專利名稱：微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置及其提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對復(fù)雜樣品中組分的分離分析領(lǐng)域，特別涉及固體樣品中揮發(fā)性組分分離分析的前處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
對于復(fù)雜樣品中組分的分離分析，樣品前處理特別是有效成分的提取是非常關(guān)鍵的步驟。目前常采用溶劑提取法如水蒸汽提取、索氏提取等，利用組分在溶劑中的溶解能力和/或組分在溶劑與基質(zhì)中的分配能力實(shí)現(xiàn)提取。在提取過程中，由于溶劑的溶解和分配飽和性，為實(shí)現(xiàn)樣品中組分的最大程度的提取，常需使用大量的有機(jī)溶劑。溶劑的大量使用造成較大的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。另外，溶劑提取法還存在提取用時(shí)長，通常樣品提取和前處理的用時(shí)占去整個(gè)分析用時(shí)的一半以上，提取選擇性差，一些組分在提取過程中易產(chǎn)生分解、反應(yīng)等化學(xué)變化，提取溶劑及共提物的存在對待測組分的后續(xù)分離分析產(chǎn)生干擾等不足。微波能是一種電磁波輻射，能透入樣品內(nèi)部，樣品整體被加熱，具有均勻加熱，無溫度梯度的特點(diǎn)。微波加熱是基于樣品和/或溶劑中的偶極分子在微波能的作用下產(chǎn)生偶極渦流、離子傳導(dǎo)和高頻率摩擦等作用，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量。由于微波加熱具有快速、高效、節(jié)能、均勻加熱等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究等領(lǐng)域。微波輔助提取是微波能在樣品前處理中的重要應(yīng)用之一，是一種萃取用時(shí)短、提取率高、安全、快速、高效的清潔提取技術(shù)。微波輔助提取在中藥材、土壤、食品等復(fù)雜樣品中的揮發(fā)性成分提取中已有大量的研究和應(yīng)用報(bào)道?，F(xiàn)有的微波輔助提取需用到大量的溶劑，與溶劑提取法類似，同樣存在環(huán)境污染、溶劑和共提物對待測組分后續(xù)的分離分析產(chǎn)生干擾、提取過程中待測組分可能產(chǎn)生化學(xué)變化等不足。微波輔助無溶劑提取是在微波輔助提取基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型的提取方法， 利用微波加熱使待測組分轉(zhuǎn)化為氣態(tài)從而從基質(zhì)中分離的原理實(shí)現(xiàn)提取，具有安全、快速、 高效、無污染等特點(diǎn)。微波輔助無溶劑提取無需使用有機(jī)溶劑，是一種環(huán)保節(jié)能的提取方法，特別適用于樣品中揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分的提取。樣品中難揮發(fā)性組分難以轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，故不被提取出來，因此待測組分后續(xù)的分離分析干擾少。另外，微波輔助無溶劑提取是一種頂空提取技術(shù)，相當(dāng)于使用空氣為提取劑。與溶劑提取法中的溶劑相類似，空氣同樣存在著分配飽和現(xiàn)象。且隨著氣態(tài)揮發(fā)性組分從提取體系中的不斷溢出，提取體系中的空氣也同時(shí)被攜帶離開體系，即提取體系中空氣隨著微波提取過程的進(jìn)行越來越少，影響了后續(xù)組分的提取，特別是高沸點(diǎn)組分的提取。為了能最大程度的提取樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分，特別是高沸點(diǎn)組分，需不斷更新新鮮的空氣，起到類似于索氏提取中溶劑更新的效果，而現(xiàn)有的提取裝置均不能滿足這一點(diǎn)。針對上述不足，需探索一種微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置及提取方法，使其可不斷更新提取體系中的提取劑(空氣)，高效、快速地提取樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分，特別是高沸點(diǎn)組分，同時(shí)避免復(fù)雜樣品中其它共存組分的干擾。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置及其提取方法，達(dá)到可不斷更新提取體系中的空氣并高效、快速地提取樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分的目的。本發(fā)明的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，包括微波加熱裝置和設(shè)置于微波加熱裝置內(nèi)的提取容器，所述提取容器上分別連通設(shè)置有輸入管路和輸出管路，輸入管路前端設(shè)置有計(jì)量輸入泵。進(jìn)一步，所述輸入管路和輸出管路均由耐高溫聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成；
進(jìn)一步，所述輸出管路的入口位置高于輸入管路的出口位置； 進(jìn)一步，所述計(jì)量輸入泵為注射式計(jì)量輸入泵。本發(fā)明還提供一種利用上述微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置提取固體樣品中揮發(fā)性組分的方法，該方法是根據(jù)樣品組分吸收微波性能的情況，可選擇地向提取容器中加入羰基鐵粉、石墨粉和活性炭粉中的一種或幾種的混合物作為微波助劑，若樣品本身含有水分或待測組分有極性，則可不加入任何微波助劑。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置利用微波加熱， 同時(shí)通過計(jì)量輸入泵可不斷更新提取容器中的空氣，無需使用有機(jī)溶劑即可快速地進(jìn)行最大程度的提取，節(jié)約資源，不污染環(huán)境，使用該裝置對固體樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分進(jìn)行提取時(shí)，根據(jù)樣品組分吸收微波性能的情況，可選擇地向提取容器中加入微波助劑，方便靈活，該裝置提取獲得的氣態(tài)提取物可冷凝后獲得揮發(fā)油再進(jìn)行相關(guān)分離分析，亦可直接連接到氣相分析儀器中進(jìn)行分離分析，如氣相色譜儀、質(zhì)譜、離子淌度譜等。該方法可用于如新鮮植物、土壤、中藥材、石膏、板材、建材等復(fù)雜樣品中的揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分的提取。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為中藥材莪術(shù)經(jīng)本發(fā)明提取后揮發(fā)性組分的氣相色譜分離分析譜圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為中藥材莪術(shù)經(jīng)本發(fā)明提取后揮發(fā)性組分的氣相色譜分離分析譜圖，如圖所示本實(shí)施例的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，包括微波加熱裝置1和設(shè)置于微波加熱裝置1內(nèi)的提取容器2，所述提取容器2上分別連通設(shè)置有輸入管路3和輸出管路4，輸入管路3前端設(shè)置有計(jì)量輸入泵5，利用微波加熱使固體樣品中的揮發(fā)和半揮發(fā)性組分氣化，同時(shí)通過計(jì)量輸入泵可不斷更新提取容器中的空氣，無需使用有機(jī)溶劑即可快速地進(jìn)行最大程度的提取，節(jié)約資源，不污染環(huán)境。本實(shí)施例中，所述輸入管路3和輸出管路4均由聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成，耐高溫性能好。本實(shí)施例中，所述輸出管路4的入口位置高于輸入管路3的出口位置，有利于提取劑(空氣)在樣品瓶中的均勻分布，以最大程度的攜帶走經(jīng)微波氣化后的氣態(tài)組分。本實(shí)施例中，所述計(jì)量輸入泵5為注射式計(jì)量輸入泵，實(shí)施成本較低，且注射式輸入泵上設(shè)有體積刻度，易于定量控制更新的空氣量。利用上述微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置提取固體樣品中揮發(fā)性組分的方法， 根據(jù)樣品組分吸收微波性能的情況，可選擇地向提取容器2中加入羰基鐵粉作為微波助劑，若樣品本身含有水分或待測組分有極性，則可不加入任何微波助劑，采用微波助劑有利于最大程度的提取。當(dāng)然，采用羰基鐵粉、石墨粉和活性炭粉中的一種或幾種的混合物均能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。使用上述微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置及提取方法對中藥材莪術(shù)進(jìn)行提取后氣相色譜分析
微波提取將中藥材莪術(shù)剪碎成細(xì)顆粒狀，稱取3. Og,置于50mL錐形瓶中，連接好微波輔助無溶劑固相頂空裝置中，設(shè)定微波功率為800W，開啟微波加熱裝置，加熱％iin，提取劑注射泵注入空氣2mL。將提取到的莪術(shù)中藥材的揮發(fā)性組分經(jīng)六通閥進(jìn)樣，直接進(jìn)行氣相色譜分離分析。GC分析氣相色譜儀，配有氫火焰離子化檢測器(FID)，色譜柱為AC-5彈性石英毛細(xì)管柱(30mX320ym，0. 25μπι，SGE ),冊-2000色譜工作站。柱溫起始溫度60°C，保持 3min,以 3°C /min 升至 80°C，保持 lmin，以 5°C /min 升至 180°C，保持 lmin，以 10°C /min 升至220 0C，保持3min。FID檢測器250 °C ；載氣為高純氮(純度彡99. 999%)，流速1. 5mL/min, 不分流。測定結(jié)果如圖2所示莪術(shù)是姜黃科植物蓬莪術(shù)、廣西莪術(shù)和溫郁金的干燥根莖， 其主要成分為倍半萜類和倍半萜烯類化合物，包括莪術(shù)醇、莪術(shù)二酮、吉馬酮、α -菔烯、
菔烯、欖香烯等，具有抗腫瘤、抗病毒、抗菌、抗炎、治療癲癇等作用，臨床應(yīng)用廣泛。采用微波輔助無溶劑固相頂空提取后的氣態(tài)揮發(fā)性組分直接進(jìn)行毛細(xì)管氣相色譜分離分析，出峰數(shù)超過50個(gè)，所得結(jié)果說明莪術(shù)中所含揮發(fā)性組分較多，低、中、高沸點(diǎn)組分均能良好出峰。本發(fā)明中的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置不局限于對固體基質(zhì)中的揮發(fā)性、 半揮發(fā)性組分的提取分離，也可用于水體、血液等濕樣中揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分的提取分最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，其特征在于包括微波加熱裝置(1)和設(shè)置于微波加熱裝置(1)內(nèi)的提取容器(2)，所述提取容器(2)上分別連通設(shè)置有輸入管路 (3 )和輸出管路(4 )，輸入管路(3 )前端設(shè)置有計(jì)量輸入泵(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，其特征在于所述輸入管路(3)和輸出管路(4)均由耐高溫聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，其特征在于所述輸出管路(4)的入口位置高于輸入管路(3)的出口位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置，其特征在于所述計(jì)量輸入泵(5)為注射式計(jì)量輸入泵。
5.一種使用權(quán)利要求1-4任意一條所述的微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置提取固體樣品中揮發(fā)性組分的方法，其特征在于根據(jù)樣品組分吸收微波性能的情況，可選擇地向提取容器(2)中加入羰基鐵粉、石墨粉和活性炭粉中的一種或幾種的混合物作為微波助劑， 若樣品本身含有水分或待測組分有極性，則可不加入任何微波助劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波輔助無溶劑固相頂空提取裝置及其提取方法，該裝置利用微波加熱，同時(shí)通過計(jì)量輸入泵可不斷更新提取容器中的空氣，無需使用有機(jī)溶劑即可快速地進(jìn)行最大程度的提取，節(jié)約資源，不污染環(huán)境，使用該裝置對固體樣品中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性組分進(jìn)行提取時(shí)，根據(jù)樣品組分吸收微波性能的情況，可選擇地向提取容器中加入微波助劑，方便靈活，該裝置提取獲得的氣態(tài)提取物可冷凝后獲得揮發(fā)油再進(jìn)行相關(guān)分離分析，也可直接連接到氣相分析儀器中進(jìn)行分離分析，如氣相色譜儀、質(zhì)譜、離子淌度譜等。該方法可用于如新鮮植物、土壤、中藥材、建材等復(fù)雜樣品中的揮發(fā)性、半揮發(fā)性組分的提取。
文檔編號(hào)G01N30/06GK102252889SQ20111006193
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者傅小紅, 吳彥蕾, 夏之寧, 陳剛, 陳華 申請人:重慶大學(xué)