一、有機(jī)質(zhì)破壞法
應(yīng)用于檢測食品中的微量金屬,也可用于檢測食品中的非金屬元素,如氯、磷等。
常用的有干法灰化、濕法消化、微波消解三大類。
原則是:
方法簡便,使用試劑越少越好;
耗時(shí)短,有機(jī)物破壞的越徹底越好;
被測元素不受損失;
破壞后溶液容易處理,不影響以后的測定步驟。
1.1 干法灰化
常見灼燒裝置是灰化爐,即高溫馬弗爐。
樣品放入坩堝,小心炭化,500~600℃灼燒灰化后,水分及揮發(fā)物質(zhì)以氣態(tài)逸出,樣品中的碳、氫、氮與本身的氧及空氣中的氧氣生成CO2、H2O和氮的氧化物散失,最后留下無機(jī)物(無機(jī)灰分)。
優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)物被破壞徹底,操作簡單,使用試劑少,適用于大批量樣品的分析測定。
缺點(diǎn)是砷、汞、鉛等金屬容易在高溫下?lián)]發(fā)損失。
對于難以灰化的樣品,為了縮短灰化時(shí)間,促進(jìn)灰化完全,可用灰化助劑。
灰化助劑有兩類:
乙醇、硝酸、碳酸銨、過氧化氫,灼燒后完全消失,不增加殘灰質(zhì)量,可加速灰化。
氧化鎂、碳酸鹽、硝酸鹽,與灰分混雜,使碳粒不被覆蓋,所以燃燒完全,應(yīng)同時(shí)做空白試驗(yàn)。
1.2 濕法消化
在強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑并加熱的條件下,有機(jī)質(zhì)被分解,其中碳、氫、氮以CO2、H2O和氮的氧化物等形式揮發(fā)逸出,無機(jī)鹽和金屬離子則留在溶液中。
平板電爐為消解裝置,整個(gè)過程都在液體狀態(tài)下加熱進(jìn)行,置于通風(fēng)處。
所用的強(qiáng)氧化劑有:濃硫酸、濃硝酸、高氯酸、雙氧水等,實(shí)際工作中一般使用混合氧化劑。
優(yōu)點(diǎn)是加熱溫度較干法低,減少了金屬揮發(fā)逸散的損失。
缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體,操作需在通風(fēng)柜中進(jìn)行。耗用試劑較多。
消化初期,產(chǎn)生大量泡沫,易沖出瓶頸,造成損失,需操作人員隨時(shí)照管,操作中還應(yīng)控制火力,注意防爆。必須做空白試驗(yàn)。
1.3 微波消解
將樣品置于密封的聚四氟乙烯消解管中,微波加熱,完成有機(jī)質(zhì)分解的工作。
優(yōu)點(diǎn)是樣品全部消解不會(huì)造成元素?fù)p失,試劑少,耗時(shí)短,
缺點(diǎn)是價(jià)格高,容量偏小,不宜處理高揮發(fā)性的物質(zhì)(容易發(fā)生爆炸),必要時(shí)需進(jìn)行加熱預(yù)消解。
二、蒸餾法
定義:利用液體混合物中各組分揮發(fā)性的不同,分離出純組分的方法。
用于除去干擾組分,也可用于蒸餾分離出被測組分。
常用蒸餾法有:常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾。
2.1 常壓蒸餾
常壓蒸餾用于受熱后不發(fā)生分解或沸點(diǎn)不太高的樣品。
如二氧化硫。
沸點(diǎn)不高于90℃可用水浴,如果沸點(diǎn)超過90℃,可改用油浴、沙浴、鹽浴。
蒸餾器要加石棉或棉墊保溫。
如被蒸餾物不易爆炸或燃燒,可用酒精燈或電爐直接加熱。
2.2 減壓蒸餾
減壓蒸餾用于常壓下容易分解或沸點(diǎn)太高,或被蒸餾組分與水分形成共沸物不易蒸餾完全的樣品。
2.3 水蒸氣蒸餾
水蒸氣蒸餾適用于檢測食品樣品中的揮發(fā)性物質(zhì)或低沸點(diǎn)物質(zhì)。
如糕點(diǎn)中的丙酸和N-亞硝胺類。
三、溶劑提取法
利用樣品或試液中各組分對某種溶劑溶解度不同,加入某些溶劑,將欲分離組分完全或部分分離的方法。
根據(jù)兩相狀態(tài)不同可分固-液萃取法、液-液萃取法。
3.1 固-液萃取法
用適當(dāng)?shù)娜軇⿲⒐腆w樣品中的某組分萃取出來,又稱浸提法。
溶劑既要對被提取組分有很好的溶解度,又不與樣品發(fā)生作用,同時(shí)沸點(diǎn)不應(yīng)太高,否則不利于溶劑回收。
常用的固-液萃取模式有:振蕩萃取、勻漿萃取、索氏萃取器萃取、超聲波萃取等。
3.1.1 振蕩萃取
均勻樣品可直接加入溶劑,浸泡后在振蕩器上振蕩。
非均勻樣品可先加入適量蒸餾水勻漿后,再加入溶劑浸泡、振蕩30~60min。
振蕩后過濾,殘?jiān)萌軇┫礈,合并入萃取液?/span>
可用于提取六六六、滴滴涕。
3.1.2 勻漿萃取
準(zhǔn)確稱取適量樣品,加入一定體積溶劑,高速勻漿機(jī)快速搗碎制成勻漿,過濾。
為萃取充分,濾渣可加溶劑重復(fù)萃取,合并萃取液。
如乙腈作為溶劑勻漿萃取果蔬中的農(nóng)藥組分。
3.1.3 索氏萃取器
通過連續(xù)循環(huán)回流萃取,效率高,但時(shí)間較長。
如脂肪測定。
3.1.4 超聲波萃取
細(xì)微狀態(tài)樣品置于容器中,加入溶劑,將容器浸于超聲波儀中,以超聲波加速分析物的溶解和擴(kuò)散,提高萃取效率。
用于快速提取樣品中的待測目標(biāo)化合物。
3.2 液-液萃取法
利用分析物與干擾物在兩種不相容的溶劑中分配系數(shù)不同,使分析物從干擾物中分離,從而達(dá)到樣品液的凈化。
通常將分析物分離到有機(jī)相,通過有機(jī)溶劑蒸發(fā)來濃縮分析物。
3.2.1 溶劑的選擇
與水互溶的有機(jī)溶劑,不適用液液萃取。如低分子量的醇、酮、醛、乙腈。
采用單一純?nèi)軇┨崛《嘟M分殘留物的效果經(jīng)常不理想,通常用非極性溶劑和極性溶劑組成一對溶劑來進(jìn)行分配。
常用溶劑對有丙酮-乙烷(石油醚)、環(huán)己烷-乙酸乙酯。
選擇溶劑應(yīng)符合“相似相溶”原則,溶劑的極性越接近分析物的極性,萃取效率越高。
常用溶劑的極性大小順序?yàn)椋?/span>
水>乙腈>甲醇>乙酸乙醇>異丙醇>丙酮>四氫呋喃>乙酸乙酯>三氯甲烷>硝基甲烷>二氯甲烷>乙醚>苯>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>環(huán)己烷>正己烷
3.2.2 pH的影響
影響有效萃取的最重要因素之一。
脫氫乙酸、苯甲酸、山梨酸等在酸性條件下會(huì)溶解在某些有機(jī)溶劑中,將樣品-溶劑體系pH值調(diào)至堿性,化合物就會(huì)生成鹽類分配到水相中。
萃取出的堿性分析物可反萃取到酸性有機(jī)溶液中。
如氣象色譜法測定脫氫乙酸、過氧化苯甲酰等。
3.2.3 避免和破壞乳化的常用方法
急速振動(dòng)樣品使其在分液漏斗中發(fā)生完全的混合,是一個(gè)非常重要的操作。
產(chǎn)生大量的界面區(qū)域,利于有效分配。
由于物質(zhì)劇烈振動(dòng),液液萃取中常發(fā)生乳化現(xiàn)象,尤其是含有表面活性劑和脂肪的樣品,會(huì)影響被測組分?jǐn)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
避免和破壞乳化的方法有:
混合震搖時(shí),輕緩的固定一個(gè)方向震搖;
采用高速離心振蕩或振蕩后再用玻璃棉或?yàn)V紙過濾;
加鹽到水相,通常有NaCl固體、2%~5%NaCl溶液或Na2SO4溶液。
加入少量另一種有機(jī)溶劑,如無水乙醇。
四、樣品的濃縮
目的:
從樣品中萃取的分析物濃度如果在定量限之上,那么在色譜分析時(shí)將沒有干擾,可直接進(jìn)行測定。
但當(dāng)被測化合物的濃度較低時(shí),需要在凈化和測定前將萃取液濃縮。
樣品液的濃縮過程就是溶劑揮發(fā)的過程。
將溶劑蒸發(fā)至近干即可,否則由于溶劑蒸干會(huì)導(dǎo)致分析物損失。
常用濃縮方法:
4.1 自然揮發(fā)或氮?dú)饬飨聯(lián)]發(fā)
適用于小體積樣品液和易揮發(fā)溶劑,可適當(dāng)加熱。
4.2 減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)
優(yōu)點(diǎn)是溫度低,濃縮速度快。
但旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)過程中,水浴溫度不宜過高,真空度不宜過低,否則溶劑蒸發(fā)過快易帶走目標(biāo)化合物。
五、氣相色譜化學(xué)衍生化
利用化學(xué)反應(yīng)使樣品中目標(biāo)分析物與衍生化試劑作用生成衍生物(改變樣品化學(xué)性質(zhì)),使其適合于特定的分析方法。
在氣相色譜分析中,制備衍生物的目的是:
解決原化合物不能直接進(jìn)樣分析的問題:
某些物質(zhì)揮發(fā)性過高或過低,難以汽化,或者極性太強(qiáng)或穩(wěn)定性差,不能直接進(jìn)樣分析。
如:脂肪酸沸點(diǎn)高,難汽化,經(jīng)甲酯化生成脂肪酸甲酯衍生物,易于氣相色譜分析。
通過制備衍生物對分析物進(jìn)行分離和鑒定:
如:環(huán)己基氨基磺酸鈉在酸性條件下與亞硝酸鈉反應(yīng),生成特定的化合物,從而可用氣相色譜法氫火焰離子化檢測器進(jìn)行定性定量測定。
化合物通過特有試劑衍生化后進(jìn)行檢測:
化合物經(jīng)特有試劑衍生后,可用選擇性檢測器進(jìn)行分析,提高靈敏度及最低檢測量。
如:奶粉中的碘,在適當(dāng)條件下,用丁酮衍生后,生成的碘丁酮可以用氣相色譜電子捕獲檢測器進(jìn)行測定。
5.1 衍生化方法的要求
反應(yīng)容易重復(fù),操作簡單;
反應(yīng)能定量進(jìn)行;
衍生物易純化;
衍生物易于色譜分離和檢測;
沒有或少有副反應(yīng),反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高;
衍生物的沸點(diǎn)與原化合物的沸點(diǎn)相比至少差10℃。
5.2 常見衍生化反應(yīng)
5.2.1 硅烷化反應(yīng)
三甲基硅烷化應(yīng)用較多。
含有羥基、羧基、巰基、氨基等官能團(tuán)的化合物與硅烷化試劑反應(yīng)后,官能團(tuán)上的氫原子被烷基-硅基取代,生成極性低、揮發(fā)性高、熱穩(wěn)定性好的硅烷基化合物。
硅烷化反應(yīng)體系中不能含有水分,否則會(huì)導(dǎo)致衍生失敗。
選用溶劑一般為己烷、苯、吡啶、四氫呋喃、二甲基亞砜等非極性溶劑。
制備衍生物時(shí),將樣品提取液揮發(fā)至干,加入硅烷化衍生試劑50~100μL,混勻后在60~80℃下加熱20~60min。
5.2.2 ;磻(yīng)
官能團(tuán)中活潑氫被酰基取代,生成極性低、揮發(fā)性高的衍生物。
酰化反應(yīng)可分為酸酐法和鹵代;ā
制備衍生物時(shí),將樣品提取液揮發(fā)至干,加入;苌噭100μL,再加50μL吡啶,混勻后在60~80℃下加熱20~30min。
5.2.3 酯化反應(yīng)
特別適用于含羥基的脂肪酸、氨基酸、羧基酸、不飽和酸、多元酸、芳香酸、多環(huán)酸、無機(jī)酸等化合物的衍生化。
通常有甲酯化、丁酯化、芐酯化。
制備衍生物時(shí),將樣品提取液揮發(fā)至干,加入酯化衍生試劑100μL,混勻后在60℃加熱20~30min。