综述:生物质基吸附剂在环境、食品和生物样品分析物提取中的研究进展

【字体: 时间:2025年07月20日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8

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  这篇综述系统阐述了生物质基吸附剂(BBSs)在分析样品前处理中的应用优势,重点突出了其可持续性、低成本、可再生性及独特结构特性(如天然官能团)。文章详细探讨了BBSs的改性策略(如碳化、复合)、在固相微萃取(SPME)、分散固相萃取(DSPE)等技术的应用,并评估了其在环境、食品和生物样本中对有机/无机污染物的提取效能,为绿色分析方法开发提供了新思路。

  

生物质基吸附剂(BBSs)的崛起:绿色分析的新引擎

Abstract
生物质基吸附剂(BBSs)凭借可持续性、成本效益和独特结构特性(如天然官能团),正成为分析化学领域的新宠。这些源自植物或农业废弃物的材料,既可直接使用,也可通过碳化或复合改性提升性能。近年来,BBSs在环境污染物吸附领域的成功经验正被拓展至分析样品前处理,成为固相微萃取(SPME)、磁分散固相萃取(MDSPE)等技术的核心介质。

Introduction
样品前处理占分析方法开发60%的时间,其绿色化改革势在必行。1990年代起,固相微萃取(SPME)等微型化技术逐步取代传统方法,而BBSs的引入进一步推动了这一变革。这类材料不仅满足分析绿色度指标(如AGREEprep、GAPI),其多孔结构和可调表面化学性质更实现了对复杂基质中痕量分析物的高效捕获。

Biomass-based sorbents: A general overview
BBSs的孔隙结构和表面化学性质直接决定其吸附性能。例如,柚子皮经热解生成的生物炭比表面积可达1200 m2/g,而纤维素基材料通过-OH/-COOH官能团可与重金属发生配位作用。这种"结构-功能"的可设计性,使其能针对不同分析物(如多环芳烃PAHs、重金属离子)进行定制化开发。

Analytical extraction techniques employing BBSs
• 磁分散固相萃取(MSPE):Fe3O4@咖啡壳复合材料对水样中磺胺类抗生素的回收率达92-105%
• 移液枪头固相萃取(PT-SPE):改性玉米芯对血浆中雌激素的富集因子超过200倍
• 固相微萃取涂层:香蕉纤维/聚苯胺杂化材料对挥发性有机化合物(VOCs)的吸附容量提升3倍

Application in different matrices
环境样本中,BBSs对水体微塑料的吸附遵循伪二级动力学模型;食品分析时,芒果核活性炭可同步去除油脂基质干扰物;生物样本处理中,壳聚糖修饰的甘蔗渣能有效降低蛋白质非特异性吸附。值得注意的是,海水样本需经pH调节至PZC(零电荷点)以优化提取效率。

Conclusion
尽管BBSs存在机械强度不足等局限,但其生命周期评估(LCA)显示碳足迹比合成吸附剂低40%。未来通过人工智能辅助分子设计,或可突破现有选择性瓶颈,真正实现"从农场到实验室"的绿色分析闭环。

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