薄膜固相微萃取 TF-SPME

薄膜固相微萃取(Thin Film SPME)，简称TF-SPME。是SPME的发明者拿大皇家科学院院士以及滑铁卢大学的Janusz Pawliszyn教授开发的新萃取工具，通过将吸附相（萃取层）涂在碳网片上而实现的。

此技术与SPME，SBSE一样，是一种绿色无溶剂的萃取浓缩技术，适用于分析痕量挥发性有机化合物（VOCs，SVOCs）。通过增加TF-SPME的吸附相的表面积和体积，获得了对极性化合物和易挥发性有机化合物VVOCs更好的萃取表现，并且有萃取时间短的优势。

现有PDMS/DVB、PDMS/Carboxen、HLB/PDMS多种吸附相。可以单独使用，或是与SBSE同时使用。适用于食品、饮料、香精香料、环境检测等行业。其薄膜的设计更适合接触性采样，如皮肤和材料表面。

 TF-SPME可用于顶空或是浸入式的萃取

TF-SPME的优势

TF-SPME的大表面积提高了采样效率，并且有助于减少达到平衡所需的时间。TF-SPME膜的表面积比100 µm的SPME纤维的表面积增加了20 倍。对几种多环芳烃 (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）。

各种吸附萃取装置的萃取相表面积和体积一览

TF-SPME的涂层

与传统的固相微萃取一样，TF-SPME可提供多种不同的吸附相，以涵盖广泛的化合物极性区间如：

• CAR/PDMS （最适用于易挥发性有机化合物 (VVOCs)）

• DVB/PDMS（涵盖挥发性和半挥发性有机化合物 (VOCs 和 SVOCs)）

• HLB/PDMS（覆盖范围最广，适合 VVOCs、VOCs 和 SVOCs）

对TF-SPME的热脱附（热解吸）

TF-SPME采样和分析流程

TF-SPME应用

TF-SPME已成功用于各种应用，包括环境、水、食品饮料、香精香料、异味分析和材料排放。通过提高各种挥发性和半挥发性化合物的检测限并缩短提取时间，TF-SPME可以满足这些行业对质量控制和研发的严格要求。

环境/水

TF-SPME技术特别适用于环境基质的现场/现场采样，尤其是水系统。TF-SPME可以对环境样品进行快速现场采样，并且避免在收集、运输和储存过程中分析物的损失和降解。除了使用台式GC-MS分析外，通常还可以使用便携式GC-MS进行分析。TF-SPME 已成功用作被动采样器，用于不同水系统中的现场水质测试，以确定多环芳烃（Bragg 等人，2006；Qin 等人，2008）和工业影响水，以确定甲苯等污染物、乙苯和二甲苯（Grandy, J. J., Boyaci, E., & Pawliszyn, J., 2016）。格兰迪等人（2018 年）使用HLB/PDMS涂层现场萃取私人热水浴缸中的氯化分析物。HLB/PDMS 涂层的也应用于采出水 (PW)，这是水力压裂的主要废物副产品。

食品、风味、香精香料、饮品

食品和饮料产品的质量、真实性和安全性需要时刻把关。而这些产品的香气和风味特征对于客户接受度极为重要，通过对异味成分的识别有助于查明产品缺陷。TF-SPME以及与TF-SPME和Twister的联合萃取已被用于分析各种不同的食品和饮料基质，与单独的SPME或SBSE相比，它们对各类化合物的响应得到改善。直接浸没模式下，带DVB/PDMS涂层的TF-SPME能够从包括葡萄酒、咖啡和苏打水在内的许多饮料中高效提取重要的挥发性芳香化合物。传统SPME和TF-SPME （DVB/PDMS) 用于提取白葡萄酒（长相思/琼瑶浆混合物）的比较显示，TF-SPME对所有已识别化合物的响应明显更高。

使用 SPME（上）和TF-SPME（下）对长相思/琼瑶浆混合酒的总离子色谱图和已鉴定化合物的堆叠视图。（GERSTEL应用文献200）

异味分析

分析材料和消费品的任务之一是评估和识别异味。材料中的异味可能是制造商面临的主要问题，因为它们会导致消费者投诉和品牌受损。造成这些异味的化合物通常以痕量存在，但由于气味阈值低，鼻子仍然可以检测到，这使得它们在复杂基质中的识别变得复杂。GERSTEL应用文献 218使用气相色谱嗅闻技术GC-O-MS和TF-SPME进行样品萃取和鉴定纸制品中异味化合物。这项技术能够将三甲胺鉴定为导致纸制品中检测到的令人不快的鱼腥味的主要化合物之一。

使用单独和组合萃取技术TF-SPME和SBSE-TD-GC-MS测定威士忌中香气化合物的结果比较。

TF-SPME结合SBSE，强强联手

将TF-SPME和SBSE技术同时使用，可互补覆盖不同极性的化合物，大大提高萃取效率。对于液体样品，用Twister来搅拌并萃取，同时将TF-SPME浸入样品平行萃取。然后，将这两个装置装入同一个热脱附管中一起热解吸。与单独的每种技术相比，Twister和TF-SPME的组合的萃取效率高，覆盖了广泛极性范围的大量挥发性化合物（log Kow 从-0.26 到 4.83）。 

Twister和TF-SPME联合萃取、GERSTEL 热脱附装置 (TDU) 热脱附和大体积冷进样系统 (CIS) 完成热进样，将分析物引入GC。

 总结

碳网支撑的薄膜固相微萃取技术TF-SPME的发展扩大了无溶剂微萃取技术的领域，已被用于从各种基质中提取挥发性和半挥发性化合物，所获得的结果与传统的提取方法（如 LLE）相当。与SPME相比，该技术的较大的吸附相表面积和体积，以及较宽的极性范围能够实现快速萃取并提高分析物回收率。TF-SPME涂层坚固加上平面的膜状设计使其适用于环境现场采样，以及样品表面或皮肤的直接采样。TF-SPME的使用方式有很多种，尤其是与GERSTEL Twister结合使用时，可以达到最佳的萃取效果。