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薄膜固相微萃取(Thin Film SPME)，簡稱TF-SPME，是SPME的拿大院士以及滑鐵盧大學(xué)的Janusz Pawliszyn教授開發(fā)的新萃取工具，通過將吸附相（萃取層）涂在碳網(wǎng)片上而實(shí)現(xiàn)的。

此技術(shù)與SPME，SBSE一樣，是一種綠色無溶劑的萃取濃縮技術(shù)，適用于分析痕量揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs，SVOCs）。通過增加TF-SPME的吸附相的表面積和體積，獲得了對極性化合物和易揮發(fā)性有機(jī)化合物VVOCs更好的萃取表現(xiàn)，并且有萃取時(shí)間短的優(yōu)勢。

現(xiàn)有PDMS/DVB、PDMS/Carboxen、HLB/PDMS多種吸附相。可以單獨(dú)使用，或是與SBSE同時(shí)使用，適用于食品、飲料、香精香料、環(huán)境檢測等行業(yè)。其薄膜的設(shè)計(jì)更適合接觸性采樣，如皮膚和材料表面。

薄膜固相微萃取

TF-SPME可用于頂空或是浸入式的萃取

TF-SPME的優(yōu)勢

TF-SPME的大表面積提高了采樣效率，并且有助于減少達(dá)到平衡所需的時(shí)間。TF-SPME膜的表面積比100µm的SPME纖維的表面積增加了20倍。對幾種多環(huán)芳烴 (PAH) 的萃取，TF-SPME的萃取量比SPME的萃取量高7-20倍（Bruheim, Liu, &Pawliszyn，2003年）。

各種吸附萃取裝置的萃取相表面積和體積一覽

薄膜固相微萃取

TF-SPME的涂層

與傳統(tǒng)的固相微萃取一樣，TF-SPME可提供多種不同的吸附相，以涵蓋廣泛的化合物極性區(qū)間如：

CAR/PDMS （于易揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VVOCs)）

DVB/PDMS（涵蓋揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOCs和SVOCs)）

HLB/PDMS（覆蓋范圍，適合VVOCs、VOCs和SVOCs）

對TF-SPME的熱脫附（熱解吸）

TF-SPME適用于GERSTEL熱脫附設(shè)備的熱脫附管 (內(nèi)徑5mm)的玻璃脫附管，相比于金屬管而言，對極性和鹵代化合物無吸附作用，不會(huì)造成分析物的損失，回收率更高。樣品和吸附材料顯而易見，有助于提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量。GERSTEL熱脫附設(shè)備和大體積冷進(jìn)樣系統(tǒng)CIS“無閥、無傳輸線"的優(yōu)點(diǎn)，可確保分析物99%的被進(jìn)樣到氣相色譜 (GC) 中，色譜峰尖銳，重現(xiàn)性高，沒有殘留。

TF-SPME采樣和分析流程

TF-SPME應(yīng)用薄膜固相微萃取

TF-SPME已成功用于各種應(yīng)用，包括環(huán)境、水、食品飲料、香精香料、異味分析和材料排放。通過提高各種揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的檢測限并縮短提取時(shí)間，TF-SPME可以滿足這些行業(yè)對質(zhì)量控制和研發(fā)的嚴(yán)格要求。

環(huán)境/水

TF-SPME技術(shù)特別適用于環(huán)境基質(zhì)的現(xiàn)場/現(xiàn)場采樣，尤其是水系統(tǒng)。TF-SPME可以對環(huán)境樣品進(jìn)行快速現(xiàn)場采樣，并且避免在收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中分析物的損失和降解。除了使用臺(tái)式GC-MS分析外，通常還可以使用便攜式GC-MS進(jìn)行分析。TF-SPME已成功用作被動(dòng)采樣器，用于不同水系統(tǒng)中的現(xiàn)場水質(zhì)測試，以確定多環(huán)芳烴（Bragg等人，2006；Qin 等人，2008）和工業(yè)影響水，以確定甲苯等污染物、乙苯和二甲苯（Grandy, J. J., Boyaci, E., & Pawliszyn, J., 2016）。格蘭迪等人（2018年）使用HLB/PDMS涂層現(xiàn)場萃取私人熱水浴缸中的氯化分析物。HLB/PDMS涂層的也應(yīng)用于采出水 (PW)，這是水力壓裂的主要廢物副產(chǎn)品。

食品、風(fēng)味、香精香料、飲品

食品和飲料產(chǎn)品的質(zhì)量、真實(shí)性和安全性需要時(shí)刻把關(guān)。而這些產(chǎn)品的香氣和風(fēng)味特征對于客戶接受度極為重要，通過對異味成分的識別有助于查明產(chǎn)品缺陷。TF-SPME以及與TF-SPME和Twister的聯(lián)合萃取已被用于分析各種不同的食品和飲料基質(zhì)，與單獨(dú)的SPME或SBSE相比，它們對各類化合物的響應(yīng)得到改善。直接浸沒模式下，帶DVB/PDMS涂層的TF-SPME能夠從包括葡萄酒、咖啡和蘇打水在內(nèi)的許多飲料中高效提取重要的揮發(fā)性芳香化合物。傳統(tǒng)SPME和TF-SPME （DVB/PDMS) 用于提取白葡萄酒（長相思/瓊瑤漿混合物）的比較顯示，TF-SPME對所有已識別化合物的響應(yīng)明顯更高。

使用SPME（上）和TF-SPME（下）對長相思/瓊瑤漿混合酒的總離子色譜圖和已鑒定化合物的堆疊視圖。（GERSTEL應(yīng)用文獻(xiàn)200）

異味分析

分析材料和消費(fèi)品的任務(wù)之一是評估和識別異味。材料中的異味可能是制造商面臨的主要問題，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致消費(fèi)者投訴和品牌受損。造成這些異味的化合物通常以痕量存在，但由于氣味閾值低，鼻子仍然可以檢測到，這使得它們在復(fù)雜基質(zhì)中的識別變得復(fù)雜。GERSTEL應(yīng)用文獻(xiàn)218使用氣相色譜嗅聞技術(shù)GC-O-MS和TF-SPME進(jìn)行樣品萃取和鑒定紙制品中異味化合物。這項(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⑷装疯b定為導(dǎo)致紙制品中檢測到的令人不快的魚腥味的主要化合物之一。

薄膜固相微萃取

使用單獨(dú)和組合萃取技術(shù)TF-SPME和SBSE-TD-GC-MS測定威士忌中香氣化合物的結(jié)果比較。

TF-SPME結(jié)合SBSE，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手

將TF-SPME和SBSE技術(shù)同時(shí)使用，可互補(bǔ)覆蓋不同極性的化合物，大大提高萃取效率。對于液體樣品，用Twister來攪拌并萃取，同時(shí)將TF-SPME浸入樣品平行萃取。然后，將這兩個(gè)裝置裝入同一個(gè)熱脫附管中一起熱解吸。與單獨(dú)的每種技術(shù)相比，Twister和TF-SPME的組合的萃取效率高，覆蓋了廣泛極性范圍的大量揮發(fā)性化合物（log Kow從-0.26到 4.83）。

Twister和TF-SPME聯(lián)合萃取、GERSTEL 熱脫附裝置 (TDU) 熱脫附和大體積冷進(jìn)樣系統(tǒng) (CIS) 完成熱進(jìn)樣，將分析物引入GC。

總結(jié)

碳網(wǎng)支撐的薄膜固相微萃取技術(shù)TF-SPME的發(fā)展擴(kuò)大了無溶劑微萃取技術(shù)的領(lǐng)域，已被用于從各種基質(zhì)中提取揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物，所獲得的結(jié)果與傳統(tǒng)的提取方法（如LLE）相當(dāng)。與SPME相比，該技術(shù)的較大的吸附相表面積和體積，以及較寬的極性范圍能夠?qū)崿F(xiàn)快速萃取并提高分析物回收率。TF-SPME涂層堅(jiān)固加上平面的膜狀設(shè)計(jì)使其適用于環(huán)境現(xiàn)場采樣，以及樣品表面或皮膚的直接采樣。TF-SPME的使用方式有很多種，尤其是與GERSTEL Twister結(jié)合使用時(shí)，可以達(dá)到的萃取效果。