引用本文:王子宜，马国秀，高新月，等. 基于吸附剂的顶空萃取技术研究进展[J]. 化学试剂，2024，46(11)：1-9.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2024.0213
背景介绍
随着科技的进步，样品前处理技术取得显著发展。顶空（HS）萃取作为一种高效的绿色样品制备技术而备受关注。它广泛应用于多种样品前处理装置中，旨在简化样品制备流程，提高分析效率和精度。随着复杂样品分析需求的增加，人们对分析方法的灵敏度、精准度提出了更高要求。绿色化学原则推动了样品制备技术向环保、可持续方向发展，微型化技术的快速发展为此提供了有力支持。
文章亮点
1.深入探讨了基于吸附剂的顶空萃取技术的最新研究动态，结合绿色分析化学原则，分析了其在复杂样品分析中的独特优势，为相关领域研究人员提供了前沿的技术参考；
2.详细阐述了该技术在环境、食品、生物分析等领域的代表性应用，展示了其广泛的应用前景和实用价值，为实际样品分析提供了有力的技术支持；
3.回顾了顶空萃取技术的历史发展，并对其未来发展趋势进行了展望，强调了微型化、自动化、绿色化的发展方向，为化学分析领域的可持续发展提供了有益的指导。
内容介绍
1 实验部分
1.1 固相微萃取（SPME）
SPME被认为是目前最通用和最受欢迎的样品制备技术之一，是基于吸附平衡的方法。被开发以来，已大量用于靶向或非靶向分析，为绿色分析方法的开发（即无溶剂方法）提供了理想的平台，同时与分析仪器联用为各种分析研究提供了可靠且精确的数据。
纤维形SPME（图1a）是一种细丝状（长至2 cm）基材（如熔融石英或Stable Flex材料），表面涂覆有薄层吸收剂相（< 100 mm），放置在注射器式的保护装置中。为了提高SPME装置的萃取能力，还开发箭形SPME。因为箭形SPME固定在不锈钢纤维上因此吸收剂相的比表面积较大，从而提高了萃取能力和灵敏度（图1b）。
1.2 顶空吸附萃取（HSSE）
搅拌棒吸附萃取（SBSE）最早由Sandra等[11]于1999年提出，作为一种提高水样中痕量化合物回收率的新萃取技术。该技术通过在搅拌棒上涂覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜来吸附分析物。
1.3 针式微萃取技术
针式微萃取，这一静态顶空萃取方法自20世纪60年代初被开发以来，凭借其自动化程度高、机械强度优异以及操作简便等特点，成为分析挥发性有机物的最成熟技术之一。源于管内固相微萃取（In-tube SPME）技术，并已广泛应用于固相动态萃取（SPDE）、管内萃取（ITEX）以及针阱装置（NTD）等类似技术中[17]。
1.4 真空辅助技术
真空辅助萃取（VA）特别适用于低挥发性有机物。真空辅助吸收剂萃取（VASE）还可以对TD管进行改性称为吸收剂笔（SPs），用于VA的萃取（图3）。
2 吸附剂
通常，分析物的萃取能力取决于多种分子间的相互作用，例如色散相互作用、偶极子型相互作用、π-π和非键电子相互作用、氢键以及离子交换等。因此，具备多功能基团的碳基纳米材料被视为优异的涂层材料。这些材料能够通过多种相互作用有效地吸附和萃取目标分析物，从而提高萃取效率和选择性。
3 应用
微萃取的稳健性和操作的简便性是其得以广泛应用的主要原因。目前，便携式微萃取方法也正逐步被引入到食品分析领域。
生物分析领域，最近的显著进展是HS-SPME与离子迁移谱（IMS）的直接耦合技术。这项技术为生物样本中的挥发性成分分析带来了革命性的变化，大大加速和简化了分析过程。由于HS-SPME平衡条件温和，可以防止生物样品中代谢组学不发生变化。为生物分析探索了一个很好的选择。
4 结论
最新研究趋势显示，开发新型吸附剂以及省略色谱分离步骤以缩短分析时间，依旧是样品制备技术的重要研究方向。然而，使用新型萃取装置需要适配的耦合接口，尤其在采用绿色方法时，应尽量避免使用溶剂解吸。近年来，多个生产厂家已开发出仪器兼容的第三方样品制备平台，能够广泛使用基于吸附剂的顶空萃取。然而，一种装置不可能应用于所有样品制备，每种装置/设备应找到其最佳应用范围。如，TF-SPME有望在直接MS分析中发挥重要作用，以及VA可能在快速提取中得到更好应用。今后希望在绿色分析化学的指导方针下，研究者可以开发更多新的衍生化并可重复使用的样品制备方法以及具有强大吸附能力材料。在方法优化方面，因为实验变量之间存在正（或负）相互作用，会显著影响在评估范围内找到最佳提取条件，因此，多变量实验设计（DOE）作为提取参数的评价和优化的必要工具，应尽可能多地进行探索。
