超临界萃取技术在分析检测领域的应用

                                                                         中药超临界制剂与分析技术联合实验室,辽宁大连116600,中国                                                                                                           大连卓尔高科技有限公司,辽宁大连116600,中国;大连卓尔超临界科技发展有限公司,辽宁大连116600,中国;                                                                                                             辽宁中医药大学药学院,辽宁大连116600,中国。

一、生物医学领域(除药物提取外)

1.生物样本中内源性物质分析:从生物组织、血液、尿液等样本中提取内源性物质[1],如脂肪酸、胆固醇、类固醇激素等。这些物质在生物体内的浓度较低,且存在于复杂的生物基质中。超临界萃取技术能够在温和的条件下进行提取,避免生物分子的破坏,提取后的样品可用于疾病诊断、药物代谢研究等方面的分析。

2.生物标志物检测:超临界萃取有助于提取潜在的生物标志物。在疾病研究中,生物标志物对于疾病的早期诊断、治疗监测等具有重要意义[2]。例如,从肿瘤组织或患者体液中提取与肿瘤相关的特定蛋白质、代谢产物等生物标志物,为癌症的精准医疗提供分析样本。

二、 食品质量与安全领域

1.食品添加剂检测:可用于提取食品中的添加剂,如人工甜味剂、防腐剂、抗氧化剂等[3]。食品中的添加剂种类繁多,且含量较低,超临界萃取技术可以选择性地提取目标添加剂,然后通过高效液相色谱(HPLC)或其他分析方法进行定量检测,确保食品添加剂的使用符合安全标准。  

2.食品中过敏原检测:在检测食品中的过敏原成分时,超临界萃取技术能够从复杂的食品基质中提取可能引起过敏反应的蛋白质[4]。例如,在加工食品中提取花生、牛奶等过敏原蛋白,然后采用免疫分析方法进行检测,保障过敏人群的食品安全。

三、材料科学领域

1.高分子材料成分分析:对于高分子材料,超临界萃取技术可用于提取其中的添加剂、未反应的单体和低聚物等成分[5]。这些成分会影响高分子材料的性能,如塑料中的增塑剂、橡胶中的防老剂等。通过超临界萃取将这些成分提取出来后,能够利用红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)等分析方法对其进行鉴定和含量测定,从而评估材料的质量和性能。

2.纳米材料表面修饰分析:在纳米材料研究中,超临界萃取可以用于提取纳米材料表面修饰的有机分子。例如,在一些经过表面活性剂修饰的纳米颗粒制备过程中,超临界萃取技术可以将表面活性剂[6]提取下来,然后通过分析表面活性剂的种类和含量,了解纳米材料的表面性质和功能化程度。

四、环境分析领域

1.有机污染物检测:超临界萃取技术可用于从土壤、沉积物和水样中提取有机污染物[7],如多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、农药残留等。这些污染物在环境中含量较低,且基质复杂,传统的萃取方法可能无法有效提取或会引入较多干扰物质。超临界流体具有良好的穿透性和选择性,能够深入复杂基质,精准提取目标污染物,提取后的样品可结合气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)等分析手段进行定性和定量检测。

2.重金属形态分析:在研究环境样品中重金属的形态分布时,超临界萃取技术可以与其他分离技术联用。例如,先通过超临界萃取将与有机配体结合的重金属离子提取出来,然后利用高效液相色谱(HPLC)等技术分离不同形态的重金属[8],进而了解其在环境中的迁移转化规律和生物有效性。

五、海关与商检领域

1.商品成分分析:对于进出口的食品、保健品、化妆品等商品,超临界萃取技术可用于准确提取和分析其中的有效成分、添加剂、污染物等。例如,在检测食品中的香料、色素、抗氧化剂等成分时,该技术能够高效地将这些成分从复杂的基质中分离出来[9],以便海关和商检部门确定其是否符合相关标准和法规。

2.质量控制与真伪鉴别:可以帮助鉴别商品的真伪和质量[10]。比如在茶叶、咖啡等农产品的商检中,通过超临界萃取技术提取其特征成分,与标准样品进行对比,判断产品的品质和来源是否符合申报信息,防止假冒伪劣产品进出口。

3.有害物质检测:能够提取和检测商品中的有害物质,如重金属、农药残留、兽药残留等[11]。对于一些难以用常规方法提取的有害物质,超临界萃取技术具有独特的优势,可以提高检测的准确性和灵敏度,确保进出口商品的安全性。

六、检验检疫领域

1.动植物检疫:在动植物检疫中,超临界萃取技术可用于提取动植物样本中的病原体、寄生虫、毒素等有害生物成分,以便快速、准确地检测[12]和鉴定有害生物,防止其随动植物产品的进出口而传播扩散。例如,从进口的肉类、水果、蔬菜等产品中提取可能存在的细菌、病毒、农药残留等,保障国内的生态安全和人民健康。

2.微生物检测:可以用于提取和检测微生物代谢产物或特定的生物标志物[13],从而快速检测微生物的存在和活性。这对于食品、药品等产品的微生物污染检测具有重要意义,能够帮助检验检疫部门及时发现和处理受污染的产品。

七、毒品检测领域

1.毛发中毒品检测:在法医毒物分析中,超临界二氧化碳萃取技术可用于毛发中毒品的检测。毛发[14]具有易获取、易保存、检测时限长等优点,通过该技术可以高效地从毛发中提取出毒品成分,如甲基苯丙胺、海洛因、氯胺酮等,为毒品检测和禁毒工作提供有力的技术支持。

2.毒品原植物成分检测:对于毒品原植物,如罂粟、大麻等,超临界萃取技术可用于提取其所含的毒品相关成分,如罂粟中的吗啡、可待因,大麻中的四氢大麻酚等,以便海关和检验检疫部门对毒品原植物的非法进出口进行检测[15]和打击。

八、 法医毒物分析领域

毒物提取与鉴定:超临界萃取技术可用于从生物样本(如血液、肝脏、毛发等)和物证(如食物、饮料、药物等)中提取毒物[16],如毒品、农药、重金属毒物等。与传统的萃取方法相比,超临界萃取能够更有效地从复杂基质中提取目标毒物,并且提取后的样品更适合用于先进的分析仪器(如GC - MS、LC - MS等)进行毒物的鉴定和定量分析,为法医鉴定提供有力证据。

九、石油化工领域

1.原油分析:可用于原油的成分分析和性质测定。通过超临界萃取技术,可以将原油中的不同组分[17],如饱和烃、芳烃、胶质、沥青质等分离出来,以便准确分析原油的组成和结构,为原油的加工和利用提供依据。

2.油品质量检测:在成品油的质量检测中,该技术可用于提取和分析油品中的添加剂、杂质、污染物等成分,检测油品的性能指标,如辛烷值、闪点、粘度等,确保油品的质量[18]符合相关标准和要求。

3.石油化工产品研发:在石油化工产品的研发过程中,超临界萃取技术可用于分离和纯化新型化工材料、催化剂、聚合物等产品中的关键成分[19],帮助研究人员了解产品的性能和结构,优化产品的配方和工艺。

4.残油量检测:超临界萃取技术能够高效地从油泥油渣中提取残留的石油烃类物质。由于超临界流体具有类似液体的溶解能力和气体的扩散能力,可以深入到油泥油渣的孔隙和复杂结构中,将残留的油分充分萃取出来,从而准确地检测出其中的残油量[20]。这对于评估油泥油渣的处理效果、确定后续的处理工艺以及满足环保法规对油泥处理的要求都具有重要意义。

5.油分组成分析:该技术不仅可以检测残油量,还能对萃取出来的油分进行成分分析。通过与各种分析仪器如气相色谱 - 质谱联用仪(GC-MS)等相结合,可以确定油泥油渣中残留油分的具体组成,包括不同碳链长度的烃类、芳香烃、胶质、沥青质等成分的含量和分布情况[21]。这有助于了解油泥的来源、性质以及在石油化工生产过程中可能产生的影响,为优化生产工艺和提高产品质量提供依据。

6.监测处理过程:在油泥油渣的处理过程中,超临界萃取技术可以用于实时监测残油量的变化。例如,在采用超临界萃取法对油泥进行处理时,可以定期从处理系统中取出样品进行萃取和检测,以确定油泥中残油量的降低程度,从而判断处理工艺的有效性和效率。根据检测结果,可以及时调整处理参数,如萃取温度、压力、时间等,以确保油泥油渣得到充分的处理,达到环保和资源回收[22]的要求。

7.质量控制与评估:对于石油化工生产过程中产生的油泥油渣,其残油量是衡量处理效果和产品质量的重要指标。超临界萃取技术可以作为一种准确、可靠的检测方法,用于对油泥油渣处理后的产品进行质量控制和评估[23]。只有当残油量达到相关标准和要求时,处理后的油泥油渣才能被视为合格产品,可以进行后续的处置或利用。

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