一种高密度超分子单液滴微萃取装置及应用

摘要

本发明提供了一种高密度超分子单液滴微萃取装置，包括萃取瓶，该萃取瓶上设置有液滴托举装置，所述液滴托举装置包括托举底座和支撑装置，支撑装置一端连接于托举底座上，另一端连接于萃取瓶。本发明提供的装置可用于环境、医药、食品等复杂基质样品中痕量物质的分离富集及分析，大致步骤如下：(1)将待萃取环境水样加入萃取瓶中置于磁力搅拌器上；(2)使用微量注射器吸取萃取剂注入到托举装置的圆形凹槽中；(3)打开磁力搅拌器设置温度和转速，进行萃取；(4)萃取完毕后回收液滴，可直接注入高效液相色谱仪进行分析。本发明装置制作简单、成本低廉，萃取操作方便、有机溶剂用量极少，检测周期短，萃取富集效果理想。

说明书

技术领域

本发明属于分析化学中样品预处理技术领域，具体涉及一种高密度超分子单液滴微萃取装置及其应用。

背景技术

单液滴微萃取技术是Cantwell和Dasgupta等人在1996年提出来的一种液滴微萃取技术，并且在近年来得到了迅速发展。其最普遍的应用模式是将单滴非水溶性萃取溶剂浸入样品溶液中或暴露于液面上方，一段时间后回收液滴并进样分析。萃取的原理基于待测物在水相和萃取相中的分配，由于样品与液滴体积相差很大，因而能得到较高的富集效果。目前，该技术已经成功应用于环境样品、食品、生物样品等复杂基质样品中有机化合物的萃取和富集。然而，单液滴萃取与高效液相色谱(HPLC)的联用一直受到限制，因为单液滴萃取溶剂一般选用甲苯、己烷、异辛烷和四氯化碳等有机溶剂，这些溶剂与反相液相色谱的流动相不兼容。因此，寻找新型的萃取溶剂，成为单液滴萃取面临的重要课题。

超分子溶剂是表面活性剂在一定的诱导因素下(如温度、盐、有机溶剂)在水溶液中自组装形成的聚集体。它是一种非水溶性萃取溶剂，可以与反相液相色谱的流动相兼容，具有价廉、易得、环保等特性，近年来受到一定关注。与传统的萃取溶剂相比，超分子溶剂黏度较大，利于形成体积相对较大的稳定液滴，且与悬挂液滴的支撑杆有较强的亲和力；其次，超分子溶剂是非挥发性的萃取溶剂，物理化学性质较稳定，可以在较高的温度下对目标物进行萃取；此外，与有机溶剂单一的萃取作用力不同，超分子溶剂可以为目标物提供疏水、静电、π-阳离子、氢键等多种作用力，对不同极性的目标物都有较好的萃取作用。因此，超分子溶剂单液滴微萃取方法具有广阔的应用前景。

但是单液滴微萃取在实际应用中面临的一个难点是单液滴的不稳定性。单液滴微萃取常用气相色谱进样针作为单液滴的支撑物，是因为气相色谱进样针有一个较大的倾斜面，可以增加与萃取溶剂的接触面积，提高萃取液滴的稳定性，增加萃取液滴的体积。另外，还可以在进样针的针头上安装一段聚四氟乙烯杆或者嵌有细槽的塑料方块，以增大支撑物与萃取溶剂的接触面积，提高液滴的稳定性。

前期研究发现，六氟异丙醇是一种具有普适性的超分子溶剂诱导剂，它可以使非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂及其复配体系等在很宽的条件范围内形成超分子溶剂。六氟异丙醇介导的超分子溶剂具有以下特点：室温分相(液-液两相)；超分子溶剂因密度大而位于体系下层，萃取时用量小；分相的条件范围宽等。这些特性很好地弥补了现有超分子溶剂分相条件严苛、液-液两相区域狭窄、微量低密度超分子溶剂相难收集等不足。但是，六氟异丙醇介导的高密度超分子溶剂如果采用单液滴微萃取方式，则传统的悬挂式单液滴萃取装置所能耐受的液滴体积比较小(少于10μL)，并且液滴极不稳定，在加热或搅拌条件下，液滴会严重损失甚至掉落。因此，六氟异丙醇介导的高密度超分子单液滴作为萃取剂缺少一种与之配合的萃取装置，以提高液滴的稳定性，减少液滴在萃取过程中的损失。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种高密度超分子单液滴微萃取装置及其应用方法，以提高单液滴的稳定性和萃取效率。

本发明提供的具体方案如下。

一种高密度超分子单液滴微萃取装置，包括萃取瓶，该萃取瓶上设置有液滴托举装置。

进步一地。所述液滴托举装置包括托举底座和支撑装置，所述支撑装置一端连接于托举底座上，另一端连接于萃取瓶。

进步一地。所述托举底座由两个直径不同的圆柱体组合而成，上面圆柱体直径大于下面圆柱体，底座上表面开有圆形凹槽。

进步一地。所述支撑装置为可任意弯曲的金属杆。

进步一地。所述萃取瓶由玻璃材料制成。

一种上述高密度超分子单液滴微萃取装置的应用方法，包括以下步骤：

(1)将待萃取环境水样加入萃取瓶中，再加入磁力搅拌子；

(2)将恒温水浴锅放置在磁力搅拌器上，加水后放入萃取瓶；

(3)调整托举装置使其处于竖直位置并浸没于待萃取水样中，使用微量注射器吸取萃取剂注入到托举装置的凹槽中，使萃取剂在托举装置上表面形成半球形液滴；

(4)打开磁力搅拌器设置温度和转速，进行萃取；

(5)萃取完毕后，关闭磁力搅拌器电源，使用微量注射器将萃取完毕的液滴回收；

(6)将回收的液滴直接注入高效液相色谱仪进行分析以得到测试结果。

上述萃取剂为高密度超分子单液滴萃取剂，其成分包括阴离子表面活性剂月桂酸(LA)、阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氢氧化铵(DTAOH)、六氟异丙醇和水。

上述萃取剂为将阴离子表面活性剂月桂酸(LA)和阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氢氧化铵(DTAOH)溶解于六氟异丙醇中，再加入水混合均匀，离心后形成液液两相后保留的下层溶液。

上述的恒温水浴锅由玻璃材料制成。

本发明的有益之处：

(1)托举装置的设计增加了单液滴在萃取过程中的稳定性；

(2)托举装置使单液滴形成半球形，增加了萃取剂的体积和接触面积，提高了萃取效率；

(3)萃取剂具有高密度、稳定性好的特点，在萃取过程中损失小，用量极少；

(4)萃取剂在萃取完毕后可直接注入高效液相色谱仪进行分析，缩短测试周期；

(5)萃取剂含有阴阳离子表面活性剂，适用于不同极性的化合物的萃取，对于疏水性、中性和极性物质的萃取富集效果理想。

附图说明

图1为本发明高密度超分子单液滴微萃取装置结构示意图；

图2a为本发明液滴托举装置中底座的侧视图，图2b为本发明液滴托举装置中底座的俯视图；

图3为高密度超分子溶剂的制备过程示意图；

图4为单液滴微萃取过程示意图；

图5为100ng/mL加标东湖水样经六氟异丙醇介导的高密度超分子单液滴微萃取前后的高效液相色谱图，曲线a为萃取后的图谱，曲线b为萃取前的图谱，曲线c为空白超分子溶剂的图谱，其中峰1、2、3、4、5、6分别表示磺胺嘧啶、诺氟沙星、环丙沙星、达氟沙星、磺胺二甲嘧啶、恩诺沙星。

附图标记：1-萃取瓶，2-萃取剂，3-托举底座，4-支撑装置，5-磁力搅拌子，6-恒温水浴锅，7-磁力搅拌器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明，本发明的内容完全不限于此。

一种高密度超分子单液滴微萃取装置，如图1所示，包括萃取瓶1，该萃取瓶1由透明玻璃制成，其上设置有液滴托举装置。液滴托举装置包括托举底座3和支撑装置4。托举底座3由两个直径不同的圆柱体组合而成，上面圆柱体直径大于下面圆柱体，底座上表面开有圆形凹槽，如图2所示，优选的，上面圆柱体1.5mm×Φ4mm，下面圆柱体3.5mm×Φ3mm，圆形凹槽0.25mm×Φ2mm。支撑装置4为可任意弯曲的金属杆，其一端连接于托举底座3上，另一端连接于萃取瓶1。

一种高密度超分子单液滴微萃取装置的应用方法，包括以下步骤：

(1)将20mL待萃取环境水样加入萃取瓶中，再加入磁力搅拌子；

(2)将恒温水浴锅放置在磁力搅拌器上，加水后放入萃取瓶；

(3)调整托举装置使其处于竖直位置并浸没于待萃取水样中，使用50μL或100μL微量注射器吸取萃取剂注入到托举装置的凹槽中，使萃取剂在托举装置上表面形成半球形液滴；

(4)打开磁力搅拌器设置温度和转速，进行萃取；

(5)萃取完毕后，关闭磁力搅拌器电源，使用微量注射器将萃取完毕的液滴回收；

(6)将回收的液滴直接注入高效液相色谱仪进行分析以得到测试结果。

图4示出了单液滴萃取过程。

高密度超分子溶剂的制备，如图3所示，具体如下：

将70mg的阴离子表面活性剂月桂酸固体和36.75mg的阳离子表面活性剂十二烷基三甲基氢氧化铵固体混合，加入500μL的六氟异丙醇超声溶解，加入5mL水混匀，以3000rpm离心5min后得到界面清晰的两层，上层为水相，下层为超分子溶剂相，保留的下层溶剂相作为萃取剂。

图5为100ng/mL加标东湖水样经六氟异丙醇介导的高密度超分子单液滴微萃取前后的高效液相色谱图，曲线a为萃取后的图谱，曲线b为萃取前的图谱，曲线c为空白超分子溶剂的图谱，其中峰1、2、3、4、5、6分别表示磺胺嘧啶、诺氟沙星、环丙沙星、达氟沙星、磺胺二甲嘧啶、恩诺沙星。

在上述实施例中，制备超分子溶剂的体系条件(包括阴阳离子表面活性剂的总浓度和比例，六氟异丙醇加入量)及萃取条件(包括液滴体积、萃取时间、温度、转子转速、待萃取水样pH)均可以进行调整以实现对目标分析物的高效富集。表1和表2是超分子单液滴微萃取-HPLC联用检测东湖水样中磺胺和氟喹诺酮类药物的方法学验证结果。由表中数据可以看出，引入该萃取装置后，6种分析物在10～100ng/mL的浓度范围内呈良好的线性关系，相关系数均大于0.9969，两种磺胺类药物和四种氟喹诺酮类药物的检测限为0.81～3.16ng/mL，日内、日间RSD均低于7.24％，三种加标浓度的回收率在81.2～106.3％之间，由此说明该方法检测限低，准确度高，重复性好，且操作简便，分析时间短，溶剂用量极少，环境友好，作为一种新型的样品前处理分析方法，具有巨大的潜力。

表1 线性关系和检测限

表2 准确度和精密度

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。