薄膜固相微萃取(Thin Film SPME),簡稱TF-SPME。是SPME的拿大院士以及滑鐵盧大學(xué)的Janusz Pawliszyn教授開發(fā)的新萃取工具,通過將吸附相(萃取層)涂在碳網(wǎng)片上而實(shí)現(xiàn)的。
此技術(shù)與SPME,SBSE一樣,是一種綠色無溶劑的萃取濃縮技術(shù),適用于分析痕量揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs,SVOCs)。通過增加TF-SPME的吸附相的表面積和體積,獲得了對極性化合物和易揮發(fā)性有機(jī)化合物VVOCs更好的萃取表現(xiàn),并且有萃取時(shí)間短的優(yōu)勢。
現(xiàn)有PDMS/DVB、PDMS/Carboxen、HLB/PDMS多種吸附相??梢詥为?dú)使用,或是與SBSE同時(shí)使用。適用于食品、飲料、香精香料、環(huán)境檢測等行業(yè)。其薄膜的設(shè)計(jì)更適合接觸性采樣,如皮膚和材料表面。
TF-SPME可用于頂空或是浸入式的萃取
TF-SPME的大表面積提高了采樣效率,并且有助于減少達(dá)到平衡所需的時(shí)間。TF-SPME膜的表面積比100 µm的SPME纖維的表面積增加了20 倍。對幾種多環(huán)芳烴 (PAH) 的萃取,TF-SPME的萃取量比SPME的萃取量高7-20 倍(Bruheim, Liu, & Pawliszyn,2003 年)。
各種吸附萃取裝置的萃取相表面積和體積一覽
與傳統(tǒng)的固相微萃取一樣,TF-SPME可提供多種不同的吸附相,以涵蓋廣泛的化合物極性區(qū)間如:
CAR/PDMS (于易揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VVOCs))
DVB/PDMS(涵蓋揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOCs 和 SVOCs))
HLB/PDMS(覆蓋范圍,適合 VVOCs、VOCs 和 SVOCs)
TF-SPME采樣和分析流程
TF-SPME已成功用于各種應(yīng)用,包括環(huán)境、水、食品飲料、香精香料、異味分析和材料排放。通過提高各種揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的檢測限并縮短提取時(shí)間,TF-SPME可以滿足這些行業(yè)對質(zhì)量控制和研發(fā)的嚴(yán)格要求。
環(huán)境/水
TF-SPME技術(shù)特別適用于環(huán)境基質(zhì)的現(xiàn)場/現(xiàn)場采樣,尤其是水系統(tǒng)。TF-SPME可以對環(huán)境樣品進(jìn)行快速現(xiàn)場采樣,并且避免在收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中分析物的損失和降解。除了使用臺(tái)式GC-MS分析外,通常還可以使用便攜式GC-MS進(jìn)行分析。TF-SPME 已成功用作被動(dòng)采樣器,用于不同水系統(tǒng)中的現(xiàn)場水質(zhì)測試,以確定多環(huán)芳烴(Bragg 等人,2006;Qin 等人,2008)和工業(yè)影響水,以確定甲苯等污染物、乙苯和二甲苯(Grandy, J. J., Boyaci, E., & Pawliszyn, J., 2016)。格蘭迪等人(2018 年)使用HLB/PDMS涂層現(xiàn)場萃取私人熱水浴缸中的氯化分析物。HLB/PDMS 涂層的也應(yīng)用于采出水 (PW),這是水力壓裂的主要廢物副產(chǎn)品。
食品、風(fēng)味、香精香料、飲品
食品和飲料產(chǎn)品的質(zhì)量、真實(shí)性和安全性需要時(shí)刻把關(guān)。而這些產(chǎn)品的香氣和風(fēng)味特征對于客戶接受度極為重要,通過對異味成分的識(shí)別有助于查明產(chǎn)品缺陷。TF-SPME以及與TF-SPME和Twister的聯(lián)合萃取已被用于分析各種不同的食品和飲料基質(zhì),與單獨(dú)的SPME或SBSE相比,它們對各類化合物的響應(yīng)得到改善。直接浸沒模式下,帶DVB/PDMS涂層的TF-SPME能夠從包括葡萄酒、咖啡和蘇打水在內(nèi)的許多飲料中高效提取重要的揮發(fā)性芳香化合物。傳統(tǒng)SPME和TF-SPME (DVB/PDMS) 用于提取白葡萄酒(長相思/瓊瑤漿混合物)的比較顯示,TF-SPME對所有已識(shí)別化合物的響應(yīng)明顯更高。
使用 SPME(上)和TF-SPME(下)對長相思/瓊瑤漿混合酒的總離子色譜圖和已鑒定化合物的堆疊視圖。(GERSTEL應(yīng)用文獻(xiàn)200)
異味分析
分析材料和消費(fèi)品的任務(wù)之一是評估和識(shí)別異味。材料中的異味可能是制造商面臨的主要問題,因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致消費(fèi)者投訴和品牌受損。造成這些異味的化合物通常以痕量存在,但由于氣味閾值低,鼻子仍然可以檢測到,這使得它們在復(fù)雜基質(zhì)中的識(shí)別變得復(fù)雜。GERSTEL應(yīng)用文獻(xiàn) 218使用氣相色譜嗅聞技術(shù)GC-O-MS和TF-SPME進(jìn)行樣品萃取和鑒定紙制品中異味化合物。這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⑷装疯b定為導(dǎo)致紙制品中檢測到的令人不快的魚腥味的主要化合物之一。
使用單獨(dú)和組合萃取技術(shù)TF-SPME和SBSE-TD-GC-MS測定威士忌中香氣化合物的結(jié)果比較。
將TF-SPME和SBSE技術(shù)同時(shí)使用,可互補(bǔ)覆蓋不同極性的化合物,大大提高萃取效率。對于液體樣品,用Twister來攪拌并萃取,同時(shí)將TF-SPME浸入樣品平行萃取。然后,將這兩個(gè)裝置裝入同一個(gè)熱脫附管中一起熱解吸。與單獨(dú)的每種技術(shù)相比,Twister和TF-SPME的組合的萃取效率高,覆蓋了廣泛極性范圍的大量揮發(fā)性化合物(log Kow 從-0.26 到 4.83)。
Twister和TF-SPME聯(lián)合萃取、GERSTEL 熱脫附裝置 (TDU) 熱脫附和大體積冷進(jìn)樣系統(tǒng) (CIS) 完成熱進(jìn)樣,將分析物引入GC。
碳網(wǎng)支撐的薄膜固相微萃取技術(shù)TF-SPME的發(fā)展擴(kuò)大了無溶劑微萃取技術(shù)的領(lǐng)域,已被用于從各種基質(zhì)中提取揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物,所獲得的結(jié)果與傳統(tǒng)的提取方法(如 LLE)相當(dāng)。與SPME相比,該技術(shù)的較大的吸附相表面積和體積,以及較寬的極性范圍能夠?qū)崿F(xiàn)快速萃取并提高分析物回收率。TF-SPME涂層堅(jiān)固加上平面的膜狀設(shè)計(jì)使其適用于環(huán)境現(xiàn)場采樣,以及樣品表面或皮膚的直接采樣。TF-SPME的使用方式有很多種,尤其是與GERSTEL Twister結(jié)合使用時(shí),可以達(dá)到的萃取效果。