四、液相微萃取(1iquidphasemicroextraction，LPME)

1．PME技术是随着环境分析技术的发展而发展起来的一种快速、精确、灵敏度高、环境友好的样品前处理技术。从广义上讲，该技术主要包括以下两个方面：①基于悬挂液滴的SDME(suspended／singledropmicroextraction)形式的微滴液相微萃取；②基于中空纤维的两相模式或三相模式的液一液微萃取或液一液一液微萃取。由于该方法具有操作简便、快捷、成本低廉、易与色谱系统联用等优点，近来年，作为一种新型的样品前处理技术，已经引起了不同分析领域研究人员的注意。

1．方法原理

室温离子液体(roomtemperatureionicliquids)，常被简称为离子液体，是指在室温或室温附近温度下呈液态的仅由离子组成的物质，组成离子液体的阳离子一般为有机阳离子(如烷基咪唑阳离子、烷基吡啶阳离子、烷基季铵离子、烷基季铸离子等)，阴离子可为无机阴离子或有机阴离子(如[PF6]一、[BF4]、[AlCl4]一、[CF3S03]等)。自1914年发现第一个离子液体—硝基乙胺以来，离子液体在许多领域的研究都呈现m非常活跃的态势，这与离子液体自身的特点是分不开的。与传统的液态物质相比，离子液体具有以下几个优点：①几乎没有蒸气压，不易挥发，从而在使用过程中不会给环境造成很大压力；②具有较大的稳定温度范围(一100～200℃)，较好的化学稳定性及较宽的电化学稳定电位窗口；③通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸性，因此可通过一定的阴阳离子的组合设计构筑“需求特定”或“量体裁衣”的离子液体。

根据离子液体可设计性且种类繁多的特点，可以设计出“需求特定”的离子液体，应用于中药、体内药物分离分析，可以有效地克服传统有机溶剂挥发性强、毒性大、对环境危害严重等问题。特别是应用于液相微萃取时，由于离子液体本身的不易挥发性、黏度较大等特点，与传统的有机溶剂相比，可以得到更大的悬挂液滴和更加持久的萃取时间，从而提高分析检测的灵敏度和可靠性。

2．应用及前景

由于离子液体具有前述的优点，可以设计出能够更好地与液相微萃取技术相结合的离子液体，发展更为稳定、可靠的液相微萃取技术，并进一步探索离子液体在液一液萃取与分离过程中的应用，从而达到取代相关有机溶剂的目的，实现整个过程的绿色化、友好化。

目前，离子液体一液相微萃取技术已成功地应用于环境污染物的富集分离和检测。由于该方法的灵敏度高、选择性好且比较稳定，必将在药物分析中得到日益广泛的应用。

五、加速溶剂萃取

加速溶剂萃取法(acceleratedsolventextractionASE)通过提高温度和增加压力进行有机溶剂的自动萃取，具有有机溶剂用量少、萃取快速、样品回收率高等突出优点，在环境、药物和食品等领域的分析中得到广泛应用。

1．ASE的基本原理

ASE是一种在较高温度(50～200℃)和较大压力(10．3～20.6MPa)条件下用溶剂萃取固体或半固体的新颖的样品前处理方法。

(1)提高温度提高温度能增加溶剂对溶质的溶解能力。研究表明，水在有机溶剂中的溶解度随着温度的提高而增加，在低温低压下，溶剂易从“水封微孔”中被排斥出来；当温度升高时，水的溶鹪度增加，有利于这些微孔的可利用性。温度的提高能极大地减弱由范德华力、氢键、溶质分子和样品基质活性位置的偶极吸引力所引起的溶质与基质之间的很强的相互作用力；能加速溶质分子的解析动力学过程，减小解析过程所需的活化能，使溶质从基质中解析并快速进入溶剂；能降低溶剂和样品基质之间的表面张力，使溶剂更好地进入样品基质，有利于被萃取物与溶剂的接触。据研究，当温度从25℃增至150℃时，溶剂的扩散系数可提高2～10倍。

(2)增加压力液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力。增加压力能提高溶剂的沸点，使溶剂在萃取过程中始终保持液态。如丙酮在常压下的沸点为56.3℃，而在5个大气压下，其沸点高于100℃。此外，增加压力还可提高溶剂对溶质的萃取速度，缩短分析时间。

2．ASE的特点

与传统的萃取法及自动索氏萃取法、超临界流体萃取法、微波萃取法相比，ASE。具有萃取时间短、溶剂用量少、萃取效率高等突出优点。

(1)缩短萃取时间传统的索氏萃取需4～48h，自动索氏萃取为1～4h，超临流体萃取、微波萃取也需0．5～lh。加速溶剂萃取缩短了样品前处理的时间，仅需12—20min，大大提高了分析检测的效率。

(2)减少溶剂用量就溶剂消耗量而言，传统的索氏萃取为200～500mL，自动索氏萃取为50～100mL超临界流体萃取为150～200m1，即使是微波萃取也要消耗25～50mLASE减少了溶剂用量，仅需15mL，使溶剂的消耗量降低90％以上，不仅降低了成本，而且由于溶剂量的减少加快了样品前处理中提纯和浓缩的速度，进一步缩短了分析时间。

(3)提高萃取效率ASE通过提高温度和增加压力来进行萃取，减少了基质对溶质的影响，增加了溶剂对溶质的溶解能力，使溶质较完全地提取出来，提高了萃取效率和样品的回收率。

3．ASE的热降解

由于ASE是在高温下进行的，因此，热降解是一个令人关注的问题。

4．ASE在分析检测中的应用

虽然加速溶剂萃取是新发展起来的技术，但由于其突出的优点而备受化学分析界的关注，已在环境、药物和食品等领域得到广泛应用，特别是在农药残留检测方面，被用于有机氯、有机磷杀虫剂、苯氧基除草剂、三嗪除草剂、二嘿英、呋喃等有害质的萃取。

六、微波萃取

微波萃取，即微波辅助萃取(microwave—assistedextraction，MAE)，是用微波能加热与样品相接触的溶剂，将所需化合物从样品基体中分离，进入溶剂中的过程。微波技术应用于天然产物成分的萃取始于20世纪80年代，近三十年来，此项技术已广泛应用于食品、生物样品及环境样品的分析与提取。下文将对微波萃取技术的机理、特点等作简单介绍。

1．微波萃取的原理

微波是频率在：300MHz至：300GHz之间的电磁波，它具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大基本特性。常用的微波频率为2450MHz。微波加热是利用被加热物质

的极性分子(如H20、CH2C12等)在微波电磁场中快速转向及定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发热。传统加热法的热传递公式为：热源—器皿—样品，因而能量传递效率受到了制约。微波加热则是能量直接作用于被加热物质，其模式为：热源—样品—一器皿。空气及容器对微波基本上不吸收和反射，从根本上保证了能量的快速传导和充分利用。

微波破壁的假设认为：微波透过对微波通透的溶剂，到达植物内部维管束和腺细胞内，细胞内温度突然升高，连续的高温使其内部压力超过细胞空间膨胀的能力，从而导致细胞破裂；细胞内的物质自由流出，传递到周围被溶解。微波可选择性加热不同极性分子和不同分子的极性部分，从而使其从中分离，进入到介电常数较小、微波吸收能力相对较差的溶剂中，从而有效成分被提取。

曾有学者对微波破壁的假设提出反对意见。但是，无论微波破壁与否，微波对极性物质提取的优越性，已得到了充分的肯定。从原理上说，传统的溶剂提取法如浸渍法、渗漉法、回流提取法、连续回流提取法等均可加入微波进行辅助提取，从而成为高效的提取方法。

2．微波萃取的特点

作为一种新型的萃取技术，微波萃取有独特的特点。首先体现在微波的选择性，因其对极性分子的选择性加热从而对其选择性的溶出。其次是大大降低了萃取时间，提高了萃取速度，传统方法需要几小时至十几小时，超声提取法也需半小时到l小时．微波提取只需几秒到几分钟，提取速率提高了几十至几百倍，甚至几千倍。最后，微波萃取由于受溶剂亲和力的限制较小，可供选择的溶剂较多，同时减少了溶剂的用量。

当然，微波萃取也存在一定的局限性。例如，微波萃取仅适用于热稳定性物质的提取，对于热敏性物质，微波加热可能使其变性或失活。又如，微波萃取要求中药具有良好的吸水性，否则细胞难以吸收足够的微波能而将自身击破，产物也就难以释放出来。再如，微波萃取过程中细胞因受热而破裂，一些不希望得到的组分也会溶解于溶剂中，从而使微波萃取的选择性显著降低。

3．微波萃取的应用

鉴于以上优点，微波萃取技术越来越受到重视。采用该技术提取的成分已涉及生物碱类、蒽醌类、黄酮类、皂苷类、多糖、挥发油、色素等。

七、双水相萃取(aqueoustwophaseextraction，ATPE)

早在1896年，就发现当明胶与琼脂或明胶与可溶性淀粉溶液相混时，得到一个混浊不透明的溶液，随之分为两相，上相富含明胶，下相富含琼脂(或淀粉)，这种现象被称为聚合物的不相溶性(incompatibility)，从而产生了双水相体系(aqueoustwophasesystem，ATPS)。双水相体系的形成主要是由于高聚物之间的不相溶性，即高聚物分子的空间阻碍作用，相互无法渗透，不能形成均一相，从而具有分离倾向，在一定条件下即可分为二相。一般认为只要两聚合物水溶液的憎水程度有所差异，混合时就可发生相分离，且憎水程度相差越大，相分离的倾向也就越大。可形成双水相体系的聚合物有很多，典型的聚合物双水相体系有聚乙二醇(polyetttyleneglycol，PEG)／葡聚糖(dextran)，聚丙二醇(polypropyleneglyc01)／聚乙二醇和甲基纤维素(methylcellulose)／葡聚糖等。另一类双水相体系是由聚合物／盐构成的。此类双水相体系一般采用聚乙二醇(polyethyleneglycol)作为其中一相成相物质，而盐相则多采用硫酸盐或者磷酸盐。

1．ATPE萃取原理

双水相萃取与水一有机相萃取的原理相似，都是依据物质在两相间的选择性分配。当萃取体系的性质不同时，物质进入双水相体系后，由于表面性质、电荷作用和各种力(如憎水键、氢键和离子键等)的存在和环境因素的影响，使其在上、下相中的浓度不同。物质在双水相体系中分配系数K可用下式表示：

K=c上／c下 (20—24)

式中，K为分配系数，c^_上和c_下分别为被分离物质在上、下相的浓度。

分配系数K等于物质在两相的浓度比，由于各种物质的K值不同，可利用双水相萃取体系对物质进行分离。其分配情况服从分配定律，即“在一定温度一定压强下，如果一个物质溶解在两个同时存在的互不相溶的液体里，达到平衡后，该物质在两相中浓度比等于常数”，分离效果由分配系数来表征。

由于溶质在双水相系统两相问的分配时至少有四类物质在两个不同相系统共存，要分配的物质和各相组分之间的相互作用是很复杂的，它涉及到氢键、电荷相互作用、范德华力、疏水性相互作用以及空间效应等，因此，可以预料到溶质在双水相系统中两相间的分配取决于许多因素，它既与构成双水相系统组成化合物的分子量和化学特性有关，也与要分配物质的大小、化学特性和生物特性相关。

大量研究表明，生物分子在双水相系统中的实际分配是生物分子与双水相系统间静电作用、疏水作用、生物亲和作用等共同作用的结果。

值得指出的是，这些因素中虽然没有一个因素完全独立于其它因素，但一般来说，这些不同的因素或多或少是独立存在的。

影响待分离物质在双水相体系中分配行为的主要参数有成相聚合物的种类、成相聚合物的分子质量和总浓度、无机盐的种类和浓度、pH值、温度等。

2．双水相的优点

ATPE作为一种新型的分离技术，对生物物质、天然产物、抗生素等的提取、纯化表现出以下优点：①含水量高(70％～90％)，在接近生理环境的体系中进行萃取，不会引起生物活性物质失活或变性；②可以直接提取所需的物质，省略了破碎或过滤等步骤；③分析时间短，自然分析时问一般为5—15min；④有助于两相之间的质量传递；⑤不存在有机溶剂残留问题；⑥大量杂质可与固体物质一同除去；⑦操作条件温和，整个操作过程在常温常压下进行；⑧亲和双水相萃取技术可以提高分配系数和萃取的选择性。

虽然该技术在应用方面已经取得了很大的进展，但几乎都是建立在实验的基础上，还没能完全从理论上解释双水相系统的形成机理以及生物分子在系统中的分配机理。

3．ATPE应用

双水相萃取技术已广泛应用于生物化学、细胞生物学、生物化工和食品化工等领域，并已有许多成功的范例，主要有蛋白质、酶、病毒、核酸、DNA、干扰素、细胞组织、抗生素、多糖、色素、抗体分离纯化等。