TF-SPME是什么？
薄膜固相微萃取技術(Thin Film SPME)，以下簡稱TF-SPME, 是以傳統Fiber為原型，把吸附相涂在碳網片上的固相微萃取新技術。SPME和TF-SPME都是由滑鐵盧大學的加拿大皇家科學院院士Janusz Pawliszyn教授發明，用于分析痕量VOCs和SVOCs等揮發性有機物。
圖1：TF-SPME薄膜固相微萃取
TF-SPME與SPME fiber的對比
為了解決SPME fiber有限的吸附容量和萃取速率而開發了TF-SPME技術，TF-SPME通過大大提高了其涂層的表面積/體積比（Surface-volume vadio），不僅增加吸附容量，一定的預平衡時間內具有更高的靈敏度。同樣為PDMS涂層，TF-SPME薄膜的表面積比100um SPME fiber的表面積增加了20倍[9]。
圖2：TF-SPME涂層表面積增加20倍[9]
TF-SPME優勢匯總
TF-SPME一個突出的特點是吸附相的高表面積/體積比，帶來的不僅僅萃取容量和萃取效率的提升，對水基質中萃取極性較強的化合物也有良好的效果，對萃取寬極性范圍化合物十分友好。
圖3：寬極性范圍萃取
● 縮短達到平衡所需的時間，萃取效率更高；
● 增大吸附容量，提高靈敏度，降低檢出限；
● 適用于極性和非極性的揮發性有機物和半揮發性有機物；（log P從0.34-6.53）
● 機械及化學穩定性好，可以在惡劣環境中現場采樣；
● TF-SPME應用場景十分廣泛，適用于現場采樣、活體采樣及常規采樣。
● 是一種綠色環保的無溶劑萃取技術。
● 適用于所有標準尺寸的熱脫附儀（3.5x1/4’’）。
TF-SPME類型及使用方法
英諾德提供兩種規格TF-SPME薄膜，分別是20 x4.7mm和40 x4.7mm。
Part.1 涂層類型及規格
(1) PDMS：非極性VOCs和SVOCs;
(2) PDMS/DVB：揮發性和半揮發性有機物VOCs和SVOCs;
(3) PDMS/HLB：更廣泛的極性和非極性揮發性有機物VVOCs、VOCs和SVOCs。
Part.2 HLB涂層是什么？
HLB（Hydrophile Lipophilic Balance）是一種親水親油平衡顆粒，由二乙烯基苯結構和N-乙烯基吡咯烷酮骨架結構共聚而成，其特殊結構同時保留非極性化合物和極性化合物[13]。
圖4：左圖為HLB親油性基團；右圖為HLB親水性基團
Part.3 使用方法
TF-SPME可以從固體、液體、氣體中萃取揮發性有機物，是分析痕量揮發性有機物的新利器。
萃取——既可以頂空萃取或直接浸入式萃取，也可以作為被動采樣器進行TWA采樣。
解析——吸附完成的TF-SPME置于空的脫附管中進行熱解析，英諾德生產的TF-SPME薄膜固相微萃取適用于市面上所有標準尺寸的熱脫附儀（1/4 x 3.5’’的脫附管）。
應用匯總
TF-SPME薄膜固相微萃取借助熱脫附設備把分析物引GC/GC-MS, 以實現更高的萃取效率和靈敏度，已被廣泛應用于食品飲料、酒類、環境(水/空氣)、生物樣品等中的揮發性有機物分析。
食品
TF-SPME技術高效提取食品飲料（橙汁、葡萄汁、橄欖油、魚肝油）、酒類（啤酒、葡萄酒）中的各類揮發性香味有機化合物，在一定程度上降低檢出限和縮短萃取時間，對把關產品質量和了解不同品種的風味特性以改善食品風味起到了關鍵作用。
TF-SPME初次被用于測定不同品種的特級初榨橄欖油的風味特性（M.Pilar Segura-Borrego,等人,2020）。（D.Gruszecka,等人,2021）使用PDMS/HLB涂層的TF-SPME直接浸提商業魚肝油樣品，測定5個多氯正構烷烴（PCA）含量，以把關產品質量。
酒類的風味與發酵原料的品質和品種有直接的關系，例如葡萄的芳香成分會影響葡萄酒的品質， (Rom′an,S.M.等人，2022)使用TF-SPME技術測定葡萄汁中的揮發性成分分析。(M. N. Wieczorek等人，2022)使用兩片不同涂層的TF-SPME薄膜先后提取啤酒中非極性和極性化合物風味物質，高性能提取寬極性范圍化合物（log P=0.34~6.53）。
具體可閱讀文章《1+1＞2，分布TF-SPME法同時分析啤酒風味物質》（點擊鏈接可查看往期推文）。
圖5：分步TF-SPME提取啤酒VOCs
環境
TF-SPME技術特別適用于環境基質樣品的現場采樣，以解決惡劣環境的采樣困難和減少采樣、運輸、儲存、轉移樣品時帶來的損失，同時可作為被動采樣裝置（TWA時間加權平衡采樣）對流動的水體或空氣污染物進行長期監控。
(Bragg等人, 2006；Qin等人，2009；F.Ahmadi,等人,2017；Jiang,R.2014)
TF-SPME已被廣泛用于監測環境不同水體的污染物分析。
2003年，TF-SPME逐漸被用于以測定湖水的多環芳烴或地表水中的農藥殘留 (Bruheim等人，2003，H.Piri-Moghadam等人，2017)。萃取法升級！TF-SPME法分析地表水農殘的效率翻倍（點擊鏈接可查看往期推文）
2016年，在工廠附近的湖水檢測出甲苯、二甲苯等污染物，借助薄膜固相微萃取PDMS/DVB涂層和Needle Trap動態捕集針兩種技術，實現便攜式GC-MS的現場采樣和分析(Grandy,J.J.等人，2016）。（Boyac1,E.等人，2016）測定海水中的石油工業廢棄物氟代苯甲酸（FBAs）。
2018年，誕生新的涂層PDMS/HLB現場萃取私人消毒熱水池中的消毒副產物（Grandy等人，2018）。VOC神器？TF-SPME破解游泳池消毒副產物的秘密（點擊鏈接可查看往期推文）
2020年，TF-SPME技術與無人機聯用，現場采樣水中的苯系物(Grandy等人，2020）。
圖6：環境水體現場采樣-無人機聯用
生物樣品
近年來，越來越多學者把SPME技術運用在活體/體內采樣，TF-SPME也不例外。TF-SPME技術是一種簡單的、非侵入性（無創）的揮發性有機物分析方法，被應用于分析皮膚、唾液、呼吸氣體等樣品，為疾病診斷提供新的可能性。
圖7：皮膚&唾液活體采樣
TF-SPME技術提取人體皮膚散發的VOCs成分和人體呼吸氣體中的33種VOCs（R.Jiang,等人，2013，K. Murtada,等人2021）。同時使用TF-SPME和Blade兩種薄膜（片）固相微萃取技術在人體內快速提取唾液樣品5min，驗證49種違禁物質和唾液中內源性類固醇（V.Bessonneau,等人,2015）。
生物體內散發的VOCs成分往往含量非常低，TF-SPME由于其較大表面積體積比，可以提供更高的萃取效率和靈敏度。
發展歷程
INNOTEG
英諾德
英諾德（INNOTEG）是一家專業從事科學儀器設備研發生產的高科技企業，是集實驗室設備研發生產、方法開發、實驗室儀器銷售和技術服務為一體的專業廠家。
公司重視技術的研究和儲備，一直保持高比例研發投入，創建了一支由博士、碩士和行業專家等構成的經驗豐富，技術精湛的研發團隊；與各大科研院所、高校合作，積極推進科技成果項目的產業化；同時，英諾德與國內外知名儀器設備廠家建立長期戰略合作伙伴關系，為廣大客戶提供更多產品及一站式的解決方案。
參考文獻
[1] M. Pilar Segura-Borrego, Rocío Ríos-Reina, Cristina Ubeda, Raquel M. Callejón ,M. Lourdes Morales, Foods ,2020, 9(6), 748.
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[17] V.Bessonneau, E.Boyaci, , M.Maciazek-Jurczyk, J.Pawliszyn, Anal Chim Acta,856(2015)35-45.
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