固相萃取SPE
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简介
固相萃取（Solid-Phase Extraction，简称SPE）是近年发展起来一种样品预处理技术，由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来，主要用于样品的分离，纯化和富集，降低样品基质干扰，提高检测灵敏度,与传统的液液萃取法相比较可以提高分析物的回收率，更有效的将分析物与干扰组分分离，减少样品预处理过程，操作简单、省时、省力。广泛的应用在医药、食品、环境、商检、化工等领域。
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基本原理
SPE技术基于液-固相色谱理论，采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、净化，是一种包括液相和固相的物理萃取过程；也可以将其近似地看作一种简单的色谱过程。
SPE是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理。较常用的方法是使液体样品溶液通过吸附剂，保留其中被测物质，再选用适当强度溶剂冲去杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱被测物质，从而达到快速分离净化与浓缩的目的。也可选择性吸附干扰杂质，而让被测物质流出；或同时吸附杂质和被测物质，再使用合适的溶剂选择性洗脱被测物质。
固相萃取法的萃取剂是固体，其工作原理基于：水样中待测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同，使它们彼此分离。固相萃取剂是含C18或C8、腈基、氨基等基团的特殊填料。
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操作步骤
针对填料保留机理的不同（填料保留目标化合物或保留杂质），操作稍有不同。
1、填料保留目标化合物(固相萃取操作一般有四步)
活化----除去小柱内的杂质并创造一定的溶剂环境。
上样----将样品用一定的溶剂溶解，转移入柱并使组分保留在柱上。
淋洗----最大程度除去干扰物。
洗脱----用小体积的溶剂将被测物质洗脱下来并收集。
2、填料保留杂质(固相萃取操作一般有三步)
活化--除去柱子内的杂质并创造一定的溶剂环境。
上样--将样品转移入柱，此时大部分目标化合物会随样品基液流出，杂质被保留在柱上，故此步骤要开始收集。
洗脱---用小体积的溶剂将组分淋洗下来并收集，合并收集液。
此种情况多用于食品或农残分析中去除色素。
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特点
相对于传统的液液萃取法和蛋白沉淀法，固相萃取具有无可比拟的优势，具体如下：
（1）LLE（液液萃取）
优点:
无需特殊装置
缺点:
a.操作繁琐，费时
b.需要耗费大量的有机溶剂，导致高成本和对环境的污染
c.难以从水中提取高水溶性物质
（2）PPT（蛋白沉淀）
优点:
操作简单，无需特殊装置
缺点:
a.非特异性的沉淀反应可能使微量的分析物随着基质蛋白质共同沉淀而损失。
b.净化效果较弱，检测灵敏度和可靠性低。
（3）SPE（固相萃取）
优点:
a.可同时完成样品富集与净化，大大提高检测灵敏度
b.比液液萃取更快，更节省溶剂, 可自动化批量处理
c.重现性好
缺点:
a.使用进口固相萃取小柱成本较高
b.需要专业人员协助进行方法开发
QuEChERS
QuEChERS（Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe），是近年来国际上最新发展起来的一种用于农产品检测的快速样品前处理技术，由美国农业部Anastassiades 教授等于2003年开发的。
原理与高效液相色谱(HPLC)和固相萃取(SPE)相似，都是利用吸附剂填料与基质中的杂质相互作用，吸附杂质从而达到除杂净化的目的。
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简单步骤
QuEChERS 方法的步骤可以简单归纳为：
(1)样品粉碎；
(2)单一溶剂乙腈提取分离；
(3)加入MgSO4 等盐类除水；
(4)加入乙二胺-N- 丙基硅烷(PSA)等吸附剂除杂；
(5)上清液进行GC-MS、LC-MS 检测。
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优点
QuEChERS 方法有以下优势：
(1) 回收率高，对大量极性及挥发性的农药品种的回收率大于85%；
(2) 精确度和准确度高，可用内标法进行校正；
(3) 可分析的农药范围广，包括极性、非极性的农药种类均能利用此技术得到较好的回收率；
(4) 分析速度快，能在30min内完成6个样品的处理；
(5) 溶剂使用量少，污染小，价格低廉且不使用含氯化物溶剂；
(6) 操作简便，无需良好训练和较高技能便可很好地完成；
(7) 乙腈加到容器后立即密封，使其与工作人员的接触机会减少；
(8) 样品制备过程中使用很少的玻璃器皿，装置简单。
ASE加速溶剂萃取
加速溶剂萃取的方法（ASE）。该法是一种在提高温度和压力的条件下，用有机溶剂萃取的自动化方法。加速溶剂萃取或加压液体萃取( pressurized liquid extraction, PLE)是在较高的温度( 50~ 200 ℃ )和压力( 1 000~ 3 000 PSI)下用有机溶剂萃取固体或半固体的自动化方法。提高的温度能极大地减弱由范德华力、氢键、目标物分子和样品基质活性位置的偶极吸引所引起的相互作用力。液体的溶解能力远大于气体的溶解能力, 因此增加萃取池中的压力使溶剂温度高于其常压下的沸点。该方法的优点是有机溶剂用量少、快速、基质影响小、回收率高和重现性好。
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简介
复杂样品的前处理，常常是现代分析方法的薄弱环节，在以往的数年中，人们做了多种尝试以期找到一种高效、快捷的方法以取代传统的萃取法，例如，自动索氏萃取、微波消解、超声萃取和超临界萃取等。值得注意的是，以上各法无论是自动索氏萃取，还是超临界流体萃取??等，都有一个共同点，即与温度有关。
在萃取过程中，通过适当提高温度，可以获得较好的结果。例如，在自动索氏萃取中，由于萃取时是将样品浸入沸腾的溶剂之中，因此，其萃取速度和效率较常规索氏萃取法快且溶剂用量少。超临界流体萃取可通过提高萃取时的温度使其回收率得到改善。而微波萃取则是利用一种可以施加压力的容器，将溶剂加热到其沸点之上，来提高其萃取的效率。
虽然以上各法与经典的索氏法相比已有了很大的进步，但有机溶剂的用量仍然偏多，萃取时间较长，萃取效率还不够高。
上世纪末，Richter等介绍了一种全新的称之为加速溶剂萃取的方法（ASE）。该法是一种在提高温度和压力的条件下，用有机溶剂萃取的自动化方法。与前几种方法相比，其突出的优点是有机溶剂用量少、快速、回收率高。该法已被美国+HD（环保局）选定为推荐的标准方法（标准方法编号3545）。
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原理
加速溶剂萃取是在提高的温度（50~200℃）和压力（1000~3000psi或10.3~20.6MPa）下用溶剂萃取固体或半固体样品的新颖样品前处理方法。
（1）在提高的温度下萃取
提高温度使溶剂溶解待测物的容量增加。Pitzerk等报道，当温度从50℃升高至150℃后，蒽的溶解度提高了约15倍；烃类的溶解度，如正二十烷，可以增加数百倍。Sekine等报道水在有机溶剂中的溶解度随着温度的增加而增加。在低温低压下，溶剂易从“水封微孔”中被排斥出来，然而当温度升高时，由于水的溶解度的增加，则有利于这些微孔的可利用性。在提高的温度下能极大地减弱由范德华力、氢键、溶质分子和样品基体活性位置的偶极吸引力所引起的溶质与基体之间的强的相互作用力。加速了溶质分子的解析动力学过程，减小解析过程所需的活化能，降低溶剂的粘度，因而减小溶剂进入样品基体的阻滞，增加了溶剂进入样品基体的扩散，已报道温度从25 ℃增至150℃，其扩散系数大约增加2~10倍，降低溶剂和样品基体之间的表面张力，溶剂更好地浸润样品基体，有利于被萃取物与溶剂的接触。
（2）在加压下萃取
液体的沸点一般随压力的升高而提高。例如丙酮在常压下的沸点为56.3℃，而在5个大气压下，其沸点高于100℃。液体对溶质的溶解能力远大于气体对溶质的溶解能力。因此欲在提高的温度下仍保持溶剂在液态，则需增加压力。另在加压下，可将溶剂迅速加到萃取池和收集瓶。
（3）热降解
由于加速溶剂萃取是在高温下进行，因此，热降解是一个令人关注的问题。加速溶剂萃取是在高压下加热，高温的时间一般少于10min，因此，热降解不甚明显。Richter等曾试验以DDT和艾氏剂为例研究了加速溶剂萃取过程中对易降解组分的降解程度。DDT在过热状态下将裂解为DDD和DDE。艾氏剂裂解为endrin aldehyde和endrin ketone。实验结果表明，在150℃下，对加入萃取池内的DDT和艾氏剂标准进行萃取（这些组分的正常萃取温度为100℃）。萃取物用气相色谱分析，DDT的三次平均回收为103%，相对标准偏差为3.9%。艾氏剂三次平均回收为101%，相对标准偏差为2.4%。在测定DDT时未发现有DDE或DDD存在。测定艾氏剂时亦未发现有endrin aldehyde或endrin ketone的存在。试验了温度为60℃，压力为16.5MPa，氯甲烷作为溶剂时，预加入法对极易挥发的BTEX化合物（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）的回收。结果表明，四次萃取的平均回收在99.5~100%;之间，相对标准偏差为1.2~3.7%。在同样的试验条件下，戊烷的（b. p36℃）回收为90.1%，相对标准偏差为1.8%。以上实验结果可以看出，加速溶剂萃取法可用于样品中易挥发的组分的萃取。
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仪器
加速溶剂萃取仪中由溶剂瓶、泵、气路、加温炉、不锈钢萃取池和收集瓶等构成。
其工作程序如下：
第一步是手工将样品装入萃取池，放到圆盘式传送装置上，以下步骤将完全自动先后进行：圆盘传送装置将萃取池送入加热炉腔并与相对编号的收集瓶联接，泵将溶剂输送到萃取池，萃取池在加热炉被加温和加压，在设定的温度和压力下静态萃取5min，多步小量向萃取池加入清洗溶剂，萃取液自动经过滤膜进入收集瓶，用氮气吹洗萃取池和管道，萃取液全部进入收集瓶待分析。全过程仅需13~17min。溶剂瓶由4个组成，每个瓶可装入不同的溶剂，可选用不同溶剂先后萃取相同的样品，也可用同一溶剂萃取不同的样品。
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优点
与索氏提取、超声、微波、超临界和经典的分液漏斗振摇等公认的成熟方法相比，加速溶剂萃取的突出优点如下：有机溶剂用量少，10g样品一般仅需15ml溶剂；快速，完成一次萃取全过程的时间一般仅需15min；基体影响小，对不同基体可用相同的萃取条件；萃取效率高，选择性好，已进入美国EPA标准方法，标准方法编号3545；现已成熟的用溶剂萃取的方法都可用加速溶剂萃取法做，且使用方便、安全性好，自动化程度高。
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应用
尽管加速溶剂萃取是近年才发展的新技术，但由于其突出的优点，已受到分析化学界的极大关注。加速溶剂萃取已在环境、药物、食品和聚合物工业等领域得到广泛应用。特别是环境分析中，已广泛用于土壤、污泥、沉积物、大气颗粒物、粉尘、动植物组织、蔬菜和水果等样品中的多氯联苯、多环芳烃、有机磷（或氯）、农药、苯氧基除草剂、三嗪除草剂、柴油、总石油烃、二恶英、呋喃、炸药（TNT、RDX、HMX）等的萃取。
SPME固相微萃取题
固相微萃取(solid-phase microextraction,SPME)技术是1989年由加拿大Waterloo大学Pawlinszyn及其合作者Arthur等提出的。最初研究者将该技术应用于环境化学分析（水、土壤、大气等），随着研究的深入和方法本身的不断完善及装置的改进，现在已逐步扩展到食品、天然产物、医药卫生、临床化学、生物化学、毒理和法医学等诸多领域。
固相微萃取克服了传统样品前处理技术的缺陷，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，大大加快了分析检测的速度。其显着的技术优势正受到环境、食品、医药行业分析人员的普遍关注，并大力推广应用。
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简介
固相微萃取技术是基于采用涂有固定相的熔融石英来吸附、富集样品中的待测物质。其中吸附剂萃取技术始于1983年，其最大特点是能在萃取的同时对分析物进行浓缩，目前最常用的固相萃取(SPE)技术就是将吸附剂填充在短管中，当样品溶液或气体通过时，分析物则被吸附萃取，然后再用不同溶剂将各种分析物选择性地洗脱下来。
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操作
其装置类似于一支气相色谱的微量进样器，萃取头是在一根石英纤维上涂上固相微萃取涂层，外套细不锈钢管以保护石英纤维不被折断，纤维头可在钢管内伸缩。将纤维头浸入样品溶液中或顶空气体中一段时间，同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度，待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后，靠流动相将其导入色谱柱，完成提取、分离、浓缩的全过程。固相微萃取技术几乎可以用于气体、液体、生物、固体等样品中各类挥发性或半挥发性物质的分析。发展至今短短的10年时间，已在环境、生物、工业、食品、临床医学等领域的各个方面得到广泛的应用。在发展过程中，主要涉及到探针的固相涂层材料及涂渍技术、萃取方法、联用技术的发展、理论的进一步完善和应用等几个方面。
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原理
以熔融石英或其它材料为基体支持物，采取“相似相溶”的特点，在其表面涂渍不同性质的高分子固定相薄层，通过直接或顶空方式，对待测物进行提取、富集、进样和解析。然后将富集了待测物的纤维直接转移到仪器(GC或HPLC)中，通过一定的方式解吸附(一般是热解吸，或溶剂解吸)，然后进行分离分析。
固相微萃取法（SPME）的原理与固相萃取不同，固相微萃取不是将待测物全部萃取出来，其原理是建立在待测物在固定相和水相之间达成的平衡分配基础上。
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特点
集取样、萃取、浓缩和进样于一体，操作方便，耗时短，测定快速高效 。无需任何有机溶剂，是真正意义上的固相萃取，避免了对环境的二次污染 。仪器简单，无需附属设备，适于现场分析，也易于操作 。灵敏度高，可以实现超痕量分析，可以达到纳克每克级别的检测 。
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萃取方式
固相微萃取方法分为萃取过程和解吸过程两步 ：
1、萃取过程——具有吸附涂层的萃取纤维暴露在样品中进行萃取 。
2、解吸过程——将以完成萃取过程的萃取器针头插入气相色谱进样装置的气化室内，使萃取纤维暴露在高温载气中，并使萃取物不断地被解吸下来，进入后序的气相色谱分析 。
固相微萃取有三种基本的萃取模式：直接萃取（Direct Extraction SPME）、顶空萃取(Headspace SPME)和膜保护萃取（membrane-protected SPME） 。
（1）固相微萃取直接萃取
直接萃取方法中，涂有萃取固定相的石英纤维被直接插入到样品基质中，目标组分直接从样品基质中转移到萃取固定相中。在实验室操作过程中，常用搅拌方法来加速分析组分从样品基质中扩散到萃取固定相的边缘。对于气体样品而言，气体的自然对流已经足以加速分析组分在两相之间的平衡。但是对于水样品来说，组分在水中的扩散速度要比气体中低3-4个数量级，因此须要有效的混匀技术来实现样品中组分的快速扩散。比较常用的混匀技术有：加快样品流速、晃动萃取纤维头或样品容器、转子搅拌及超声。
这些混匀技术一方面加速组分在大体积样品基质中的扩散速度，另一方面减小了萃取固定相外壁形成的一层液膜保护鞘而导致的所谓“损耗区域”效应 。
（2）固相微萃取顶空萃取
在顶空萃取模式中，萃取过程可以分为两个步骤：
a.被分析组分从液相中先扩散穿透到气相中；
b.被分析组分从气相转移到萃取固定相中。这种改型可以避免萃取固定相受到某些样品基质 （比如人体分泌物或尿液）中高分子物质和不挥发性物质的污染。
在该萃取过程中，步骤2的萃取速度总体上远远大于步骤1的扩散速度，所以步骤1成为萃取的控制步骤。因此挥发性组分比半挥发性组分有着快得多的萃取速度。实际上对于挥发性组分而言，在相同的样品混匀条件下，顶空萃取的平衡时间远远小于直接萃取平衡时间 。
（3）膜保护萃取
膜保护SPME（图）的主要目的是为了在分析很脏的样品时保护萃取固定相避免受到损伤，与顶空萃取SPME相比，该方法对难挥发性物质组分的萃取富集更为有利。另外，由特殊材料制成的保护膜对萃取过程提供了一定的选择性 。
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影响因素
（1）萃取头的种类和膜厚
目前商品化的萃取头有七类，固定相可以以键合型、非键合型、部分交联和高度交联四种形式涂附在石英纤维上。涂层在有机溶剂中的稳定性按以下顺序减小：键合型>部分交联>非键合型。涂层的极性对待测物的选择萃取有很大影响，根据“相似相溶”原理，非极性涂层有利于对非极性或极性小的有机物的分离；极性涂层对极性有机物的分离效果较好。除此之外，涂层的厚度对于分析物的吸附量和平衡时间也有影响，厚的涂层适于挥发性的化合物，而薄涂层在萃取大分子或半挥发性的化合物时更显优势，涂层越厚，吸附量越大，有利于扩大方法的线性范围和提高方法的灵敏度，但是达到平衡则需要更长的时间，但是，萃取涂层的厚度和长度受到萃取纤维支持材料的限制，如常用的石英纤维材料质地较脆，能在其表面涂渍高分子固定相薄膜的种类及数量有限。具体来说，高分子固定相涂层对有机物的萃取和富集是一种动态平衡过程，涂层要对有机分子有较强的选择。
（2）萃取温度
萃取温度对固相微萃取存在着双重作用，温度增加，可以加快待测物的分子扩散速度，有利于尽快达到平衡，但是温度的增加，有使得平衡分配系数K减小、涂层对待测物的吸附量减少，降低了灵敏度，对于HS—SPME来说，还有液上温度，一般来讲，液上温度低有利于吸附。
（3）萃取时间
萃取时间由多方面影响，包括萃取头的种类和膜厚、吸附能力、待测物的在基质与涂层之间的分配系数、扩散速度、基质的多少等。一般说来，分配系数小的物质需要的萃取时间长。为了提高实验的重现性，一般实验时要选择相同的萃取时间。
（4）盐效应和pH的影响
两者在实质上是一样的，都是影响了基质的离子强度，从而影响了待测物在基质和涂层之间的分配系数。盐效应分为“盐溶”和“盐析”两种。盐溶是由于离子强度的增加，增大了待测物在基质中的溶解量，不利于萃取的进行；“盐析”是由于离子强度的增加减少了待测物在基质中的溶解，使K值增大，从而提高了萃取效率。钟海燕等发现在风味物质萃取过程中，可以提高萃取效果，尤其是分子量较大的化合物更为明显。pH的影响是通过调节酸碱度而影响了溶液中的离子强度从而改变了待测物在基质中的溶解性。
（5）搅拌效率的影响
搅拌可以加快基质的传递，从而缩短了萃取时间，特别是对于高分子量和高扩散系数的组分。常用的搅拌方式有：超声波搅拌、电磁搅拌、高速匀浆，采取搅拌方式时一定要注意搅拌的均匀性，不均匀的搅拌比没有搅拌的测定精确度更差。
（6）解吸温度
解吸温度是影响固相微萃取的另一个因素。在一定的温度下，解吸的时间越长，解吸越充分，若解吸不充分，可能对下一次的萃取造成污染。在一定的时间下，温度越高越利于解吸，但是温度过高，会缩短萃取纤维的寿命，一般常选择萃取头的老化温度作为解吸温度。
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应用
（1）在环境样品检测中的应用
固相微萃取法最早的应用就是在环境样品的检测中，至今其在环境样品的微量元素分析中仍发挥着巨大的作用。应用比较广泛的有固态（如沉积物、土壤等）、液态（饮用水和废水等）及气态（空气、香料和废气等）的样品分析。在固态样品中的应用有在底泥中丁基锡化合物的检测、土壤和沉积物中的有机氯及硝基化合物、污泥等沉积物中脂肪酸类洗涤剂组分和污泥中苯系列及其卤代物等有机化合物的检测等等。
在水体中的应用有在环境水样的1 - 萘酚、2 ，4 - 二硝基苯酚及其他苯系列化合物的分析，丙溴磷、汽油、醇类、锡、砷、铅等有机金属及其他无机金属离子、有机磷和有机氯农药、除草剂、甲基汞、胺类物质、多环芳烃、羟基化合物以及废水中烷烃、脂肪烃、醇类、酯类和挥发性芳香族化合物的检测等等。
在气态样品中的应用有气体中胺类物质、脂肪酸的检测以及和扩散管配合使用，应用于挥发性有机物（苯、甲基环己烷、甲苯、四氯乙烯、氯代苯、乙基苯、对二甲苯、苯乙烯、壬烷和异丙苯等）的检测以及石油烃化合物的检测。
（2）在食品分析中的应用
由于固相微萃取法的特点，该技术刚出现不久，就有人把它应用于食品中微量成分的分析，并且在国内外都得到了广泛的发展。如用于食用醋中有机挥发物的分析，白酒中苯酰类芳香族化合物的分析，白酒中敌敌畏含量的检测，芥末风味的检测，水果中挥发性芳香族化合物、马铃薯中挥发性有机酸、薰火腿中的硝基苯胺等芳香族化合物以及向日葵中挥发性有机物的检测等等。
（3）在药物检测中的应用
固相微萃取技术在药物分析和药物检测上发展迅速，正逐渐成为生理、病理、毒理学上不可缺少的一个检测手段。如在人体体液中抗组胺类化合物的分析，以及应用在血液和尿液中杜冷丁含量的检测，尿液中一些生物碱以及尿液中二氯苯异构体的检测，血液中氰化物、血清中甾类、酚嗪类和苯酚类化合物的检测，体液中有机磷农药以及苯类化合物的检测，唾液中大麻酚和皮质甾类以及人呼吸系统中丙酮成分的检测等等。
（4）在其他领域的应用
针对固相微萃取法的特点，该技术应用于越来越多的实际生产和生活领域上，如应用于纺织品中杀虫剂残留和偶氮染料的检测、蔬菜中残余有机磷农药的检测以及在洗发香波中四氯化碳的检测，而且在烟草行业也得到了广泛的应用，如在成品香烟中香料、香精成分的分析、卷烟烟丝中的香气成分和在烟叶中有机酸含量的分析。
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发展
萃取搅拌棒(SBSE)技术在固相微萃取技术基础上发展而来的，相对较新的固相微萃取技术。将萃取搅拌棒作为带有萃取涂层的搅拌子放入待测样品中搅拌一段时间，使待分析组分在样品基质和吸附层之间的分配达到一个平衡，目标化合物就被吸附在萃取涂层上，无需其它的样品制备过程。取出搅拌棒，利用TDS或TDU进行热脱附分析或使用少量溶剂超声脱附。其原理与固相微萃取探针相似，灵敏度可以比固相微萃取探针高100～1000倍，是用来分析痕量有机组分的很有优势的一种技术。
吸附萃取搅拌棒（SBSE）是由内封磁芯石英棒和萃取层两部分组成，是将萃取层套在内封磁芯石英棒外面，与磁力搅拌器搭配使用，使得萃取层随着内封磁芯石英棒旋转搅拌，从而达到吸附富集目标化合物的目的。内封磁芯石英棒可永久使用，萃取层根据材质不同，使用寿命不同。
超临界流体萃取
超临界为超临界流体，是介于气液之间的一种既非气态又非液态的物态，这种物质只能在其温度和压力超过临界点时才能存在。超临界流体的密度较大，与液体相仿，而它的粘度又较接近于气体。因此超临界流体是一种十分理想的萃取剂。英文名称
supercritical fluid extraction
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简介
超临界流体的溶剂强度取决于萃取的温度和压力。利用这种特性，只需改变萃取剂流体的压力和温度，就可以把样品中的不同组分按在流体中溶解度的大小，先后萃取出来，在低压下弱极性的物质先萃取，随着压力的增加，极性较大和大分子量的物质与基本性质，所以在程序升压下进行超临界萃取，可得不同萃取组分，同时还可以起到分离的作用。
温度的变化体现在影响萃取剂的密度与溶质的蒸汽压两个因素，在低温区（仍在临界温度以上），温度升高降低流体密度，而溶质蒸汽压增加不多，因此，萃取剂的溶解能力时的升温可以使溶质从流体萃取剂中析出，温度进一步升高到高温区时，虽然萃取剂的密度进一步降低，但溶质蒸汽压增加，挥发度提高，萃取率不但不会减少反而有增大的趋势。
除压力与温度外，在超临界流体中加入少量其他溶剂也可改变它对溶质的溶解能力。其作用机理至今尚未完全清楚。通常加入量不超过10%，且以极性溶剂甲醇、异丙醇等居多。加入少量的极性溶剂，可以使超临界萃取技术的适用范围进一步扩大到极性较大化合物。
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流体
物质是以气、液和固3种形式存在，在不同的压力和温度下可以相的转换。在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度Tc；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态。在压温图中，高于临界温度和临界压力的区域就称为超临界区，如果流体被加热或被压缩至其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上状态时，向该状态气体加压，气体不会液化，只是密度增大，具有类似液体性质，同时还保留有气体性能，这种状态的流体称为超临界流体。
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技术原理
超临界CO2流体萃取（SFE）分离过程的原理是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子量大小的成分依次萃取出来。当然，对应各压力范围所得到的萃取物不可能是单一的，但可以控制条件得到最佳比例的混合成分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出，从而达到分离提纯的目的，所以超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离过程组合而成的。
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流程
放空CO2→冷却水→CO2→低温浴槽→高压泵→预热器→萃取器→分离器→产品 ；
（1）特点
a.超临界萃取可以在接近室温(35～40℃)及CO2气体笼罩下进行提取，有效地防止了热敏性物质的氧化和逸散。因此，在萃取物中保持着药用植物的有效成分，而且能把高沸点、低挥发性、易热解的物质在远低于其沸点温度下萃取出来；
b.使用SFE是最干净的提取方法，由于全过程不用有机溶剂，因此萃取物绝无残留的溶剂物质，从而防止了提取过程中对人体有害物的存在和对环境的污染，保证了100%的纯天然性；
c.萃取和分离合二为一，当饱和的溶解物的CO2流体进入分离器时，由于压力的下降或温度的变化，使得CO2与萃取物迅速成为两相（气液分离）而立即分开，不仅萃取的效率高而且能耗较少，提高了生产效率也降低了费用成本；
d.CO2是一种不活泼的气体，萃取过程中不发生化学反应，且属于不燃性气体，无味、无臭、无毒、安全性非常好；
e.CO2气体价格便宜，纯度高，容易制取，且在生产中可以重复循环使用，从而有效地降低了成本；
f.压力和温度都可以成为调节萃取过程的参数，通过改变温度和压力达到萃取的目的，压力固定通过改变温度也同样可以将物质分离开来；反之，将温度固定，通过降低压力使萃取物分离，因此工艺简单容易掌握，而且萃取的速度快。
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技术应用
超临界CO2萃取的特点决定了其应用范围十分广阔。如在医药工业中，可用于中草药有效成份的提取，热敏性生物制品药物的精制，及脂质类混合物的分离；在食品工业中，啤酒花的提取，色素的提取等；在香料工业中，天然及合成香料的精制；化学工业中混合物的分离等。具体应用可以分为以下几个方面：
（1）从药用植物中萃取生物活性分子，生物碱萃取和分离；
（2）来自不同微生物的类脂脂类，或用于类脂脂类回收，或从配糖和蛋白质中去除类脂脂类；
（3）从多种植物中萃取抗癌物质，特别是从红豆杉树皮和枝叶中获得紫杉醇防治癌症；
（4）维生素，主要是维生素E的萃取；
（5）对各种活性物质（天然的或合成的）进行提纯，除去不需要分子（比如从蔬菜提取物中除掉杀虫剂）或“渣物”以获得提纯产品；
（6）对各种天然抗菌或抗氧化萃取物的加工，如罗勒、串红、百里香、蒜、洋葱、春黄菊、辣椒粉、甘草和茴香子等。
基质分散固相萃取技术
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。
磁性固相萃取
磁性固相萃取（MSPE）是近几年发展起来的一种用于复杂基质中分离痕量目标物的热点技术，目前已广泛用于食品安全检测。与传统固相萃取相比，MSPE具有操作简单、萃取时间短、有机溶剂使用量少、固液相分离速度快等优点。
食品安全是关系国计民生与社会和谐发展的重大问题。尤其近些年发生的瘦肉精、苏丹红、孔雀石绿和三聚氰胺等食品安全事件，极大提高了社会大众对食品安全问题的关注度。强化检测和严格保证检测结果的准确性是确保食品安全的重要手段。然而，目前食品安全检测常用的方法如原子吸收光谱法、气相色谱法、液相色谱法、气质联用法和液质联用法等，常受检测时间、灵敏度、基质干扰和样品前处理技术等因素的制约。
样品前处理是样品分析过程中至关重要的步骤，直接影响分析结果的准确性、灵敏性、可靠性和实效性，已成为分析化学的重要研究领域之一。在分析过程中采用适当的样品前处理技术，可有效浓缩待测试样中的目标物，并降低基体干扰，从而提高后续分析检测过程的灵敏度和准确度。尤其对于食品等具有复杂基体的样品，直接测定痕量污染物还很困难，往往需要对食品样品进行适当的前处理才能实现准确的定性定量分析。
目前，常用的样品前处理方法主要有液-液萃取、固相萃取和固相微萃取等，然而，随着社会的发展和检测要求的提高，传统的样品前处理方法面临许多瓶颈，如LLE常需消耗大量有机溶剂，SPE操作耗时长，而SPME萃取容量小。基于上述种种不足，磁性固相萃取（MSPE）作为一种高效、快捷、简易的样品前处理技术已越来越受到人们的亲睐。
磁性固相萃取(magetic-solid phase extraction，简称M-SPE)是21世纪在分离富集领域的革命性技术。M-SPE是以磁性或可磁化的材料作为吸附剂基质的一种分散固相萃取技术。相较常规固相萃取(SPE)填料相比，纳米颗粒的比表面积大，扩散距离短，只需要使用少量的吸附剂和较短的平衡时间就能实现低浓度的微量萃取，具有非常高的萃取能力和萃取效率。M-SPE技术在细胞分离，药物转运，酶的固定化，目标有机物的吸附-分离，环境科学，食品科学，基因组学，蛋白组学等诸多领域中都展示了极高的应用前景。
磁纳米，微萃取技术可以减少有害有机溶剂的使用，简化了繁琐的样品洗脱步骤，易于实现自动化，并且可以对样品中的痕量化合物进行高倍的富集。另一方面，由于固相萃取过程的扩散和传质速率有限，因此萃取过程的平衡时间通常较长。M-SPE与传统的SPE技术不同，这种微纳米颗粒可以完全暴露于待测体系，并与之充分接触，因此能够在短时间内从大体积的待测体系中吸附和萃取待测物质。此外磁性颗粒可以很容易地通过外加磁场从待测体系中分离和收集，避免了繁琐的过滤或离心过程。
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使用步骤
（1）将磁性纳米材料添加到样品的溶液或者悬浮液中，将目标分析物吸附到纳米材料表面；
（2）将吸附了目标样品的纳米颗粒通过外部磁场转移到清洗溶剂中去除杂质；
（3）将去除完杂质的纳米颗粒在通过外部磁场转移到洗脱溶剂中洗脱，从而达到分离浓缩的作用。
磁性固相萃取是21世纪在分离富集领域的革命性技术，也称为磁纳米微萃取技术。基于液-固色谱理论，MSPE是以磁性或可磁化的材料作为吸附剂的一种分散固相萃取技术。在MSPE过程中，磁性吸附剂不直接填充到吸附柱中，而是被添加到样品的溶液或者悬浮液中，将目标分析物吸附到分散的磁性吸附剂表面，在外部磁场作用下，目标分析物随吸附剂一起迁移，最终通过合适的溶剂洗脱被测物质，从而与样品的基质分离开来。随着MSPE技术的不断发展，微型化的芯片MSPE和在线MSPE技术也不断涌现，并逐渐引起了研究人员的兴趣，是一种具有良好发展潜力的样品预处理新技术。
MSPE的技术核心在于高效的功能化磁性吸附剂。一般而言，MSPE吸附剂由铁矿物或磁性铁氧化物组成，如磁铁矿（Fe3O4）和磁赤铁矿（γ-Fe2O3）。然而，上述两种磁性颗粒在样品萃取过程中容易因残磁的存在而发生团聚，从而降低富集效果。在实际工作中常常通过制备超顺磁性的氧化铁纳米颗粒，并在其表面直接修饰化学官能团或采用一定的包埋技术制备粒径可控的微纳米级磁性复合材料，再在复合材料表面修饰特定官能团实现对目标分析物的选择性富集与净化。
常见的MSPE吸附剂种类多样，主要包括无机物包覆型磁性材料、有机小分子嫁接型磁性材料、聚合物包覆型磁性材料、碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯）负载型磁性材料等。超顺磁性固相萃取吸附剂单分散性好、比表面积大、选择性吸附能力强。通过对磁性颗粒进行表面修饰，不仅能高效地捕集样品基质中微（痕）量的目标分析物，而且能克服传统固相萃取小柱在样品处理过程中易堵塞和操作繁琐等问题，使得分离和富集过程变得简洁、快速和高效。
因此，MSPE被越来越多地用于复杂基质中样品的分离与净化。尤其值得关注的是，MSPE在食品样品前处理中已取得十分广泛的应用，涉及范围包含牛奶、蜂蜜、食用油、饮料、蔬菜、鱼肉等样品基质中微（痕）量重金属、农药、兽药、合成色素、邻苯二甲酸酯和多环芳烃等化学污染物的富集与检测。
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应用
（1）在食品重金属残留检测中的应用
来自冶金、机械等行业的重金属离子排放至环境中后，会对生态环境造成严重影响，这些重金属离子很容易被水生植物、水生动物和农作物等通过生物富集作用进入食物链传播，从而威胁人体健康。尤其对于具有剧毒的Pb(II)、Hg(II)、Cd(II)和Cr(IV)等重金属，更是食品安全的重点关注对象。因此，发展高效的富集与检测食品中重金属残留的方法有着重要的意义。传统的分光光度法和原子吸收法由于基质干扰大、灵敏度低等缺陷而难以满足食品中微（痕）量重金属的准确测定，需经过合适的样品预处理过程才能实现。近来，许多研究者将目光聚焦于MSPE技术，其关键在于采用合适的技术手段在磁性微球表面修饰足够量对特定目标重金属离子具有高亲和能力的功能基团，从而提高磁性材料的萃取效率。
随着样品预处理自动化技术的发展，流动注射分析（FIA）和顺序注射分析（SIA）技术得到了快速的发展，在线MSPE技术（on-line MSPE）也在新近提出。在线MSPE是将磁性材料通过磁场作用力填充至微柱内，并与FIA或SIA系统串联后实现样品自动化处理与检测的目的。微柱的有效填充、可控匀强磁场以及富集过程中磁性填料的流失依然是在线MSPE技术发展所面临的巨大挑战，也是今后研究人员需要重点突破的难题。
当前，MSPE技术已广泛地应用于食品中重金属残留的富集与检测，并取得了较好的应用效果。MSPE技术极大地简化了样品前处理过程，提高了样品处理效率，但仍有以下几方面的不足值得后续的研究与探索：
a.目前MSPE技术的应用主要局限于饮用水中痕量有毒重金属元素残留的富集与检测，对于复杂基质的食品样品中的应用还有待拓展；
b.对特定重金属元素具有高选择性和高富集性能的磁性离子印迹吸附剂还有待更多地开发与完善；
c.在线MSPE技术的研发是未来的发展趋势，尚存在许多技术难题需要研究者的不懈努力加以突破。
（2）在食品有机污染物残留检测中的应用
a.农药
农药是重要的农业生产资料，能有效保障和提高农作物的收成。中国是全球农药使用量最大的国家，每年农药使用量在130万吨以上，是世界平均水平的2倍。然而，随着农药使用范围的逐渐扩大和使用量的不断增加，逐渐暴露了其作为污染物的一面及由此造成的众多食品安全问题。残留在农产品中的农药通过食物链不仅直接影响人体健康甚至可能危及生命。MSPE技术在农药残留中已有着广泛的应用。
b.兽药
动物性食品中兽药残留问题已愈来愈引起社会大众的重视，与之相应的检测技术也日趋完善，其中MSPE技术作为一种新型的样品前处理技术在食品中兽药残留检测中已被广泛采用。
c.合成色素
结与展望t and detection of querceti食品中常见的色素主要包括两类，即天然色素和人工合成色素。天然色素主要来源于天然植物的根、茎、叶、花、果实和动物、微生物等；人工合成色素是通过化学方法制得的有机色素。我国《食品添加剂使用标准》中对允许添加的合成色素种类、使用范围和限量进行了详细的规定。但作为一类使用广泛的食品添加剂，目前食品中滥用合成色素的现象屡见不鲜。因此相关的检测文献报道也较多，近年来，很多研究者将目光转向了MSPE技术，合成了大量新型功能化磁性吸附剂用于食品中合成色素的富集净化与检测。
d.其它有机污染物
MSPE技术对目标分析物的分离和富集作用能够有效简化前处理流程，大大缩短检测时间，提高检测效率。因此，MSPE技术在食品中多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)、邻苯二甲酸酯类化合物(PAEs)和真菌毒素等污染物检测中也有着广泛的应用。
随着纳米技术的迅速发展，磁性纳米复合材料的开发及在分离和检测领域的应用已越来越受到重视，磁性纳米材料经过适当的表面修饰，可高选择性地结合目标分子，特别是磁性分子印迹复合材料在高特异性分离方面具有高效、快速的优势，用于分析检测具有简便、快速等优点。近年来, 利用磁性纳米材料构建的磁分离技术已成为前处理的热点，但在解决有机污染物选择性分离的同时也面临着很多挑战和问题，以下几方面将是今后的发展方向：
a.由于有机污染物分子结构差异性大，如何根据目标分子的特点设计多功能磁性纳米粒子，实现高灵敏度、特异性的分离检测；
b.磁性纳米材料的性能表征参数（如表面活性基团数量、粒径和尺寸等）与目标分子的相互关系，磁性纳米材料的可控设计与制备，纳米材料的团聚及其悬浮液的不稳定性等问题；
c.在线微型磁性固相萃取结合在线分析实现样品处理和检测的连续自动化，这不仅是纳米材料在分离和检测领域应用需要解决的难点，也是目前分离和分析检测研究的热点和重点。
近年来，MSPE技术在食品安全检测方面已经有了广泛的应用，大大促进了食品检测技术的发展，实现了快速、准确、灵敏、特异性检测的要求。但由于MSPE技术的发展时间较短，起步较晚，尚需研究者从以下几方面继续展开研究：
a.磁性微纳米复合材料制备过程繁琐，对目标物萃取的选择性和重现性仍不尽如人意，因此研发特异选择性和重现性好的新型磁性微纳米复合材料合成工艺，以满足各种目标物的样品前处理体系的需要；
b.开发新型MSPE装置，提高自动化水平；
c.芯片MSPE作为微型化的固相萃取模式得到了迅速发展，目前已在重金属及有机污染物的检测中有一定的应用，这将是MSPE的重要发展方向之一；
d.如何将MSPE与检测分析方法联用，提高方法的灵敏度和实时性，发展在线MSPE技术，提高样品处理效率，拓展其应用领域。
高压熔炼萃取技术
高压冷冻萃取技术是一种基于区域熔炼原理的简单搞笑的绿色环保样品富集预处理技术。通过对水溶液冷冻过程中溶质在水和冰两相间转移特征的分析，说明区域熔炼相当于一种连续萃取过程。该技术同时兼顾水在结冰时提及膨胀，在密闭的容器中产生高压，从而达到在高压下连续萃取的效果。
将样品水溶液和萃取有机相置于容器中，密封后，放置在冰箱中冷冻。基于水在4℃以下及凝固成冰过程中体积会膨胀增大的原理，是的耐压容器中的压力增加，以提高萃取是有机杂质在有机溶剂中的溶解度，改进萃取效果。同时，根据熔炼原理，水凝结成冰时有机物被挤出，从而进一步提高萃取效率
微波萃取
微波萃取是利用电磁场的作用使固体或半固体物质中的某些有机物成分与基体有效的分离，并能保持分析对象的原本化合物状态的一种分离方法。微波是指频率在300兆赫至300千兆赫的电磁波。
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机理
微波萃取的机理可从以下3个方面来分析:
①微波辐射过程是高频电磁波穿透萃取介质到达物料内部的微管束和腺胞系统的过程。由于吸收了微波能，细胞内部的温度将迅速上升，从而使细胞内部的压力超过细胞壁膨胀所能承受的能力，结果细胞破裂，其内的有效成分自由流出，并在较低的温度下溶解于萃取介质中。通过进一步的过滤和分离，即可获得所需的萃取物。
②微波所产生的电磁场可加速被萃取组分的分子由固体内部向固液界面扩散的速率。例如，以水作溶剂时，在微波场的作用下，水分子由高速转动状态转变为激发态，这是一种高能量的不稳定状态。此时水分子或者汽化以加强萃取组分的驱动力，或者释放出自身多余的能量回到基态，所释放出的能量将传递给其他物质的分子，以加速其热运动，从而缩短萃取组分的分子由固体内部扩散至固液界面的时间，结果使萃取速率提高数倍，并能降低萃取温度，最大限度地保证萃取物的质量。
③由于微波的频率与分子转动的频率相关连，因此微波能是一种由离子迁移和偶极子转动而引起分子运动的非离子化辐射能，当它作用于分子时，可促进分子的转动运动，若分子具有一定的极性，即可在微波场的作用下产生瞬时极化，并以24.5亿次/s的速度作极性变换运动，从而产生键的振动、撕裂和粒子间的摩擦和碰撞，并迅速生成大量的热能，促使细胞破裂，使细胞液溢出并扩散至溶剂中。在微波萃取中，吸收微波能力的差异可使基体物质的某些区域或萃取体系中的某些组分被选择性加热，从而使被萃取物质从基体或体系中分离，进入到具有较小介电常数、微波吸收能力相对较差的萃取溶剂中。
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特点
微波具有波动性、高频性、热特性和非热特性四大特点，这决定了微波萃取具有以下特点:
（1）试剂用量少，节能，污染小。
（2）加热均匀，且热效率较高。传统热萃取是以热传导、热辐射等方式自外向内传递热量，而微波萃取是一种"体加热"过程，即内外同时加热，因而加热均匀，热效率较高。微波萃取时没有高温热源，因而可消除温度梯度，且加热速度快，物料的受热时间短，因而有利于热敏性物质的萃取。
（3）微波萃取不存在热惯性，因而过程易于控制。
（4）微波萃取无需干燥等预处理，简化了工艺，减少了投资。
（5）微波萃取的处理批量较大，萃取效率高，省时。与传统的溶剂提取法相比，可节省50%~90%的时间。
（6）微波萃取的选择性较好。由于微波可对萃取物质中的不同组分进行选择性加热，因而可使目标组分与基体直接分离开来，从而可提高萃取效率和产品纯度。
（7）微波萃取的结果不受物质含水量的影响，回收率较高
基于以上特点，微波萃取常被誉为"绿色提取工艺"。
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影响因素
1、萃取溶剂-通常是以"相似相溶"方式进行选择。
2、萃取温度-不高于溶剂沸点。
3、萃取时间-累计辐射时间对提高萃取效率只是在刚开始时有利，经过一段时间后萃取效率不再增加，因此每次辐射时间不宜过长。
4、溶液的PH-溶液的PH值也会对微波萃取的效率产生一定的影响，针对不同的萃取样品，溶液有一个最佳的用于萃取的酸碱度。
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应用
在天然中的应用:
如从植物中提取茜素
在环境分析中的应用:
如对土壤，沉积物和水中各种污染物的萃取。
在化学分析中的应用:
在石油化工中，微波萃取用于对聚合物及其添加物进行过程监控和质量控制。
