Headspace Microextraction Using A Single Bubble Coupled With Capillary Electrophoresis

Abstract

상공(HS) 추출은 복잡한 매트릭스에 존재하는 휘발성 및 반 휘발성 유기 화합물에 대한 시료 전처리 기법이다. 최근 모세관 내에 위치한 받개층을 활용하여 관내 미세 농축(ITME)을 수행하고, 모세관 전기영동(CE)과 연동한 기법은 매우 간단하면서도 강력한 상공 추출 방법으로 개발되었다. 본 연구에서는, 주개층 용액에 담궈진 모세관 주입부에 형성된 방울로 마이크로리터 이하 부피(~200 nL)의 미세 상공을 활용하여 농축한 단일 방울 미세 추출법 (SBME)를 수행하였다. 방울으로 증발된 분석물질들은 관내에 위치한 받개층에 농축되며, 이후 농축물에 대해 전기 영동하였다. 방울로 형성한 상공의 부피가 기존 상공 부피(~1 mL)보다 훨씬 작기 때문에, 주개층에서 증발된 분석 물질은 신속히 상공으로 이동하며, 따라서 기존 HS-ITME 기법에 비해 훨씬 빠르게 농축 가능하다. 단일 기포의 높은 표면적 대 부피 비율로 인해 5분동안 수행한 SBME는 10분 수행한 HS-ITME와 유사한 EF 값을 나타내었다. 상온에서 수돗물에 대해 5분동안 SBME 시, 2,4,6-TCP, 2,3,6-TCP 및 2,6-DCP의 EF는 각각 53, 46 및 51이었으며, 214 nm 파장에서 흡광도를 관찰한 정량 한계는 약 12 ppb로, 이는 세계 보건 기구 (WHO)에서 정한 2,4,6-TCP의 음용수 최대 허용 농도치인 200 ppb보다 훨씬 낮았다.

Headspace (HS) extraction is a sample pretreatment technique for volatile and semi-volatile organic compounds in a complex matrix. Recently, in-tube microextraction (ITME) coupled with capillary electrophoresis (CE) using an acceptor plug placed at the capillary inlet was developed as a simple but powerful HS extraction method. Here, we present single bubble microextraction (SBME) using a bubble hanging to the capillary inlet immersed in a sample donor solution as a HS of submicroliter volume (~200 nL). The analytes evaporated to the bubble were extracted into the acceptor phase through the capillary opening, then electrophoresis of the enriched extract was carried out. Since the bubble volume was much smaller than conventional HS volume (~1 mL), it was filled with the evaporated analytes rapidly and the analytes could be enriched much faster compared to conventional HS-ITME. Owing to the high surface-to-volume ratio of the single bubble, 5-min SBME yielded the EF values similar to those of 10-min HS-ITME. When 5-min SBME at room temperature was applied to a tap water, the EFs of 2,4,6-TCP, 2,3,6-TCP and 2,6-DCP were 53, 46 and 51, respectively, and the limits of quantification obtained by monitoring the absorbance at 214 nm were about 12 ppb, much lower than 200 ppb, the World Health Organization guideline for the maximum permissible concentration of 2,4,6-TCP in drinking water.