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隨著人們對綠色環保的重視，新的萃取技術追求小型化、無溶劑、簡便，包括固相微萃取（SPME）和動態捕集針技術（Needle trap，NT）。分析痕量揮發性有機物，該這如何選擇合適的前處理技術呢？我們先來分別了解一下這兩種技術。

固相微萃取SPME

固相微萃取(Solid Phase micro extraction,SPME)原理: 通過纖維頭上的涂層，直接浸入式或頂空式萃取待測物，依賴于涂層和樣品之間的分配平衡，SPME纖維頭插入GC進樣口熱解析后，分析物導入GC。

圖1：固相微萃取SPME

公式（1）：

Kfs：目標物在樣品中的分配系數

Vf：涂層體積

Vs：樣品體積

C0：樣品的初始濃度

固相微萃取的特點：

1. 平衡萃取，靈敏度受樣品與涂層之間的分配系數（Kfs）影響，；

2. 萃取量與樣品體積無關，適用于野外采樣；

3. 被動吸附，對于濃度非常低的樣品，采樣時間過長；

4. 僅能萃取游離化合物；

5. 多數用于實驗室分析或借助便攜式GC-MS現場分析。

動態捕集針 Needle trap

動態針捕集 (Needle Trap,NT)原理：把固體吸附劑裝填在一根22號或23號規格的針內，通過注射器或采樣器與針相連進行主動吸附氣態樣品，樣品流連續地從針內穿過，目標物被針內的吸附劑所富集，由于NT針的規格與氣相色譜進樣針相似，可以直接將NT針插入GC進樣口熱解析，分析物導入GC分析。

圖2：動態捕集針Needle Trap

公式（2）：

Vs：樣品體積

C0：樣品的初始濃度

動態針捕集的特點：

1. 靈敏度不受Kfs分配系數影響；

2. 萃取量與樣品體積有關，可通過增加樣品體積而提高靈敏度；

3. 主動吸附，特別適用于濃度非常低的樣品，如植物源、昆蟲中的揮發性有機物，可通過調節采樣速率縮短采樣時間，僅需少量樣品即可實現高靈敏度；

4. 可萃取游離和與顆粒結合的化合物，如煙霧顆粒中的丙烯菊酯；

5. 兼容實驗室分析和現場采樣&分析。

Needle Trap VS SPME    

為了讓大家更直觀的了解Needle Trap和SPME的差別，幫助您選擇出適合的前處理技術，我們特整理了下面這張對比表。

表1：SPME vs Needle Trap對比

總結

與固相微萃取相比，Needle trap動態捕集針的區別在于，它分析揮發性較強的物質，可以通過增加樣品體積提高靈敏度。同時簡化了校準方法，允許富集顆粒結合的化合物，意味著可萃取氣溶膠中的揮發性有機物。

Needle trap和SPME，具有一定互補性

采用SPME和Needle trap技術對大蒜油[1]、薄荷[2]、老鷹茶[3]等風味物質進行分析鑒定，動態針捕集技術能萃取到更多香氣成分，在富集揮發性香氣物質用于鑒定分析方面表現更強的完整性，和固相微萃取技術有一定的互補性，特別適用于非靶向研究或復雜基質的研究。

關于Needle trap技術

Needle trap技術提供更全面的檢測結果

蚊香[4]樣品使用固相微萃取（SPME）和動態針捕集（Needle trap）技術想結合來簡單快速地測定游離和顆粒結合的化合物。下圖結果表明，SPME對極易揮發的物質，由于Kfs值低，所以萃取效果不是很好，半揮發性物質因為揮發性弱，也不容易被萃取，對位于色譜圖中間的揮發性有機物具有較高的萃取效率。NTD由于萃取相體積較大，對更易揮發的化合物的萃取率較高，而對顆粒結合的丙烯酸酯有更高的提取效率。

Needle trap技術可復合多種吸附劑涵蓋更廣的吸附范圍

Needle trap技術可以復合多種不同的吸附劑填充在動態捕集針內，從而實現寬沸點范圍（30-250℃）和更寬習性范圍的化合物。常見的組合為Tenax TA(弱吸附劑)&Carbopack X或Carboxen1016（中等吸附劑）&Carboxen1000(強吸附劑)，對整個沸點范圍內的揮發物有更好的萃取效果。

Needle trap應用范圍

NTDs被廣泛用于不同類型樣品，在固體和液體樣品中提取揮發性和半揮發性化合物氣態化合物的應用，包括呼吸氣、香氣（植物，食品）、環境（水，土壤，空氣等）和生物（尿液，血液等）等基質，表2[5]列出各種吸附劑類型用于不同基質的分析。

表2：Needle Trap應用舉例

Needle trap（NT）動態針捕集技術

Sampling Case 動態針捕集采樣器

Needle trap（NT）動態針捕集技術是一種新型的揮發性有機物（VOCs）的前處理手段，小型化的針捕集形式，是萃取氣態混合物全新的選擇。

參考文獻：

[1] 乙醇浸提大蒜油工藝的研究及ＧＣ－ＭＳ呈香成分分析[J],中國調味品, 2017,４２(２):19-23;

[2] Needle trap－GC－MS 法分析云南不同產地薄荷的揮發性成分[J],云南大學學報,2015,37(2):265- 271;

[3] 老鷹茶游離和鍵合態揮發性成分的分析[J], 食品與發酵工業,2019 , 45 ( 3):254-259；

[4] Vadoud H. Niri, In-Yong Eom,Farhad Riazi Kermani,Janusz Pawliszyn;Sampling free and particle-bound chemicals using solid-phase microextraction and needle trap device simultaneously, J. Sep. Sci. 2009, 32, 1075 – 1080;

[5] Shakiba Zeinali, Janusz Pawliszyn ， Protocol for a needle-trap device coupled to GC for the analysis of volatile and semi-volatile compounds in solid and liquid samples,Green Analytical Chemistry 2，2022.