兽药残留分析样品前处理技术

药物残留分析因具有待测药物浓度低且波动范围大、样品基质复杂、干扰物质多、样品基质和待测组分的不确定性等特点，传统意义上的化学分析方法通常不能独立进行。样品前处理过程涉及很多因素，直接影响各项分析指标、成本和效率，占用残留分析70%以上的工作量。近10几年来，兽药(兽药人才)的种类和应用规模剧增，化学结构组成日益复杂，并日趋高效或低剂量化，特别是人们对长期摄入低水平兽药残留所致的各种慢性及远期效应的关注和国际间贸易等原因，使分析对象、样本数量和测定难度大大增加，经典的样品前处理方法通常繁琐复杂、操作时间长、选择性差，逐渐满足不了兽药残留分析的发展要求，一些新的样品前处理技术被应用到这个领域。
1 各种检测方法
样品前处理一般分为提取、净化、浓缩和衍生化4个部分。固相萃取(SPE)、液相微萃取(LPME)、基体分散固相萃取(MSPD)、凝胶层析(GPC)、分子印迹技术(MIP)、免疫亲和层析技术(IAC)、微波提取技术(MAE)、加速溶剂提取(ASE)、超临界萃取(SFE)、膜分离技术、吹扫捕集技术和超声波辅助提取等技术，下面就残留样品前处理新技术分别予以评述。
1.1 固相萃取(SPE) 固相萃取(Solid Phase Extraction ,SPE)是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱达到分离和富集目标化合物的目的。固相微萃取(SPME)是一项集取样、萃取、富集和进样于一体的无溶剂技术。是在20世纪80年代末由加拿大Waterloo大学Pawliszyn 等人开发研制的一种非溶剂的分析萃取技术，其萃取原理与气相色谱(GC)类似，是在固相萃取基础上发展起来的一种新型、高效的样品预处理技术。与液液萃取和固相萃取相比，具有融取样、萃取、浓缩和进样为一体，操作简便，费用低，选择性好，与其他的一些分离方法有良好兼容性等优点。固相微萃取技术的未来发展趋势是：使用新的固定相，与顶空(HeadSpace)进样技术及GC联用分析挥发性药物，拓展该技术的应用范围。
1.2 液相微萃取(LPME) 液相微萃取法(LPME)是1996年Cantwell等提出一种新的前处理方法，最初提出的LPME形式是微液(MD)-液相微萃取法(MD-LPME)，MDLPME避免了SPME使用中存在的残留量的问题，有机接收相溶液的变换更是提高了方法的选择性。在国外LPME技术已经得到了广泛的推广，而在国内对此进行研究的人员还相对较少，因此，LPME技术将来在我国的微萃取技术、样品前处理技术中具有广泛的发展前景。
1.3 基体分散固相萃取(MSPD) 基体分散固相萃取(MSPD)是美国Louisiana州立大学的Barker教授在1989年提出并给予理论解释的一种快速样品处理技术。其原理是将涂渍有C18等多种聚合物的担体固相萃取材料与样品一起研磨，得到半干状态的混合物并将其作为填料装柱，然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物洗脱下来。其优点是浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化、组织细胞裂解、提取、净化等过程，不需要进行组织匀浆、沉淀、离心、pH调节和样品转移等操作步骤，避免了样品的损失。MSPD适用于多药物的残留分析，在Barker 等提出MSPD，成功地应用于分析牛肉中的苄青霉素、氨苄青霉素和头孢匹林后的数年间，该方法已被用于近40种的兽药残留分析。
1.4 凝胶渗透色谱(GPC) 凝胶渗透色谱(GPC)是利用有机溶剂和疏水凝胶大分子(主要是交联二乙烯基苯-聚苯乙烯共聚物)从样品中提取分离不同分子量干扰物的一种常用有效分离技术。由于具有自动化程度高、较好的净化效率以及较好的回收率，柱子可以重复使用，被广泛用于纯化含类脂、色素、聚合物、蛋白质等的复杂基体组分。GPC分离方法已经被应用于食品、环境的农残分析。近年来全自动凝胶净化系统解决了馏分的不间断收集和大量使用有机溶剂等问题，使GPC技术得到了进一步的发展。
1.5 分子印迹技术(MIP) 分子印迹的原理是首先使模板分子与聚合物单体键合，键合方式有共价键结合和非共价键结合两种。然后将聚合物单体交联，再将模板分子从聚合物中提取出来，聚合物内部就留下了模板分子的印迹。近10年来，分子印迹固相萃取技术(MISPE)已被广泛研究和应用。目前，MISPE主要应用于水、土壤等环境样品中微量与痕量污染物及药物的分离与富集等前处理过程，特别是针对强极性的药物，MISPE 技术具有很好的去除基质干扰的效果。与传统的萃取材料相比，MISPE的选择性高，可用于富集环境中的微量污染物质。但MISPE 的进一步发展仍面临许多问题要解决，如模板分子渗漏问题，它可能对pg~ng级的痕量或超痕量分析物的测定产生较大干扰。
1.6 免疫亲和色谱(IAC) 免疫亲和色谱(IAC)是以抗原抗体的特异性、可逆性免疫结合反应为原理的色谱技术。其特点是对待测物具有高度的选择性和特异性，特别适用于复杂样品基质中痕量组分的分析。该技术的关键是选择合适的支持物、抗体和淋洗液。20世纪80年代以来，IAC作为一项颇具发展潜力的技术开始渗透到兽药残留分析中样品前处理过程，它的高选择性的净化和富集能力使得很多繁琐的样品处理难题迎刃而解。
1.7 微波辅助萃取(MAE) 微波技术开始主要是用于无机分析的样品预处理即微波消化，从1986年起微波能开始应用到有机分析中的样品预处理即微波辅助萃取(MAE)。MAE是指利用微波能强化溶剂萃取效率，即利用微波加热来加速溶剂对固体样品中目标萃取物(主要是有机化合物)的萃取过程，具有快速、高效、省溶剂、环境友好等优点，是很有发展前途的样品前处理技术，但目前对其机理的研究还不够，远不如微波消解完善，研究其机理不仅可以更好地了解MAE，也为进一步开发研制仪器提供理论基础，为建立如微波消解那样完善的分析方法奠定基础。因此，关于MAE的理论研究也是一个重要的发展方向。
1.8 超临界流体萃取超临界流体萃取(SFE) 超临界流体萃取(Supercritical Fluid Extraction，SFE)技术是以超临界状态下的流体为溶剂，利用该状态下的流体所具有的高渗透能力和高溶解能力分离混合物的过程。超临界流体是温度与压力均在其临界点之上的流体，性质介于气体和液体之间，有与液体相接近的密度，与气体相接近的粘度及高的扩散系数，故具有很高的溶解能力及良好的流动、传递和渗透性能，可代替传统的有毒、易燃、易挥发的有机溶剂。最常用的超临界流体CO2，由于具有临界条件温度(Tc = 31.3℃，Pc =7.48 ×106Pa)，对大部分物质呈化学惰性、无溶解污染等优点，特别适用于热敏性、易挥发和易氧化成分的分离萃取。
1.9 其他样品前处理技术 除以上介绍的几种样品前处理技术外，目前应用的还有膜分离技术、吹扫捕集技术和超声波辅助提取等技术，它们在药物残留分析中有着自己独特的优点。
2 结论
    近年来发展起来的上述样品前处理方法，在药物残留分析中的应用各有其特点，其中应用最为普遍成熟的是固相萃取(SPE)；基体分散固相萃取(MSPD)对样品的处理最为有效；免疫亲和色谱(IAC)是目前净化和富集效能最强的样品处理技术，但尚处探索阶段，仍限于常规技术净化困难的重要残留组分样品处理过程；超临界流体萃取(SFE)速度快、效率高、几乎不消耗溶剂，但装置价格昂贵，不易推广普及。液相微萃取技术和分子印迹技术(MIT)具有广阔的应用前景，但国内在这方面起步较晚，相关研究较少；微波辅助萃取(MAE)具有快速、高效节能、环境友好等特点，但目前对其机理的研究还不够；加速溶剂技术(ASE)的提取一次只能提取一个样本，用于批量检测需要较长的时间；膜分离样品前处理技术具有选择性高、溶剂用量少、准确度和精密度均较高等特点，其不足是对萃取物质有较高要求，需要优化很多试验条件，并且其长期稳定性差；吹扫捕集技术(SCD)对环境不造成污染，具有取样量少、富集效率高、受基体干扰小及容易实现在线检测等优点，但其除水技术尚存在较大缺陷；超声波辅助萃取(UAE)具有快速、价廉、提取率高的优点，但这种技术目前还多是手工操作，主要用在小型试验室，要用于大规模的工业生产尚存在一定的困难。随着人们对这些新技术不断地应用、优化、确证和相互渗透，它们将在药物残留的分析中有更大的应用空间。目前食品中药物残留检测样品前处理技术不断更新、完善和迅速发展，正向着快速、灵敏、准确、高效的方向发展。在我国，快速前处理和检测设备联用一体化技术将是残留检测技术发展的重点。