常见理化前处理方法及原理汇总

一、有机质破坏法

    应用于检测食品中的微量金属，也可用于检测食品中的非金属元素，如氯、磷等。

常用的有干法灰化、湿法消化、微波消解三大类。

原则是：方法简便，使用试剂越少越好；耗时短，有机物破坏的越彻底越好；被测元素不受损失；破坏后溶液容易处理，不影响以后的测定步骤。

  1.1干法灰化

    常见灼烧装置是灰化炉，即高温马弗炉。

    样品放入坩埚，小心炭化，500~600℃灼烧灰化后，水分及挥发物质以气态逸出，样品中的碳、氢、氮与本身的氧及空气中的氧气生成CO2、H2O和氮的氧化物散失，最后留下无机物（无机灰分）。

优点是有机物被破坏彻底，操作简单，使用试剂少，适用于大批量样品的分析测定。

    缺点是砷、汞、铅等金属容易在高温下挥发损失。

    对于难以灰化的样品，为了缩短灰化时间，促进灰化完全，可用灰化助剂。

  灰化助剂有两类：

    乙醇、硝酸、碳酸铵、过氧化氢，灼烧后完全消失，不增加残灰质量，可加速灰化。

氧化镁、碳酸盐、硝酸盐，与灰分混杂，使碳粒不被覆盖，所以燃烧完全，应同时做空白试验。

  1.2湿法消化

    在强酸、强氧化剂并加热的条件下，有机质被分解，其中碳、氢、氮以

CO2、H2O和氮的氧化物等形式挥发逸出，无机盐和金属离子则留在溶液中。平板电炉为消解装置，整个过程都在液体状态下加热进行，置于通风处。所用的强氧化剂有：浓硫酸、浓硝酸、高氯酸、双氧水

等，实际工作中一般使用混合氧化剂。优点是加热温度较干法低，减少了金属挥发逸散的损失。缺点是会产生大量有毒气体，操作需在通风柜中进行。耗用试剂较多。消化初期，产生大量泡沫，易冲出瓶颈，造成损失，需操作人员随时照管，操作中还应控制火力，注意防爆。必须做空白试验。

  1.3微波消解

    将样品置于密封的聚四氟乙烯消解管中，微波加热，完成有机质分解的工作。

优点是样品全部消解不会造成元素损失，试剂少，耗时短，

缺点是价格高，容量偏小，不宜处理高挥发性的物质（容易发生爆炸），必要时需进行加热预消解。

二、蒸馏法

    定义：利用液体混合物中各组分挥发性的不同，分离出纯组分的方法。用于除去干扰组分，也可用于蒸馏分离出被测组分。

常用蒸馏法有：常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏。

  2.1常压蒸馏

     常压蒸馏用于受热后不发生分解或沸点不太高的样品。如二氧化硫。

沸点不高于90℃可用水浴，如果沸点超过90℃，可改用油浴、沙浴、盐浴。蒸馏器要加石棉或棉垫保温。如被蒸馏物不易爆炸或燃烧，可用酒精灯或电炉直接加热。

  2.2减压蒸馏

     减压蒸馏用于常压下容易分解或沸点太高，或被蒸馏组分与水分形成共沸物不易蒸馏完全的样品。

  2.3水蒸气蒸馏

     水蒸气蒸馏适用于检测食品样品中的挥发性物质或低沸点物质。如糕点中的丙酸和N-亚硝胺类。

三、溶剂提取法

    利用样品或试液中各组分对某种溶剂溶解度不同，加入某些溶剂，将欲分离组分完全或部分分离的方法。

根据两相状态不同可分固-液萃取法、液-液萃取法。

  3.1固-液萃取法

    用适当的溶剂将固体样品中的某组分萃取出来，又称浸提法。

溶剂既要对被提取组分有很好的溶解度，又不与样品发生作用，同时

沸点不应太高，否则不利于溶剂回收。

常用的固-液萃取模式有：振荡萃取、匀浆萃取、索氏萃取器萃取、超声波萃取等。

  3.1.1振荡萃取

    均匀样品可直接加入溶剂，浸泡后在振荡器上振荡。

非均匀样品可先加入适量蒸馏水匀浆后，再加入溶剂浸泡、振荡30~60min。

振荡后过滤，残渣用溶剂洗涤，合并入萃取液。可用于提取六六六、滴滴涕。

  3.1.2匀浆萃取

    准确称取适量样品，加入一定体积溶剂，高速匀浆机快速捣碎制成匀浆，过滤。为萃取充分，滤渣可加溶剂重复萃取，合并萃取液。如乙腈作为溶剂匀浆萃取果蔬中的农药组分。

  3.1.3索氏萃取器

    通过连续循环回流萃取，效率高，但时间较长。如脂肪测定。

  3.1.4超声波萃取

    细微状态样品置于容器中，加入溶剂，将容器浸于超声波仪中，以超声波加速分析物的溶解和扩散，提高萃取效率。用于快速提取样品中的待测目标化合物。

  3.2液-液萃取法

    利用分析物与干扰物在两种不相容的溶剂中分配系数不同，使分析物从干扰物中分离，从而达到样品液的净化。通常将分析物分离到有机相，通过有机溶剂蒸发来浓缩分析物。

  3.2.1溶剂的选择

    与水互溶的有机溶剂，不适用液液萃取。如低分子量的醇、酮、醛、乙腈。采用单一纯溶剂提取多组分残留物的效果经常不理想，通常用非极性溶剂和极性溶剂组成一对溶剂来进行分配。

常用溶剂对有丙酮-乙烷（石油醚）、环己烷-乙酸乙酯。

选择溶剂应符合“相似相溶”原则，溶剂的极性越接近分析物的极性，萃取效率越高。

常用溶剂的极性大小顺序为：水>乙腈>甲醇>乙酸乙醇>异丙醇>丙酮>四氢呋喃>乙酸乙酯>三氯甲烷>硝基甲烷>二氯甲烷>乙醚>苯>甲苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>正己烷

  3.2.2 pH的影响

    影响有效萃取的最重要因素之一。脱氢乙酸、苯甲酸、山梨酸等在酸性条件下会溶解在某些有机溶剂中，将样品-溶剂体系pH值调至碱性，化合物就会生成盐类分配到水相中。

萃取出的碱性分析物可反萃取到酸性有机溶液中。如气象色谱法测定脱氢乙酸、过氧化苯甲酰等。

  3.2.3避免和破坏乳化的常用方法

    急速振动样品使其在分液漏斗中发生完全的混合，是一个非常重要的操作。

    产生大量的界面区域，利于有效分配。由于物质剧烈振动，液液萃取中常发生乳化现象，尤其是含有表面活性剂和脂肪的样品，会影响被测组分数据的准确。

避免和破坏乳化的方法有：混合震摇时，轻缓的固定一个方向震摇；采用高速离心振荡或振荡后再用玻璃棉或滤纸过滤；加盐到水相，通常有NaCl固体、2%~5%NaCl溶液或Na2SO4溶液。

加入少量另一种有机溶剂，如无水乙醇。

四、样品的浓缩

    目的：从样品中萃取的分析物浓度如果在定量限之上，那么在色谱分析时将没有干扰，可直接进行测定。但当被测化合物的浓度较低时，需要在净化和测定前将萃取液浓缩。

样品液的浓缩过程就是溶剂挥发的过程。

将溶剂蒸发至近干即可，否则由于溶剂蒸干会导致分析物损失。

常用浓缩方法：

  4.1 自然挥发或氮气流下挥发

    适用于小体积样品液和易挥发溶剂，可适当加热。

  4.2减压旋转蒸发

    优点是温度低，浓缩速度快。

但旋转蒸发过程中，水浴温度不宜过高，真空度不宜过低，否则溶剂蒸发过快易带走目标化合物。

五、气相色谱化学衍生化

    利用化学反应使样品中目标分析物与衍生化试剂作用生成衍生物（改变样品化学性质），使其适合于特定的分析方法。

在气相色谱分析中，制备衍生物的目的是：

解决原化合物不能直接进样分析的问题：

某些物质挥发性过高或过低，难以汽化，或者极性太强或稳定性差，不能直接进样分析。如：脂肪酸沸点高，难汽化，经甲酯化生成脂肪酸甲酯衍生物，易于气相色谱分析。

通过制备衍生物对分析物进行分离和鉴定：

    如：环己基氨基磺酸钠在酸性条件下与亚硝酸钠反应，生成特定的化合物，从而可用气相色谱法氢火焰离子化检测器进行定性定量测定。

化合物通过特有试剂衍生化后进行检测：

化合物经特有试剂衍生后，可用选择性检测器进行分析，提高灵敏度及最低检测量。如：奶粉中的碘，在适当条件下，用丁酮衍生后，生成的碘丁酮可以用气相色谱电子捕获检测器进行测定。

  5.1衍生化方法的要求

    反应容易重复，操作简单；反应能定量进行；衍生物易纯化；衍生物易于色谱分离和检测；没有或少有副反应，反应条件温和、产率高；衍生物的沸点与原化合物的沸点相比至少差10℃。

5.2常见衍生化反应

  5.2.1 硅烷化反应

    三甲基硅烷化应用较多。含有羟基、羧基、巯基、氨基等官能团的化合物与硅烷化试剂反应后，官能团上的氢原子被烷基-硅基取代，生成极性低、挥发性高、热稳定性好的硅烷基化合物。

硅烷化反应体系中不能含有水分，否则会导致衍生失败。

选用溶剂一般为己烷、苯、吡啶、四氢呋喃、二甲基亚砜等非极性溶剂。

制备衍生物时，将样品提取液挥发至干，加入硅烷化衍生试剂50~100μL，混匀后在60~80℃下加热20~60min。

  5.2.2酰化反应

    官能团中活泼氢被酰基取代，生成极性低、挥发性高的衍生物。

酰化反应可分为酸酐法和卤代酰基法。

制备衍生物时，将样品提取液挥发至干，加入酰化衍生试剂100μL，再加50μL吡啶，混匀后在60~80℃下加热20~30min。

  5.2.3酯化反应

    特别适用于含羟基的脂肪酸、氨基酸、羧基酸、不饱和酸、多元酸、芳香酸、多环酸、无机酸等化合物的衍生化。

通常有甲酯化、丁酯化、苄酯化。

制备衍生物时，将样品提取液挥发至干，加入酯化衍生试剂100μL，混匀后在60℃加热20~30min。