在食品中。但是一些不法商販用羅丹明B 作為食品著色劑摻雜在辣椒油中來提高其顏色的鮮艷度。林[4]等建立了一種基于由氯化膽堿和乙二醇(摩爾比為1∶3)合成的低共熔溶劑作為提取介質(zhì)提取羅丹明B,酶標(biāo)儀作為熒光信號檢測器實現(xiàn)了辣椒油中羅丹明B 的快速定性檢測。

Farajzadeh等[5]發(fā)展了一種基于低共熔溶劑的液相微萃取的方法,結(jié)合氣相色譜(GC)檢測了水果和蔬菜樣品中的多種農(nóng)藥殘留。以摩爾比為1：2的氯化膽堿和4-氯苯酚制得的DES加入到含分析物的樣品溶液中進(jìn)行萃取。在萃取目標(biāo)物的時候充入一定量的空氣使其更好的與低共熔溶劑相接觸,從而形成渾濁的溶液。經(jīng)過高速離心過膜之后,下層沉降部分注入氣相色譜儀,利用火焰離子檢測器(FID)進(jìn)行定量檢測。該方法取得了與其他農(nóng)藥殘留檢測方法[6,7]水平相當(dāng)?shù)臋z測限和線性范圍,而且操作簡單、成本低、萃取時間短、效率高。

Khezeli等[8]用一種基于低共熔溶劑的超聲輔助液液萃取方法結(jié)合高效液相色譜配紫外檢測器(HPLC-UV)檢測了植物油中的咖啡酸和肉桂酸。首先將樣品用正己烷進(jìn)行溶解,然后加入摩爾質(zhì)量比為1：2的氯化膽堿-乙二醇制備的DES,接著將此混合物超聲5分鐘,使DES和樣品充分接觸。萃取后,通過離心將富含分析物的DES與正己烷分離開,最后過膜再進(jìn)入HPLC-UV 分析。通過一系列的表征說明該方法擁有較低的檢測限、較高的回收率和良好的重現(xiàn)性。

Zhu等[9]建立了基于疏水性低共熔溶劑萃取飲料中8 種人工合成色素的實驗方法,配合高效液相色譜定量測定了8種人工合成色素在溶液中的含量。通過一系列的條件優(yōu)化實驗得到了最優(yōu)的實驗條件并進(jìn)行了精確度、檢出限和定量限的計算。在優(yōu)化條件下,通過疏水性低共熔溶劑萃取8種人工合成色素的檢出限為0.016～1.12ng/m L,回收率為74.5%～102.5%,相對偏差＜5.4%。

譚[10]等基于傳統(tǒng)親水作用色譜分離困難的問題,創(chuàng)新性的將低共熔溶劑用作親水作用色譜流動相的新型改性劑。選用硅膠柱(150mm×4。6mm,3μm),以乙腈和由氯化膽堿-乙二醇(摩爾比為1∶3)組成的低共熔溶劑為混合流動相,檢測了6個堿基與核苷的色譜分離效果,并以低共熔溶劑在流動相中的比例、溫度為條件驗證對分離效果的影響。實驗結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的水相流動相條件下堿基與核苷分離效果不佳相比,使用改性后的流動相后其分離效果得到明顯增強,特別是是胞嘧啶與胞苷能達(dá)到完全分離,有效的補齊了傳統(tǒng)水流動相分離困難的短板；同時,隨著低共熔溶劑在乙腈中濃度的增加至體積分?jǐn)?shù)為2.5%時,6個堿基與核苷有較好的分離效果。但是繼續(xù)增加后,兩種物質(zhì)在色譜柱上的保留均有不同程度的減小,其中胞苷的保留減小最為顯著；柱溫在25～50℃范圍內(nèi)堿基與核苷能有較好的保留和分離,隨著溫度再升高,堿基與核苷的保留同樣有所減小。

由于近年來國人對于食品質(zhì)量安全要求的不斷提高,檢測機構(gòu)的業(yè)務(wù)量也在不斷的增加,怎樣在巨大的檢測量的情況下保證結(jié)果的準(zhǔn)確性和實效性成為專業(yè)分析測試人員面臨的首要問題,同時也對他們的檢測能力和準(zhǔn)確率提出了很高的挑戰(zhàn)。只有在原有的檢測基礎(chǔ)方法上進(jìn)行不斷的創(chuàng)新和改進(jìn),才能更快的適應(yīng)新的市場變化和挑戰(zhàn)。低共熔溶劑擁有溶劑性強,分離目標(biāo)物質(zhì)良好,綠色無毒可回收等優(yōu)點,使用低共熔溶劑作為提取劑萃取樣品可以極大 改善目前樣品前處理中大量使用有機溶劑甲醇和正己烷的現(xiàn)狀,同時還有助于提高整體前處理時間,并且實驗過程中對實驗人員的危害也大大降低。在環(huán)保和綠色發(fā)展深入人心的現(xiàn)代社會,低共熔溶劑必將憑借其優(yōu)越的綠色溶劑特性,在以后的生產(chǎn)發(fā)展中發(fā)揮出越來越重要的作用。