TF-SPME是什么？

薄膜固相微萃取技術(shù)(Thin Film SPME)，以下簡稱TF-SPME, 是以傳統(tǒng)Fiber為原型，把吸附相涂在碳網(wǎng)片上的固相微萃取新技術(shù)。SPME和TF-SPME都是由滑鐵盧大學(xué)的加拿大皇家科學(xué)院院士Janusz Pawliszyn教授發(fā)明，用于分析痕量VOCs和SVOCs等揮發(fā)性有機(jī)物。

圖1：TF-SPME薄膜固相微萃取

TF-SPME與SPME fiber的對比

為了解決SPME fiber有限的吸附容量和萃取速率而開發(fā)了TF-SPME技術(shù)，TF-SPME通過大大提高了其涂層的表面積/體積比（Surface-volume vadio），不僅增加吸附容量，一定的預(yù)平衡時(shí)間內(nèi)具有更高的靈敏度。同樣為PDMS涂層，TF-SPME薄膜的表面積比100um SPME fiber的表面積增加了20倍[9]。

圖2：TF-SPME涂層表面積增加20倍[9]

TF-SPME優(yōu)勢匯總

TF-SPME一個(gè)突出的特點(diǎn)是吸附相的高表面積/體積比，帶來的不僅僅萃取容量和萃取效率的提升，對水基質(zhì)中萃取極性較強(qiáng)的化合物也有良好的效果，對萃取寬極性范圍化合物十分友好。

圖3：寬極性范圍萃取

●   縮短達(dá)到平衡所需的時(shí)間，萃取效率更高；

●   增大吸附容量，提高靈敏度，降低檢出限；

●   適用于極性和非極性的揮發(fā)性有機(jī)物和半揮發(fā)性有機(jī)物；（log P從0.34-6.53）

●   機(jī)械及化學(xué)穩(wěn)定性好，可以在惡劣環(huán)境中現(xiàn)場采樣；

●   TF-SPME應(yīng)用場景十分廣泛，適用于現(xiàn)場采樣、活體采樣及常規(guī)采樣。

●   是一種綠色環(huán)保的無溶劑萃取技術(shù)。

●  適用于所有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的熱脫附儀（3.5x1/4’’）。

TF-SPME類型及使用方法

英諾德提供兩種規(guī)格TF-SPME薄膜，分別是20 x4.7mm和40 x4.7mm。

 Part.1  涂層類型及規(guī)格

(1) PDMS：非極性VOCs和SVOCs;

(2) PDMS/DVB：揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物VOCs和SVOCs;

(3) PDMS/HLB：更廣泛的極性和非極性揮發(fā)性有機(jī)物VVOCs、VOCs和SVOCs。

 Part.2  HLB涂層是什么？

HLB（Hydrophile Lipophilic Balance）是一種親水親油平衡顆粒，由二乙烯基苯結(jié)構(gòu)和N-乙烯基吡咯烷酮骨架結(jié)構(gòu)共聚而成，其特殊結(jié)構(gòu)同時(shí)保留非極性化合物和極性化合物[13]。

圖4：左圖為HLB親油性基團(tuán)；右圖為HLB親水性基團(tuán)

 Part.3  使用方法

TF-SPME可以從固體、液體、氣體中萃取揮發(fā)性有機(jī)物，是分析痕量揮發(fā)性有機(jī)物的新利器。

萃取——既可以頂空萃取或直接浸入式萃取，也可以作為被動(dòng)采樣器進(jìn)行TWA采樣。 

解析——吸附完成的TF-SPME置于空的脫附管中進(jìn)行熱解析，英諾德生產(chǎn)的TF-SPME薄膜固相微萃取適用于市面上所有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的熱脫附儀（1/4 x 3.5’’的脫附管）。

應(yīng)用匯總

TF-SPME薄膜固相微萃取借助熱脫附設(shè)備把分析物引GC/GC-MS, 以實(shí)現(xiàn)更高的萃取效率和靈敏度，已被廣泛應(yīng)用于食品飲料、酒類、環(huán)境(水/空氣)、生物樣品等中的揮發(fā)性有機(jī)物分析。

 食品 

TF-SPME技術(shù)高效提取食品飲料（橙汁、葡萄汁、橄欖油、魚肝油）、酒類（啤酒、葡萄酒）中的各類揮發(fā)性香味有機(jī)化合物，在一定程度上降低檢出限和縮短萃取時(shí)間，對把關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量和了解不同品種的風(fēng)味特性以改善食品風(fēng)味起到了關(guān)鍵作用。

TF-SPME初次被用于測定不同品種的特級初榨橄欖油的風(fēng)味特性（M.Pilar Segura-Borrego,等人,2020）。（D.Gruszecka,等人,2021）使用PDMS/HLB涂層的TF-SPME直接浸提商業(yè)魚肝油樣品，測定5個(gè)多氯正構(gòu)烷烴（PCA）含量，以把關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量。

酒類的風(fēng)味與發(fā)酵原料的品質(zhì)和品種有直接的關(guān)系，例如葡萄的芳香成分會影響葡萄酒的品質(zhì)， (Rom′an,S.M.等人，2022)使用TF-SPME技術(shù)測定葡萄汁中的揮發(fā)性成分分析。(M. N. Wieczorek等人，2022)使用兩片不同涂層的TF-SPME薄膜先后提取啤酒中非極性和極性化合物風(fēng)味物質(zhì)，高性能提取寬極性范圍化合物（log P=0.34~6.53）。

具體可閱讀文章《1+1＞2，分布TF-SPME法同時(shí)分析啤酒風(fēng)味物質(zhì)》（點(diǎn)擊鏈接可查看往期推文）。

圖5：分步TF-SPME提取啤酒VOCs

 環(huán)境 

TF-SPME技術(shù)特別適用于環(huán)境基質(zhì)樣品的現(xiàn)場采樣，以解決惡劣環(huán)境的采樣困難和減少采樣、運(yùn)輸、儲存、轉(zhuǎn)移樣品時(shí)帶來的損失，同時(shí)可作為被動(dòng)采樣裝置（TWA時(shí)間加權(quán)平衡采樣）對流動(dòng)的水體或空氣污染物進(jìn)行長期監(jiān)控。

(Bragg等人, 2006；Qin等人，2009；F.Ahmadi,等人,2017；Jiang,R.2014)

TF-SPME已被廣泛用于監(jiān)測環(huán)境不同水體的污染物分析。

2003年，TF-SPME逐漸被用于以測定湖水的多環(huán)芳烴或地表水中的農(nóng)藥殘留 (Bruheim等人，2003，H.Piri-Moghadam等人，2017)。萃取法升級！TF-SPME法分析地表水農(nóng)殘的效率翻倍（點(diǎn)擊鏈接可查看往期推文）

2016年，在工廠附近的湖水檢測出甲苯、二甲苯等污染物，借助薄膜固相微萃取PDMS/DVB涂層和Needle Trap動(dòng)態(tài)捕集針兩種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)便攜式GC-MS的現(xiàn)場采樣和分析(Grandy,J.J.等人，2016）。（Boyac1,E.等人，2016）測定海水中的石油工業(yè)廢棄物氟代苯甲酸（FBAs）。

2018年，誕生新的涂層PDMS/HLB現(xiàn)場萃取私人消毒熱水池中的消毒副產(chǎn)物（Grandy等人，2018）。VOC神器？TF-SPME破解游泳池消毒副產(chǎn)物的秘密（點(diǎn)擊鏈接可查看往期推文）

2020年，TF-SPME技術(shù)與無人機(jī)聯(lián)用，現(xiàn)場采樣水中的苯系物(Grandy等人，2020）。

圖6：環(huán)境水體現(xiàn)場采樣-無人機(jī)聯(lián)用

 生物樣品 

近年來，越來越多學(xué)者把SPME技術(shù)運(yùn)用在活體/體內(nèi)采樣，TF-SPME也不例外。TF-SPME技術(shù)是一種簡單的、非侵入性（無創(chuàng)）的揮發(fā)性有機(jī)物分析方法，被應(yīng)用于分析皮膚、唾液、呼吸氣體等樣品，為疾病診斷提供新的可能性。

圖7：皮膚&唾液活體采樣

TF-SPME技術(shù)提取人體皮膚散發(fā)的VOCs成分和人體呼吸氣體中的33種VOCs（R.Jiang,等人，2013，K. Murtada,等人2021）。同時(shí)使用TF-SPME和Blade兩種薄膜（片）固相微萃取技術(shù)在人體內(nèi)快速提取唾液樣品5min，驗(yàn)證49種違禁物質(zhì)和唾液中內(nèi)源性類固醇（V.Bessonneau,等人,2015）。

生物體內(nèi)散發(fā)的VOCs成分往往含量非常低，TF-SPME由于其較大表面積體積比，可以提供更高的萃取效率和靈敏度。

發(fā)展歷程

 INNOTEG 

 英諾德

英諾德（INNOTEG）是一家專業(yè)從事科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)的高科技企業(yè)，是集實(shí)驗(yàn)室設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)、方法開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室儀器銷售和技術(shù)服務(wù)為一體的專業(yè)廠家。

公司重視技術(shù)的研究和儲備，一直保持高比例研發(fā)投入，創(chuàng)建了一支由博士、碩士和行業(yè)專家等構(gòu)成的經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)精湛的研發(fā)團(tuán)隊(duì)；與各大科研院所、高校合作，積極推進(jìn)科技成果項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化；同時(shí)，英諾德與國內(nèi)外知名儀器設(shè)備廠家建立長期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，為廣大客戶提供更多產(chǎn)品及一站式的解決方案。

參考文獻(xiàn)

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