本
文
摘
要
关于农残检测前处理方法中使用什么提取方法的，大家用的方法较多，先大致的简单归纳为下表：
下面就本人用过的几种前处理方法，谈谈个人的理解：
第一部分：固体、半固体样品的提取方法
1.索氏提取法（自动索式提取）
索氏提取法是一种经典萃取方法，在当前农药残留分析的样品制备中仍有着广泛的应用（图1）。美国环保署（EPA）将其作为萃取有机物的标准方法之一（EPA3540C）；国标方法中也用使用索式提取法作为提取方法。由于是经典的提取方法，其它样品制备方法一般都与其对比，用于评估方法的提取效率。
索氏提取方法的主要优点：
不需要使用特殊的仪器设备、且操作方法简单易行，很多实验室都可以得以实现、使用成本较低。主要的缺点是溶剂消耗量大、耗时也较长、需冷凝水等。
索氏提取方法注意事项：
索氏提取中玻璃材质的脂肪提取器是比较容易损坏的玻璃器皿之一，尤其是提取器外壁的虹吸回流管很容易破损，在实验操作中应小心谨慎一些；决定索氏提取效率的因素除了提取溶剂之外，还有就是提取溶剂的回流次数（在某种程度上可以说是提取时间），一般实验室中使用的水浴锅温度分布不是很均匀、提取用的圆底烧瓶的瓶壁厚薄不一均会造成的回流速率的差异；
一般在实验中水浴的温度不能过高以防止暴沸造成目标物的损失；在索氏提取中，装样品一般都是用滤纸筒，不宜使用金属的筛筒（这会造成部分农药目标物的分解，如Fe可能会造成某些有机氯农药分解）。
此外，应注意滤纸筒在装样之后与提取器的匹配，尤其须注意纸筒不能堵塞虹吸回流管。
实验中所使用的索氏提取器不宜过大，否则溶剂蒸气到达提取器之前由于环境空气的冷凝作用而减少（特别是冬天等环境温度较低的时候），从而减缓了提取效率，使得提取耗时过长。由于索氏提取是一个相对开放的提取体系，因此在提取操作中还应注意防止产生污染；实验操作中最好将冷凝管顶端进行覆盖。
索氏提取管的清洗，一般可以用铬酸洗液进行清洗，去离子水（可以在使用前多准备一些用正己烷萃取一下备用）在清洗干净、烘干或者风干
索氏提取中还有一种自动索氏提取法（ Automated Soxhlet Extraction Method），EPA3541也有标准方法。相比与索氏提取，自动索氏提取法具有提取时间较快、操作自动化、溶剂可以回收等有点。由于该方法本人没有使用过，因为只能根据资料简单陈述这些。
2.振荡提取和组织捣碎法（匀浆法）
振荡提取和组织捣碎法（匀浆法），这两种提取方法相对更为简单，一般对植物样品、食品，尤其是含水量较高的新鲜样品，如蔬菜、水果等使用时较为方便简单。这两种方法也不需要特设的设备，普通的振荡器，离心机、匀浆机等均可使用。
这两种在很多农药残留分析的标准方法中均有使用。在这两中方法中，一般使用的提取溶剂以极性溶剂居多，标准方法中以使用乙腈居多。
由于这些样品中含水量一般都较高的，如果使用单一的非极性溶剂提取，由于疏水性强，浸润或渗透样品的能力有限，会造成提取效果的降低。
振荡法和和组织捣碎法（匀浆法）以及后面提到的超声提取、微波提取等方法中，还有一个重要前处理步骤，即固液分离。实现这个步骤可以用过滤（抽滤）和离心等操作进行。过滤可以用简单的滤纸进行，也可以用助滤剂（如Celite 545）进行抽滤。如果使用离心分离时，应注意防止容器的破碎。
在这两种提取方法中，为了避免液体转移产生的损失，一般都是直接从提取液中抽取部分液体用以后续的操作。
3.超声波提取法
超声波提取具有不需要加热、操作简单、节省时间和提取效率高等优点，目前在农药残留分析的样品前处理中也有广泛的应用，如EPA3550方法。
超声波提取一般有利用超声波清洗器提取的，也有专门针式提取器（如超声波细胞破碎仪）。无论是哪种提取设备，都是利用了超声波的“空化”作用。超声波提取的特点很明显，不需要加热，这个尤其适用于热不稳定性目标物的提取。
目前实验室使用较多的还是超声波清洗器作为提取仪器。
一般在超声波提取之前应该将待提取样品用提取溶剂浸泡一段时间，使之相互充分的接触、渗透。在超声波提取中，最好都是使用混合提取溶剂，分步骤提取，以提高目标物的提取效率。超声波提取法对玻璃容器也有一定的要求，如果玻璃容器的质地不好，有裂隙等，在提取过程中很容易破裂，因此在选择玻璃器皿时应特别注意。
有机溶剂在使用超声波提取时，挥发性会增强，所以要注意提取容器不能密闭，应有一定的空间。
使用超声波清洗器进行提取，需注意在整个超声容器中超声波场的分布是不均匀的，类似在波场的分布中有死角，这会使得部分样品的提取效率显著下降，从而导致重现性较差。
超声波提取所需要的溶剂量较大，一般都是分步提取、过滤。虽然操作简单但是操作的劳动强度较大，而且需要进行过滤等步骤将提取溶剂与样品分离。
4.超临界流体萃取法
超临界流体萃取具有耗时短、消耗有机溶剂少等优点，所以在农药残留分析样品前处理中，特别在食品及中草药有效成分等天然药物成分的提取中有较多的应用；早期超临界流体萃取色谱仪（如吉尔森的，如果操作的时候没有说明书是不行的）用于萃取时所需要设置的条件等都较多。如需要二氧化碳、低温冷却设备（乙二醇冷却剂）、加入改性剂（提高极性化合物的溶解度）、压力设置、收集溶剂等等。
现在的超临界流体萃取仪器（如美国ASI）有了很大的改进，仪器的性能、功能、体积等都有了较大的改进。由于需要使用特殊的设备和耗材，目前国内用SFE分析农药残留的文献还是相对其他方法较少。
超临界流体萃取最大的优点是有机溶剂的使用（基本不用或者极少使用），而且很容易实现对一些大分子化合物、热敏性和化学不稳定性物质的提取。当然设备成本是很多实验室必须考虑的问题。
5.加速溶剂提取法
加速溶剂提取法被美国环保署选定为标准方法（EPA3545）。加速溶剂提取很容易实现自动化（顺序提取），目前，在对土壤和生物样品中农药残留分析的前处理上都有应用。
虽然加速溶剂提取相比索氏提取和超声波提取等方法，消耗溶剂较少、自动化程度高、操作相对简便，但加速溶剂萃取最大的问题就是分析成本，即仪器和耗材相对较贵（特别是滤膜，一次性的），一般的实验室难以承受。
加速溶剂提取的效率较高，但是一般的共提物也相对较多，这样会影响后续的净化操作。目前，已经有在线净化的报道（如在戴安公司的网站上就有相关的净化资料），即在样品的下面装入净化所需的吸附剂，达到提取-净化的目的。但是，对不同的样品和农残目标物的检测，具体的方法需有多次实验确定。
ASE自动化程度高、操作简单，参数的设置也较为容易，而且在后续操作中自动过滤，这大大减轻了实验者的劳动强度，也避免了目标物的损失。ASE在提取水分含量较高的样品时，不能用无水硫酸钠脱水（主要是防止结块，堵塞管路）。对于样品量的要求，应该结合各个体积大小的萃取池装填样品，不能装填过多或者过于紧密，否则会影响萃取的效率。同样，由于是高温提取，对于一些容易热解的目标物是不太适宜的。
此外，加速溶剂提取装置还是很好的研究亚临界水萃取的仪器。
6 微波萃取法
微波萃取就是通过分子极化和离子导电两个效应对物质直接加热，且加热均匀（目前的理论有微波热效应和非热效应的，具体就不在此讨论了）。
根据微波的作用原理，微波萃取需要极性溶剂，但是一般都是混合溶剂提取。国内微波萃取的文献也相对较多一些，也能从某种程度上说明这种方法的适用性。微波萃取主要有两种方式：敞开式（图5）和密闭式。
一般的家用微波炉，其微波的发生都是脉冲形式的，如果从实验现象来看的话，就是在微波断开时的瞬间溶剂会有强烈的暴沸现象产生。家用微波炉的炉腔中微波场的分布是不均匀的（通过转动盘来克服这个问题）。
关于能否用改装的家用微波炉进行微波萃取实验，这个问题也是讨论较多的。
个人认为可行性可以暂且不讨论，可以先从敞开微波萃取实验本身来看：
首先，在使用微波萃取时，应该有搅拌装置，最好是使用磁力搅拌器，一则使得提取溶剂在最快的时间内达到温度平衡，避免由于微波场分布不均匀带来的弊端；二则搅拌对提取的效率也有一定的提高。
其次，对于实验来说，需要较为精确的温度控制系统，这是一个难点，因为目前的测温方法（热电偶、热电阻、光纤、红外等）在这种微波萃取方式中的应用都有其局限性；就是说，提取器中溶剂的实际温度很难及时的表观和控制。从这两点来看，如果要改装的话，还是很麻烦的。
在使用非脉冲微波萃取时，暴沸现象就可以避免了，主要是微波的连续供给，不会形成一个极大脉冲。
微波萃取还有一个问题就是微波分解，因为微波不仅对溶剂而且对目标物本身也有作用；但是在实际使用中，只要微波的功率设置合理，其分解目标物的影响是在可接受范围内的。微波提取的效率需通过微波的功率、萃取的溶剂比例、萃取时间、萃取温度等来进行优化。
由于是高压、高温条件，密闭微波萃取装置在萃取效率，萃取时间、消耗溶剂等方面比常压微波萃取更胜一筹，由于萃取的环境是高压、温度也是较高的，有点类似加速溶剂萃取的作用；故此，提取的效率、提取的时间和消耗的溶剂都由于常压萃取。
但是，密闭微波萃取的令人困扰的问题就是控温的问题，也引出了安全问题。由于不是每个萃取罐都是有温度或压力控制的（不知道目前有没有产品有相关的功能），当每个萃取罐中的样品组分有所差异时，可能对温度或压力产生一定的变化。
由于是微波萃取的温度相对较高，所以对目标物而言，热不稳定性农药是不适用的；敞开式微波萃取实验的操作有些类似超声波萃取，可以分步萃取，也需要借助过滤等方式实现液固分离；微波萃取的提取效率较高，而且对样品，如植物中色素的共提现象要小一些，这样能使净化稍微容易一些。
相对而言，敞开式微波萃取在处理样品量的方面比密闭萃取要稍逊一些。一般常压微波萃取一次只能萃取一个样品，并需要冷凝水冷却提取溶剂，而密闭微波萃取可以多个样品同时萃取。目前国内的微波仪器就有微波消解、萃取一体的产品。
7 基质固相分散技术
基质固相分散技术：MATRIX SOLID-PHASE DISPERSION（MSPD）是将样品（固态或者液态）直接与适合反相键合硅胶（如C18、C8等）一起混合和研磨（现在已经扩大到其他材料了，如硅藻土等），使样品本均匀分数于固体相颗粒表面制成半固体装柱，然后采用类似SPE的操作进行洗涤和洗脱。
其优点如下：
依靠填料颗粒的机械剪切力和C18等填料的去杂作用，是样品匀浆和提取在同一过程中完成，不需要溶剂和除杂步骤；
C18等能够破坏脂质的细胞膜，使细胞成分释放并在填料中重新分布；
样品基质和待测组分均匀分布在填料中，样品的各种成分按照相似相溶规律在填料表面的键合相中依极性高低进行溶解和分布；
组分的保留与填料、样品基质和溶剂有关。
MSPD样品处理速度快，溶剂用量少，同时样品量也少，因此要求检测方法（仪器）具有较高的灵敏度。
常用的检测方法有：酱油中氯丙醇的测定、苹果汁中农药多组分测定、持久性化合物（多氯联苯）等的提取测定等等。
第二部分：水样的提取方法
1 液液萃取法
液液萃取法是根据目标物农药分子在水中和有机相中的分配定律，利用有机溶剂对水样品进行提取农药残留的一种方法。大部分农药的正辛醇-水分配系数(Kow)都较大，也就是脂溶性或疏水性较强，利用液液萃取能很好的萃取水样中的农残目标物。液液萃取是经典的提取方法，也是很多的方法与之相比的标准。
液液萃取一般在分液漏斗中进行，分液漏斗的活塞最好是聚四氟乙烯的，这样可以避免玻璃活塞上所涂的润滑剂溶解在有机溶剂中对分析结果造成必要的的影响。
一般的液液萃取都是分步萃取的，在水样中加入一些盐类物质（如氯化钠、硫酸钠等）或调节水样的pH值，能降低目标物在水中的溶解度，从而提高萃取萃取的效率。一般的非极性强的目标物分子可以用石油醚、正己烷、环己烷、正辛烷等溶剂进行提取；中等极性目标物可以用二氯甲烷等溶剂进行提取；对于一些强极性、强水溶性的农药（某些有机磷农药如甲胺磷和某些氨基甲酸酯类农药），一般液液萃取是很难达到理想的效果。液液萃取操作时要注意将过量的气体排出。
液液萃取虽然对大部分的农药目标物提取效率较高，操作也较为简单，在一般的实验室都能实现，但是其缺点是消耗溶剂量较大，实验者操作的劳动强度较大。
液液萃取的劳动强度想必用过人都比较清楚，如果是手动振荡的话，强度还是比较大的；目前我们实验室中使用了自动的机械摇床，将分液漏斗密封后平放在摇床上，然后设定一个振荡的时间即可。
对于一些萃取溶剂比样品密度大的实验，可以参考（图6）的设计。
关于液液萃取，EPA方法中有一个连续液液萃取的方法（EPA3520），但是本人没有使用过，如果大家有需要的可以参考一下该标准方法。
2 固相萃取法
固相萃取法（solid phase extraction SPE）是指农药目标物分子通过被吸附剂的吸附作用而保留在吸附剂上，然后用一定的溶剂将其洗脱下来的过程。固相萃取法同样也可以用于固体/半固体样品制备中的净化过程。
固相萃取法根据吸附剂制备的方式可分为固相柱萃取和固相膜萃取，虽然两种方法略有不同，但是大致是相当的。
目前，商品化的固相萃取小柱种类较多，如常用于水样中农药残留萃取的吸附剂通常为键合硅胶柱（如LC-C18、LC-C8）、萃取极性农药如有机磷中的草甘膦的离子交换柱等，此外，还有一些文献报道的吸附剂，如纳米碳、活性炭、XAD-2等材料做反相吸附剂；正相吸附剂如弗罗里硅土等。虽然国内用于SPE为前处理的农残检测文献很多，但是固相萃取法目前国内的相关标准方法较少（SL 392-2007固相萃取气相色谱/质谱分析法（GC/MS）测定水中半挥发性有机污染物），所以如何建立固相萃取方法至关重要。要建立固相萃取方法，主要从这几个方面考虑：吸附剂的负载量（吸附容量）、穿透体积、淋洗曲线等。
负载量是指单位质量的吸附剂所能吸附的最大目标物的总质量。一般来说，吸附剂的负载量越大，能吸附的目标物总质量也越高。在进行负载量实验时，可以将空白水样中的目标物浓度配制的较高些，然后用液液萃取法分体积测定流过吸附剂后的水样中的目标物含量。由于水样中的目标物农药残留一般浓度都是较低的，所以负载量一般不会有什么大的问题。
穿透体积是指随着水样的不断加入，吸附在吸附剂上的目标物分子被水样洗脱下来时的水样体积，即对某种吸附剂，能最大允许流过的水样体积。从某种角度上说，这是衡量吸附剂富集倍数的一个参数。穿透体积的确定是很重要的。一般可以配制农药目标物分子较低浓度的水样（避免超过吸附剂的负载量），然后将水样流过吸附剂，分体积接收水样然后用液液萃取法测定目标物农药的含量。在此操作中，一般开始的体积可以大一些（如100mL接收一次），到后来接收的体积要小一些（如50mL接收一次）。这样就可以绘制一条穿透曲线。也可以这样的初步确定穿透体积，即先根据实验设计预先估计一个水样体积的值V，然后直接接收该数值之后的水样进行萃取来确定穿透体积。
淋洗曲线是指萃取富集结束之后，使用某种溶剂将所吸附的目标物能完全洗脱下来所用溶剂的最小体积，包含洗脱溶剂的选择和体积。对于不同的洗脱溶剂，所需要的淋洗体积略有差别。一般淋洗体积的确定需要对高低浓度，及吸附剂上所吸附的高低含量的目标物都进行实验测定（在某些情况下，吸附剂上目标物的吸附量较大时，可能对淋洗溶剂体积要求不同）。一般的操作是分体积接收淋洗溶剂，然后分别浓缩后用相应的仪器分析，这样也可以绘制一条淋洗曲线。
以上三个实验都是可以利用空白水样添加农药目标物标准溶液完成的；但是当分析脂溶性强的目标物时，如有机氯农药，一般的标准工作溶液都是使用的正己烷、异辛烷等溶剂配制的，如果直接将其溶解在空白水样中，这样会对结果造成失真，因为溶解到水中的目标物是不完全的。所以这时需要转化溶剂，如转换为丙酮、甲醇等溶剂体系的。一般含有目标物空白添加的水样应该即配即用，时间长了水中的目标物也会析出，对实验结果造成影响。如果能获得目标物农药的原药，则可以直接用其配制饱和水溶液，不过需注意原药可能带来的污染。
固相萃取的实验条件，如流速（压力）、水样的pH、水样中其他成分的含量等对萃取的效果不一定都会有影响，这个应该结合实验确定。如流速，当使用C18固相萃取膜萃取水中的有机氯农药时，流速的影响是可以忽略的；而当水中含有适量的甲醇时，吸附效率能有所提高。
固相萃取的水样根据实际情况决定是否需要预处理：如果水样中有悬浮物、颗粒较大的杂质等，在萃取之前，应该先用玻璃纤维滤膜进行过滤（孔径大小最好与萃取装置的筛板一致），否则容易堵塞筛板或萃取膜，对萃取造成影响。进行固相萃取之前，应该先用甲醇和空白试剂水先后对吸附剂进行活化，然后在试剂水未接触空气之前加入水样。在萃取过程中务必不能使吸附剂接触空气，这样对实验结果有较大的影响；当萃取结束之后，应该最大程度的抽干吸附剂中的水分，然后用洗脱溶剂进行淋洗目标物。在实际的操作中，无论是萃取膜或萃取柱，要完全排除其中的水分是不太可能的，这使可以加入少量的丙酮，并与淋洗液一并接收。
在实际的使用中，有个问题一般大家较为关心，就是萃取膜或小柱是否可以重复使用？
个人的看法是在方法研究时结合样品的特点是可以重复使用的。如一般水的萃取；但是针对品检测任务，尽量不要重复使用。此外，用固相萃取时应该使用缓冲瓶或者类似的装置，可以较为方便的控制压力。
固相膜和柱萃取的比较，一般膜萃取的时间较短、水样通量较大。但是萃取膜的种类和价格相比于萃取柱来说，种类可能没有萃取小柱丰富，价格可能更高一些。这种情况不知目前是否还是这样。
固相萃取的确是一种不错的前处理方法，相比液液萃取，溶剂消耗、萃取时间等均有一定的优势。但是还是老问题，就是成本需要酌情考虑的。如果国产成熟的话，价格可能就会下降。
固相萃取一般可以分为固相膜萃取和柱萃取，目前使用较多的是固相柱萃取，商品化的各种（自动）固相萃取仪器也有（7）。一般固相小柱萃取可以多个一次进行，如果是手动的话，操作需要熟练一些。固相柱萃取装置也可以用实验的器皿和小柱自己进行组装（可以参考EPA525.2方法提供的装置图，图8）；固相膜萃取可以用实验室的溶剂过滤器进行萃取（如图9所示），目前有一些商品化的固相膜萃取装置，有些是将多个类似溶剂过滤器的装置组合一下在实验时同时使用；有些是类似固相柱萃取仪那样的设计（图10），个人认为这种装置更为合理一些。
3 固相萃微取技术
固相萃微取技术（solid phase micro-extraction SPME）是一种较为新型的样品制备技术，在某种程度上可以说是固相萃取的一种（图11）。固相微萃取不是将样品中的目标化合物全部提取出来，而是通过目标化合物在样品和固相涂层之间的平衡来达到分离的目的。固相微萃取是一种简便无溶剂的样品提取和浓缩技术，其操作简单、快速及所需的样品量少。目前已经许多报导用固相微萃取测定农药残留。
固相微萃取的关键是吸附材料，目前已有的吸附材料有：聚二甲基硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚乙二醇-二乙烯基苯及文献报导的聚二甲基硅氧烷-聚乙烯醇、多孔聚丙烯膜的空管纤维涂层等。
在SPME中，实验的决定因素较多，如吸附材料的类型、提取时间、样品的基体、解吸温度/时间、样品中的离子/溶剂含量等等。
一、首先萃取材料是一个关键的因素，种类的选择可以根据现有的进行选择，但是厚度需要进行优化，太薄的话，吸附量太小，达不到灵敏度；太厚话，所需要达到平衡的时间较长，延长了分析时间。
二、萃取的水样条件，这包括，水样的pH值、溶剂/离子种类、是否搅拌、水样基体组成、水样的温度等；这些条件都会影响到萃取的效率。
三、解吸的温度，温度太低，是解吸不完全或者延长解吸时间，对后续分析不利；解吸温度过高，对萃取材料的稳定性有影响。
SPME的优点是显而易见的，无需溶剂、操作简单、快速等，而且其成本相对于固相萃取来说是低了很多，一般吸附材料可以重复使用多次。但由于固相微萃取是一种不完全提取的方法，必然尤其自身的缺点，可以用于半定量分析；在一般的定量分析的时候，最好是使用内标法，比便于精确定量。
固相微萃取还有一些其他的使用方法，最常见吹扫捕集，这种方法与色谱联用，可以很方便的测定水中的半/挥发性物质，如苯系物、卤代烃类等。
三 总结
目前在一些文献中比较几种不同提取方法是用的空白样品加标回收的方法，个人认为这是不可靠的：主要是实际样品中的农药残留目标物与添加的目标物，在与样品基质结合的状态是不同的；而添加回收对于每一种前处理方法都是差不多的（如果用显著性检验的）。
我想可以用这样的方法来大致的判断几种提取方法的提取效率：取等份的含有待测目标物的样品，分别用各个提取方法的最优化的条件进行提取，然后用相同的后续处理方法进行处理，这样应该是比较一致的。
在实验中该选择哪种提取方法？
如果是生产样品，需按照标准方法进行处理的，那就没有选择了；如果是科研样品需要处理的，则可以进行选择，一般首先是结合自己的实验室条件进行选择，就是在能利用现有仪器的前提下尽量不用新的添置。其次是根据不同的样品进行选择，如新鲜水果、蔬菜等样品，用匀浆法就完全可以。
如发表文章可以使用一些较为新颖的方法。
作者：我在故我思
