王 萌，郑 珲，翟晚枫，张春水

（公安部 物证鉴定中心，北京 100038）

（Institute of Feremsic Science Ministry of Public Security，Beijing 100038,China）

综 述

液相微萃取技术在毒品分析领域的研究进展*

王 萌，郑 珲，翟晚枫，张春水

（公安部 物证鉴定中心，北京 100038）

本文综述了近年来液相微萃取技术在国内外法庭科学毒品分析领域的研究应用进展，对液相微萃取技术的不同实现模式及对应的原理、影响因素、方法特点进行了系统总结。以期能够为法庭科学领域的毒品研究和办案提供一些帮助。

毒品；前处理；提取

（Institute of Feremsic Science Ministry of Public Security，Beijing 100038,China）

Abstract:This paper gives a review of the research progress in the field of forensic science drug analysis at home and abroad in recent years.It gives a comprehensive summary ofmodes,principles,influencing factors and characteristics of liquid phasemicro-extraction technology,hoping to provide some help for forensic science drug analysis and handling cases.

Key words:drugs；pre-treatment；extraction

液相微萃取又称溶剂微萃取（solventmicroextraction,SME），原理与液液萃取相同，即利用物质在互不相溶的两相中分配比不同而达到分离目的。液相微萃取是近年来新兴的一种微型化的样品前处理技术，最早由 Jeannot等[1]提出，他们将 1D（8μL）与水互不相溶的正辛烷粘附于聚四氟乙烯杆末端的凹槽中，直接浸入到样品水溶液中，搅拌一定时间后，样品中微量的4-甲基苯乙酮被萃取到正辛烷中。液相微萃取技术可以单独作为一种样品前处理技术，也可以直接同气相色谱、液相色谱、质谱、毛细管电泳等技术联用进行在线分析，检出限可达ng·mL-1水平甚至更低[2，3]。易于实现自动化，提高了分析的重现性和可靠性。

影响LPME萃取效率的因素主要包括萃取时间、温度、pH值、萃取溶剂的种类和体积，以及其他辅助技术如盐效应等，以及动态微萃取涉及的样品体积、活塞的驱动速率和取样次数等。依据有机萃取相溶剂的状态，可将LPME操作模式分为静态和动态两种，动态模式通过样品与萃取剂之间的相对运动增加了目标物的传递能力，提高了萃取效率，但对萃取相的稳定性提出了较高要求，另外，由于振动可影响整个溶液体系，而搅拌只影响样品溶液，所以振动的效果比搅拌更好[2]；依据装置结构特征，可分为悬滴微萃取（single-dropmicroextraction）和中空纤维微萃取（hollow fibermicroextraction）、分散液液微萃取等；根据萃取相与样品溶液是否直接接触分为顶空液相微萃取和直接液相微萃取；依据体系的相态，可以分为顶空液相微萃取、两相液-液微萃取和三相液-液-液微萃取。两相LPME中仅包含样品和有机萃取溶剂两相，目标分子的传质方向为样品→有机萃取溶剂。三相LPME包含样品、有机萃取溶剂以及接收相三相，目标分子的传质方向为样品→有机萃取溶剂→接受相。

液相微萃取的工作模式丰富多样。对于挥发性强的目标物优先采用顶空液相微萃取或静态液相微萃取；对于半挥发性和不挥发性目标物，当基质比较干净时可采用静态液相微萃取，基质比较复杂时优先采用中空纤维膜液相微萃取；分散液相微萃取虽具有快速、廉价、富集倍数高等优点，但目前还仅限于基质简单的样品分析。2007年，Zanjani等[4]首次提出了悬浮固化液相微萃取（Solidificationoffloatingorganic drop liquid phasemicroextraction，SFO-LPME）技术，使用密度小于水、熔点接近室温的萃取剂，萃取完成后悬浮于溶液表面的萃取剂经冰浴冷却后固化，将其取出在室温下融化后可直接进样进行分析，适于较复杂基质样品的萃取[5]，但由于技术较新，尚未见于应用于毒品领域的报道。

1 单液滴微萃取

单液滴液相微萃取（single-dropmicroextraction,SDME）是指将有机溶剂液滴悬挂在色谱微量进样器针头或聚四氟乙烯棒端对溶液中的分析物进行的萃取。液滴接受相的体积约为1～10μL甚至更小，溶剂消耗极少，浓集效果进一步提升。单液滴微萃取可以使用液-液两相萃取或液-液-液三相萃取模式，后者又称为液相微萃取/后萃取（liquid-phasemicroextrac tion with back extraction,LPME/BE）。

张成功等[6]应用单液滴浸入式液-液-液三相微萃取-高效液相色谱（二极管阵列检测器）提取和检测尿样中的苯丙胺和氯胺酮。最佳实验条件为：料液相pH值为11，有机相萃取溶剂为300μL甲苯，接受相液滴为 1.0μL 0.1mol·L-1的 HCl，将液滴浸入有机相中，搅拌速度600r·min-1，萃取时间50min。苯丙胺和氯胺酮检测限均为5ng·mL-1（S/N=3）。He Y等[7]同法检测尿样中的苯丙胺和甲基苯丙胺。6mL料液相加入0.5M NaOH碱化，有机相萃取溶剂为400μL正己烷，接受相为5μL 0.02M H3PO4，1200 r·min-1萃取 80min，高效液相色谱（紫外检测器）检测，苯丙胺和甲基苯丙胺的富集因子分别为500倍和700倍，检测限0.5ng·mL-1。

He Y等[8]还换用顶空法两相萃取法对尿样中的苯丙胺和氯胺酮进行了提取。考察了27～80℃温度范围对萃取效果的影响，发现预热（30min）、萃取（10min）在80℃下进行使HPLC的峰响应比室温下的结果增强了约10倍，但是调整预热时间（测试了15～95min范围）对色谱峰响应几乎无影响，这说明该方法对温度具有明显的依赖性。

单液滴液相微萃取的重要不足在于溶剂微滴易发生移位、脱落、挥发，降低了灵敏度、精密度和重现性，并使搅拌速度受限，萃取所需时间较长。通过对液滴增加保护和支持（比如增加膜结构）可以弥补这个不足。三相液相微萃取由于萃取效率高、抗干扰能力强，比两相液相微萃取应用更为广泛。

2 中空纤维膜液相微萃取

中空纤维膜液相微萃取（hollow fiberbased liquid phasemicroextraction,HF-LPME）是1999年由Pedersen-B jergaard等[9]首次提出的。该技术以商品化的聚丙烯多孔中空纤维为载体，先在中空纤维壁上的微孔中充满有机溶剂（可采用将中空纤维浸入有机溶剂并超声振荡等方法），形成一层液膜，再在中空纤维空腔中注入适量萃取溶剂（注入相同的有机溶剂为液-液两相微萃取，注入水相溶液为液-液-液三相微萃取），之后将中空纤维放入样品溶液中，目标分析物通过液膜传质在样品相与萃取相之间达到分配平衡而被萃取。

在应用中，需要考察的影响因素主要包括中空纤维和萃取溶剂的种类，萃取时间，搅拌速率，离子强度和温度等。常用的有机萃取溶剂有甲苯、正辛醇、正己醚、正己烷、三氯甲烷、磷酸三丁酯和离子液体等。该技术非常适合从各种含水样品中萃取无极性和中等极性的物质[2]，已经成为液相微萃取的研究热点。

陈璇等[10]采用中空纤维膜液相微萃取方法分析麻黄碱和伪麻黄碱在不同基质中的优势构象，考察了MOF 503聚偏氟乙烯、MIF503聚偏氟乙烯、IS 503聚砜、UEIS 910聚醚砜4种中空纤维在水和尿液中对两种对映体萃取效率的影响，发现4种型号的纤维萃取效率依次递减，故选择以聚偏氟乙烯中空纤维为有机溶剂载体。考察了醇、烷烃及芳烃类等30余种有机溶剂对水和尿液中麻黄碱和伪麻黄碱萃取效率的影响，发现正构醇的萃取效率远高于其他有机溶剂，并且小分子醇的萃取效率低，碳链较长的醇萃取效率较高，其中以正己醇最高，之后随着碳原子数的增加萃取效率降低，故选择正己醇为萃取剂。考察了接收相分别为0.001～1.0mol·L-1的 HCl、HAc、H2SO4、H3PO4溶液对萃取效率的影响，选择0.01mol·L-1H2SO4溶液为接收相。实验发现，由于不同基质中的优势构象不同，在水中伪麻黄碱的萃取效率总是高于麻黄碱，尿样中则相反。该方法操作简单、选择性强、适用于微量麻黄碱的含量测定和分析。

该方法集采样、萃取和浓缩于一体，避免了交叉污染的问题，与单液滴SPME相比，中空纤维液相微萃取的富集率（大于100倍）和检测限均比之高出约6倍[11]，是一种操作简单、快速、成本低、富集效率高且对环境友好的样品前处理新技术。但是，样品中的亲水性物质和磁子搅拌产生的气泡附着在中空纤维壁上，阻碍传质，使重现性降低，这个问题在今后的研究中需要进一步予以克服。

3 分散液相微萃取

2006年，Rezaee等[12]首次报道了分散液相微萃取（dispersive liquid-liquidmicroextraction,DLLME）。它相当于微型化的液液萃取，其基本方法是将含有萃取剂（一般5～100μL）的分散剂（一般0.5～1.5 mL）快速注入样品溶液（由于速度快而雾化形成很多细小的液滴），轻轻振荡形成一个水/分散剂/萃取剂的乳浊液体系，萃取剂均匀地分散在水相中与目标物充分接触，待平衡、离心分层后用微量进样器吸取试管底部（萃取剂密度大于水）的一定量萃取剂直接进样分析，能与气相色谱仪、液相色谱仪和原子吸收分光光度计等仪器实现联用。

萃取剂和分散剂的选择是分散液相微萃取方法的关键，目前常用的萃取剂有氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯乙烯和四氯化碳等；分散剂主要用于形成乳浊液，促使萃取剂在样品中分散，对萃取剂中要有良好的溶解性而且要能与水互溶，乙腈、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇和四氢呋喃等比较常用[13]。

Melwanki等[14]首次将分散液相微萃取应用于尿样基质，目标物为7-氨基氟硝安定，萃取剂选择二氯甲烷，分散剂选择异丙醇，萃取挥干后残渣溶于20∶80的乙腈水溶液，取20μL进样，液相色谱-电喷雾串联质谱检测，0.05～2.5ng·mL-1范围内线性良好，富集因子为20，检测限达到0.025ng·mL-1。

该技术的突出优点是达到萃取平衡的时间短，提高了工作效率。主要不足有两点：（1）由于使用与水不相混溶的有机溶剂为萃取剂，分散液相微萃取只适用于弱极性或中等极性的物质（K＞500），不适用高度亲水的中性分析物；（2）它目前主要应用于基质较简单的样品分析，对于复杂基质的生物样品，必须尽可能降低其基质影响。针对这两个问题进行方法改进是该技术今后的主要发展方向。

4 小体积液相萃取

液相微萃取一般以微型进样针、中空纤维等为工具，对操作者的技术要求较高，而且制备液滴和预处理中空纤维的过程比较繁琐费时，针对这些问题，孟品佳等[15]提出了一种小体积液相萃取（small volume liquid extraction,SVLE）新方法，用 100μL有机溶剂（环己烷或氯仿）萃取碱化唾液中的苯丙胺类毒品，超声5min（可避免乳化）之后两相清晰分离，从试管底部取50μL萃取剂衍生后GC/MS-SIM检测，AM、MA、MDA、MDMA 4种目标物检测限达到1～5ng·mL-1，峰面积比 RSD小于 15%，是一种非常快速、灵敏、简便的方法。她们考察了萃取剂体积对萃取效率的影响，分别用 50、100、200、300、500mL的环己烷萃取0.5mL唾液中的目标物。当溶剂体积小于200mL时，富集浓度随溶剂体积的减小而增加，而当溶剂体积超过200mL后，对富集效果的影响没有显著变化（峰面积变化不大）。

由于萃取相体积越小，表面积/体积比越大，对目标物的富集作用越强，小体积液相萃取在这方面比传统液相萃取具有明显的优势。同时，它又比纤维液相微萃取和中空纤维液相微萃取简便易行，是一种可以在毒品分析领域广泛推行的普适型前处理方法。

5 微芯片液液萃取

“微全分析系统”（Micro Total Analysis Systems,μTAS），或“芯片实验室”（Lab-on-a-chip,LOC）是通过化学分析仪器的微型化与集成化，最大限度地将分析实验室的功能转移到便携设备（如芯片）上的一种技术。自1990年由瑞士的Manz和Widmer[16]提出后至今己经有了很大的发展，正逐渐成为分析化学中的一个独立领域，是当前分析化学研究的前沿技术之一。Kitamori等[17]基于物质在互不相溶的两相间分配比不同的分离原理建立了芯片上的微流控液液萃取分离系统。微流控芯片（microfluidic chip）是微全分析系统中目前最为活跃的领域之一，它以微通道网络为结构特征，集中体现了由分析实验室向芯片实现功能转换的思想，目标是把整个实验室的采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在可多次使用的微芯片上[18]。

Miyaguchi等[19]提出了一种基于微芯片的微型化液液萃取方法，用于尿液中安非他明类兴奋剂的的提取和气相色谱分析。虽然4种检测物的提取效率（26.1%～31.1%）明显低于传统LLE方法（97.3～106.2%），检测限与定量限与传统LLE方法持平，但该方法具有良好的线性关系、精密度和准确性，日间精密度在0.8%到2.4%之间（传统LLE方法在2.9%～7.2%之间）。萃取系统的微型化有助于分析仪器的集成化、便携化发展，在降低污染、减少试样和试剂消耗、提高分析速度等方面具有重要的意义。微芯片液液萃取技术虽然年轻，但已经表现出了很大的发展潜力。

6 小结

LPME技术集采样、萃取和净化、浓缩于一体，快速、灵敏（与液-液萃取相当[20]）、操作简单，需要的有机溶剂非常少（数微升至数十微升）、对微量或痕量目标物的富集作用显著，并且相对于固相微萃取降低了实验成本，提高了回收率，特别适用于物证检材中痕量、超痕量目标分析物的提取，是一项优势明显的环境友好型样品前处理新技术，在毒品分析领域方兴未艾，展现出良好的发展前景。但是，液相微萃取目前尚只能大量应用于挥发性物质、疏水性物质和可以离子化的酸/碱性物质[2]。今后的发展方向主要有开发新的萃取溶剂和转运载体（carrier-mediated transport）、增加提取效率和方法精密度，扩大提取物的范围、完善联用技术等。

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Research progress of liquid phasem icro-extraction technology in the field of drug analysis*

WANGMeng，ZHENG Hui，ZHAIWan-feng，ZHANG Chun-shui

O658.9

A

1002-1124（2012）07-0038-04

2012-05-15

公安部应用创新计划项目（2009YYCXGAES129）

王 萌（1988-），女，司法鉴定人员，主要从事毒品毒物检验鉴定工作。