专利名称：微波辅助无溶剂固相顶空提取装置及其提取方法
技术领域：
本发明涉及对复杂样品中组分的分离分析领域，特别涉及固体样品中挥发性组分分离分析的前处理装置及方法。
背景技术：
对于复杂样品中组分的分离分析，样品前处理特别是有效成分的提取是非常关键的步骤。目前常采用溶剂提取法如水蒸汽提取、索氏提取等，利用组分在溶剂中的溶解能力和/或组分在溶剂与基质中的分配能力实现提取。在提取过程中，由于溶剂的溶解和分配饱和性，为实现样品中组分的最大程度的提取，常需使用大量的有机溶剂。溶剂的大量使用造成较大的环境污染和资源浪费。另外，溶剂提取法还存在提取用时长，通常样品提取和前处理的用时占去整个分析用时的一半以上，提取选择性差，一些组分在提取过程中易产生分解、反应等化学变化，提取溶剂及共提物的存在对待测组分的后续分离分析产生干扰等不足。微波能是一种电磁波辐射，能透入样品内部，样品整体被加热，具有均勻加热，无温度梯度的特点。微波加热是基于样品和/或溶剂中的偶极分子在微波能的作用下产生偶极涡流、离子传导和高频率摩擦等作用，在短时间内产生大量的热量。由于微波加热具有快速、高效、节能、均勻加热等特点，目前已广泛应用于生产、生活、科学研究等领域。微波辅助提取是微波能在样品前处理中的重要应用之一，是一种萃取用时短、提取率高、安全、快速、高效的清洁提取技术。微波辅助提取在中药材、土壤、食品等复杂样品中的挥发性成分提取中已有大量的研究和应用报道。现有的微波辅助提取需用到大量的溶剂，与溶剂提取法类似，同样存在环境污染、溶剂和共提物对待测组分后续的分离分析产生干扰、提取过程中待测组分可能产生化学变化等不足。微波辅助无溶剂提取是在微波辅助提取基础上发展而来的一种新型的提取方法， 利用微波加热使待测组分转化为气态从而从基质中分离的原理实现提取，具有安全、快速、 高效、无污染等特点。微波辅助无溶剂提取无需使用有机溶剂，是一种环保节能的提取方法，特别适用于样品中挥发性和半挥发性组分的提取。样品中难挥发性组分难以转化为气态，故不被提取出来，因此待测组分后续的分离分析干扰少。另外，微波辅助无溶剂提取是一种顶空提取技术，相当于使用空气为提取剂。与溶剂提取法中的溶剂相类似，空气同样存在着分配饱和现象。且随着气态挥发性组分从提取体系中的不断溢出，提取体系中的空气也同时被携带离开体系，即提取体系中空气随着微波提取过程的进行越来越少，影响了后续组分的提取，特别是高沸点组分的提取。为了能最大程度的提取样品中的挥发性和半挥发性组分，特别是高沸点组分，需不断更新新鲜的空气，起到类似于索氏提取中溶剂更新的效果，而现有的提取装置均不能满足这一点。针对上述不足，需探索一种微波辅助无溶剂固相顶空提取装置及提取方法，使其可不断更新提取体系中的提取剂(空气)，高效、快速地提取样品中的挥发性和半挥发性组分，特别是高沸点组分，同时避免复杂样品中其它共存组分的干扰。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种微波辅助无溶剂固相顶空提取装置及其提取方法，达到可不断更新提取体系中的空气并高效、快速地提取样品中的挥发性和半挥发性组分的目的。本发明的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，包括微波加热装置和设置于微波加热装置内的提取容器，所述提取容器上分别连通设置有输入管路和输出管路，输入管路前端设置有计量输入泵。进一步，所述输入管路和输出管路均由耐高温聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成；
进一步，所述输出管路的入口位置高于输入管路的出口位置； 进一步，所述计量输入泵为注射式计量输入泵。本发明还提供一种利用上述微波辅助无溶剂固相顶空提取装置提取固体样品中挥发性组分的方法，该方法是根据样品组分吸收微波性能的情况，可选择地向提取容器中加入羰基铁粉、石墨粉和活性炭粉中的一种或几种的混合物作为微波助剂，若样品本身含有水分或待测组分有极性，则可不加入任何微波助剂。本发明的有益效果本发明的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置利用微波加热， 同时通过计量输入泵可不断更新提取容器中的空气，无需使用有机溶剂即可快速地进行最大程度的提取，节约资源，不污染环境，使用该装置对固体样品中的挥发性和半挥发性组分进行提取时，根据样品组分吸收微波性能的情况，可选择地向提取容器中加入微波助剂，方便灵活，该装置提取获得的气态提取物可冷凝后获得挥发油再进行相关分离分析，亦可直接连接到气相分析仪器中进行分离分析，如气相色谱仪、质谱、离子淌度谱等。该方法可用于如新鲜植物、土壤、中药材、石膏、板材、建材等复杂样品中的挥发性、半挥发性组分的提取。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。图1为本发明的结构示意图2为中药材莪术经本发明提取后挥发性组分的气相色谱分离分析谱图。
具体实施例方式图1为本发明的结构示意图，图2为中药材莪术经本发明提取后挥发性组分的气相色谱分离分析谱图，如图所示本实施例的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，包括微波加热装置1和设置于微波加热装置1内的提取容器2，所述提取容器2上分别连通设置有输入管路3和输出管路4，输入管路3前端设置有计量输入泵5，利用微波加热使固体样品中的挥发和半挥发性组分气化，同时通过计量输入泵可不断更新提取容器中的空气，无需使用有机溶剂即可快速地进行最大程度的提取，节约资源，不污染环境。本实施例中，所述输入管路3和输出管路4均由聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成，耐高温性能好。本实施例中，所述输出管路4的入口位置高于输入管路3的出口位置，有利于提取剂(空气)在样品瓶中的均勻分布，以最大程度的携带走经微波气化后的气态组分。本实施例中，所述计量输入泵5为注射式计量输入泵，实施成本较低，且注射式输入泵上设有体积刻度，易于定量控制更新的空气量。利用上述微波辅助无溶剂固相顶空提取装置提取固体样品中挥发性组分的方法， 根据样品组分吸收微波性能的情况，可选择地向提取容器2中加入羰基铁粉作为微波助剂，若样品本身含有水分或待测组分有极性，则可不加入任何微波助剂，采用微波助剂有利于最大程度的提取。当然，采用羰基铁粉、石墨粉和活性炭粉中的一种或几种的混合物均能实现本发明的目的。使用上述微波辅助无溶剂固相顶空提取装置及提取方法对中药材莪术进行提取后气相色谱分析
微波提取将中药材莪术剪碎成细颗粒状，称取3. Og,置于50mL锥形瓶中，连接好微波辅助无溶剂固相顶空装置中，设定微波功率为800W，开启微波加热装置，加热％iin，提取剂注射泵注入空气2mL。将提取到的莪术中药材的挥发性组分经六通阀进样，直接进行气相色谱分离分析。GC分析气相色谱仪，配有氢火焰离子化检测器(FID)，色谱柱为AC-5弹性石英毛细管柱(30mX320ym，0. 25μπι，SGE ),冊-2000色谱工作站。柱温起始温度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检测器250 °C ；载气为高纯氮(纯度彡99. 999%)，流速1. 5mL/min, 不分流。测定结果如图2所示莪术是姜黄科植物蓬莪术、广西莪术和温郁金的干燥根茎， 其主要成分为倍半萜类和倍半萜烯类化合物，包括莪术醇、莪术二酮、吉马酮、α -菔烯、
菔烯、榄香烯等，具有抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗炎、治疗癫痫等作用，临床应用广泛。采用微波辅助无溶剂固相顶空提取后的气态挥发性组分直接进行毛细管气相色谱分离分析，出峰数超过50个，所得结果说明莪术中所含挥发性组分较多，低、中、高沸点组分均能良好出峰。本发明中的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置不局限于对固体基质中的挥发性、 半挥发性组分的提取分离，也可用于水体、血液等湿样中挥发性、半挥发性组分的提取分最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，其特征在于包括微波加热装置(1)和设置于微波加热装置(1)内的提取容器(2)，所述提取容器(2)上分别连通设置有输入管路 (3 )和输出管路(4 )，输入管路(3 )前端设置有计量输入泵(5 )。
2.根据权利要求1所述的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，其特征在于所述输入管路(3)和输出管路(4)均由耐高温聚四氟乙烯、聚醚醚酮或聚偏氟乙烯制成。
3.根据权利要求1或2所述的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，其特征在于所述输出管路(4)的入口位置高于输入管路(3)的出口位置。
4.根据权利要求1或2所述的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置，其特征在于所述计量输入泵(5)为注射式计量输入泵。
5.一种使用权利要求1-4任意一条所述的微波辅助无溶剂固相顶空提取装置提取固体样品中挥发性组分的方法，其特征在于根据样品组分吸收微波性能的情况，可选择地向提取容器(2)中加入羰基铁粉、石墨粉和活性炭粉中的一种或几种的混合物作为微波助剂， 若样品本身含有水分或待测组分有极性，则可不加入任何微波助剂。
全文摘要
本发明公开了一种微波辅助无溶剂固相顶空提取装置及其提取方法，该装置利用微波加热，同时通过计量输入泵可不断更新提取容器中的空气，无需使用有机溶剂即可快速地进行最大程度的提取，节约资源，不污染环境，使用该装置对固体样品中的挥发性和半挥发性组分进行提取时，根据样品组分吸收微波性能的情况，可选择地向提取容器中加入微波助剂，方便灵活，该装置提取获得的气态提取物可冷凝后获得挥发油再进行相关分离分析，也可直接连接到气相分析仪器中进行分离分析，如气相色谱仪、质谱、离子淌度谱等。该方法可用于如新鲜植物、土壤、中药材、建材等复杂样品中的挥发性、半挥发性组分的提取。
文档编号G01N30/06GK102252889SQ20111006193
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者傅小红, 吴彦蕾, 夏之宁, 陈刚, 陈华 申请人:重庆大学