JPH08510065A - 加速溶剤抽出系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有機分析物を試料から溶剤抽出する方法が提供される。超臨界条件よりも低い高温及び高圧下短時間で及び少量の溶媒で分析物を抽出する有機溶媒系が用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】 加速溶剤抽出系 発明の分野 超臨界条件よりも低い高温及び高圧下有機溶媒中の試料から有機分析物を溶剤 抽出する方法に関する。 発明の背景 定量化及び同定用固体又は半固体試料から化合物及び分析物を抽出及び／又は 除去するために多くの系が用いられてきた。 ソックスレー抽出は、１００年以上にわたって用いられてきた。この方法にお いては、分析物の抽出は室温又はほぼ室温で数時間から数日かけて行われ、通常 、試料に対して大量の溶剤が用いられる。高速ソックスレー抽出は、また、溶剤 の沸点で行われる。この系は、商品名“SOXTEC”として販売され、Perstorp社で 製造されている。同様の系も商品名“SOXTHERM”として市販され、ABC Laborato riesで製造されている。例えば、自動ソックスレー抽出法は、土壌、沈降物、ス ラッジ及び廃固形分から有機分析物を抽出するために米国環境保護庁（ＥＰＡ） の方法３５４１で用いられている。 加熱時間が速いために抽出時間が短くなるマイクロ波も用いられた。米国特許 第4,554,132号には、密閉していない容器中大気圧下の溶剤抽出と組合わせた、 試料を乾燥するためにマイクロ波を使用する装置が記載されている。密閉してい ない容器中でマイクロ波抽出を用いてクロマトグラフィー、ＩＣＰ（誘導結合プ ラズマ発光分光法）及びアミノ酸分析（米国特許第4,554,132号；P．Hocquellet & M.-P．Candillier，Analyst，116：505-509（1991）；K．Ganzler，A．Salgo & K．Valko，J．Chromatography，371：299-306（1986）；K．Ganzler，J．Bat i & K．Valko，Akademiai Kiado，Chromatography’84，Budapest，Hungary，H ．Kalasz & L.S.Ettre，eds.,pp.435-442（1984）；K．Ganzler，I．Szinai & A ．Salgo，J．Chromatogr.,520：257-262（1990）；K.I．Mahan，T.A．Foderaro ，T.L．Garza，R.M．Martinez，G.A．Maroney，M.R．Trivisonno & E.M．Willgi ng，Anal． Chem.,59：938-945（1987））用試料を調製する他の方法も記載された。 マイクロ波抽出と共に密閉容器も記載された（７−１３参照）（L.A．Fernand o，W.D．Heavner & C.C．Gabrielli，Anal．Chem.,58：511-512（1986）；L.B． Fischer，Anal．Chem.,58：261-263（1986）；H.M．Kingston & L.B．Jassie，A nal．Chem.,58：2534-2541（1986）；R．Rezaaiyan & S．Nikdel，J．of Food S cience，55：1359-1360（1990）;;J．Nieuwenhuize，C.H．Poley-Vos，A.H．van den Akker & W．van Delft，Analyst，116：347-351（1991）；M.B．Campbell & G.A．Kanert，Analyst，117：121-124（1992））。これらの密閉容器は、高圧 及び高温の使用を可能にし、例えば報告された圧力は４０psiから（L.A．Fernan do，W.D．Heavner & C.C．Gabrielli，Anal．Chem.,58：511-512（1986）；L.B ．Fischer，Anal．Chem.,58：261-263（1986））３０００psiまで（W．Lautensc hlaeger，Spectroscopy International，2：18-22（1990））変動している。こ れらの系は、試料を完全に溶解又は消化するために、典型的には大量の溶媒中で 用いられている。 例えば、マイクロ波抽出は、添加剤及び安定剤をポリオレフィンから抽出する ために用いられた（W．Freitag & O．John，Die Angewandte Makromoiekulare C hemie，175：181-85（1990）；R.C．Nielson，J．Liq．Chromatogr.,14：503-51 9（1991））。これらの実施例では、ポリオレフィンを過剰量の溶媒に摩砕及び 添加し、マイクロ波中で加熱し、分析物を含む溶媒を分析している。ある場合に は、分析前に溶媒を蒸発させた。 欧州特許出願第0 485 668 A1号には、生物材料から揮発油を抽出する溶媒系を 利用するフロースルー系が記載されている。この系では、生物材料を有機溶媒中 に入れ、マイクロ波エネルギーに暴露する。生物材料を局部的に加熱すると、そ の内容物が冷却溶媒中に入り遊離するまでセル内の圧力が高くなる。 米国特許第5,147,551号には、抽出に用いられる装置が記載されている。試料 はフリットと共に密閉容器に入れられる。加熱されてもされなくてもよい溶媒を 容器に導入し、加熱される。浸漬期間の後に不活性ガスをフリット及び試料に洗 い流して揮発性分析物を取り出し、次にそのガスを、例えばガスクロマトで分析 する。 抽出もまた、超臨界条件下溶媒を用いて行われた（P．Capriel，A．Haisch & S.U．Kahn，J．Agric．FoodChem.，34：70-73（1986）；M．Schnitzer，C.A．Hi ndle & M．Meglic，Soil Sci．Soc．Am．J.,50：913-919（1986）；M．Schnitze r & C.M．Preston，Soil Sci．Soc．Am．J.,51：639-646（1987））。 更に、超臨界条件よりも低い高温及び高圧で溶媒として水を用いて土壌が抽出 された（M．Schnitzer，H.-R．Schelten，P．Schuppli & D.A．Angers，Soil Sc i．Soc．Am．J.,55：102-108（1991））。 しかしながら、これらの方法の全てに伴う欠点としては、長い抽出時間及び溶 剤の試料に対する大きい比率が含まれ、結果として溶剤処理の問題が生じる。即 ち、最少限の溶剤を使用する高速抽出法が望ましい。 発明の要約 本発明の目的は、処理時間が短くかつ溶剤量が少ない、試料から有機分析物を 抽出する方法を提供するものである。 従って、本発明の１態様においては、試料から有機分析物を溶剤抽出する方法 が提供される。本方法は、抽出セル内で非水有機溶媒系と接触させた分析物を含 む微粒子試料を維持する工程を含んでいる。このセルは、超臨界条件よりも低い 高温及び高圧下で分析物の少なくとも一部を抽出するのに十分な時間維持される 。有機溶媒系は、操作条件下で液状である。次に、パージ流体を抽出セルに流し 込むことにより、溶解した分析物を取り出す。 １態様においては、前記有機溶媒の前記抽出セルに対する容量比は５：１より 大きくない。他の態様においては、前記有機溶媒系の前記試料に対する容量比は ５：１より大きくない。 本発明の別の態様においては、試料から有機分析物を溶剤抽出するフロースル ー法が提供される。本方法は、超臨界条件より低い高温及び高圧下抽出セル内の 分析物を含む試料に非水有機溶媒系を流し込む工程を含んでいる。溶媒系は、抽 出を可能にする十分な速度で試料に流れ、抽出中に用いられる有機溶媒の全量は 抽出セルの容量の５倍を超えない。 本発明の方法では、抽出はマイクロ波エネルギーを存在させずに行われること が好ましい。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の溶剤抽出法のための代表的装置を示す図である。 発明の詳細な説明 本発明は、有機溶媒系を用いて試料から有機分析物を抽出する方法を提供する ものである。 種々の有機分析物を異なる試料から抽出するのに有効である。試料は、抽出さ れるべき分析物を含む材料である。分析物は試料に対する汚染物、不純物又は添 加物であってもよく、試料の主要な或いは主な成分であってもよい。例えば、土 壌、廃棄固形分、スラッジ、沈降物、食品並びに動物組織及び葉、セルロース生 成物、根及び樹皮のような植物組織からの汚染物が、全て本発明を用いて分析さ れる。ポリマー、樹脂、食品、医薬製剤又は組成物及び木材製品のような試料か らの添加剤が分析される。食品、医薬製剤及びポリマーのような試料中の不純物 が調べられる。また、医薬製剤、食品、ポリマー又は植物組織のような試料の主 要な或いは主な成分が評価される。 通常、分析物は有機物である。即ち、典型的には水又は他の水性溶媒より有機 溶媒に可溶である。適切には、分析物は農薬、除草剤、ＰＣＢ、ＰＡＨ、ガソリ ン成分、トリグリセリド、フェノール、アルデヒド、アルコール、脂質、ワック ス、ポリマー添加剤、食品添加物、ホルモン、ビタミン、炭化水素、塩素化炭化 水素、ニトロサミン、フタル酸塩、ハロゲン化エステル、複素環化合物、酸、塩 基、医薬化合物、薬剤又はその混合物が挙げられるが、これらに限定されない。 １例においては、試料は固体であるか或いは主成分として固形分を含んでいる 。試料は、実質量のバックグラウンド液体、典型的には水の存在しない固体粒子 であることが好ましい。試料中の水分は約５〜５０wt％未満、好ましくは２０wt ％未満であることが好ましい。試料中高濃度の水は、有機溶媒を用いて生じる複 雑さのために避けなければならない（即ち、試料の不十分な浸透及び試料を介す る溶媒のチャンネリング）。しかしながら、ほとんどの試料は水を多少含み処理 せずに分析される。例えば、８０wt％まで水である沈降物、スラッジ、食品並び に植物及び動物組織のような試料は、、処理せずに用いられるか又は下記に示さ れるように乾燥される。好適実施態様においては、試料は固体微粒子物である。 固 体試料は、音波処理又は当該技術において既知の他の方法を用いて摩砕又は微粉 砕されて分析物の良好な抽出を可能にする。試料が摩砕される場合には、揮発性 分析物のロス又は分析物の化学的性質の変化を避けるために過度の加熱を避けな ければならない。 ある場合には、試料は通常液体かガスである。この実施態様においては、試料 は、ウレタンフォーム、ガラス繊維支持床及びフィルター、セルロースフィルタ ー、ポリマーフィルター、ポリマー樹脂、硫酸ナトリウム、塩化マグネシウム、 砂土及びケイソウ土が含まれるがこれらに限定されない固体基質上に安定化され る。 試料が過剰の水を含む場合には、試料は分析物を保持しつつ水のほとんど又は 全部を除去するように処理される。これは、熱処理、蒸発又はアセトンもしくは エタノールのような乾燥剤による処理を含む当該技術において周知の種々の方法 で達成される。加熱が用いられる場合には、揮発性分析物を破壊又は除去するこ とを避けるように注意しなければならない。 本発明の有機溶媒系は、実質的に非水系である。即ち、その系はほとんど有機 溶媒からなる。本明細書において“実質的に非水系”又は文法上の相当語句は、 溶媒又は溶媒混合液が水のような水性溶媒の認知できる量を含まないことを意味 する。例えば、溶媒系は水を約１０％未満、好ましくは約５％未満、最も好まし くは約０％（微量を超えない）含むものである。 広範囲の有機溶媒は、下で論じられるように、抽出されるべき分析物によって 有機溶媒系で使用される。適切な溶媒の一般の種類としては、Ｃ₁〜Ｃ₆アルコー ル、ハロゲン化炭化水素、飽和炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エーテル、 アルコールエーテル、窒素含有複素環、酸素含有複素環、エステル、アミド、ス ルホキシド、カーボネート、アルデヒド、カルボン酸、ニトリル、硝酸炭化水素 及びアセトアミドが挙げられるが、これらに限定されない。 本発明の有機溶媒系は、適切には２５℃で約０.２０〜約４.２０cpsの範囲の 平均粘度を有する。好適実施態様は２５℃で約０.２〜約１.０cpsの粘度範囲を 有する溶媒を使用し、最も好ましい範囲は２５℃で約０.２０〜約０.６５cpsで ある。 更に、溶媒は、室温における溶媒系の平均粘度の操作温度におけるその平均粘 度に対する比率が約２〜約１５の範囲であるように選ばれる。平均粘度の最大変 化は、最高粘度を有する溶媒で見られる。好適実施態様は約２〜約１０の比率を 使用し、最も好ましい比率は約２〜約５の範囲である。試料の溶媒による良好な 浸透のために、高い操作温度（５０〜２５０℃）を伴う低粘度が好ましい。 抽出に用いられる溶媒系が単一溶媒からなる場合には、当業者は、例えば、Pe rry's Chemical Engineers’Handbook，6th Edit.,Ed．R．Perry，p3-281に示さ れている式やグラフを用いて種々の温度における溶媒の粘度変化を計算すること ができる。これにより、例えば、表１の種々の温度における数種の溶媒の粘度が 計算された。 溶媒系が２種以上の溶媒を含む場合には、２５℃における混合液の平均粘度は 当該技術において周知の方法を用いて求められ、温度の関数としての粘度変化が 上記のように計算される。 有機溶媒系は、単一溶媒又は溶媒の混合液とすることができる。通常、溶媒の 混合液は少なくとも２溶媒を含み、５〜１０溶媒程度を含んでもよい。溶媒とし ては、ペルクロロエチレン、イソオクタン（トリメチルペンタンとも呼ばれる） 、ヘキサン、アセトン、塩化メチレン、トルエン、メタノール、クロロホルム、 エタノール、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、メチルエチルケトン、ペン タン、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド、キシレ ン、酢酸エチル、クロロベンゼン、メトキシエタノール、モルホリン、ピリジン 、ピペリジン、ジメチルスルホキシド、エトキシエタノール、イソプロパノール 、炭酸プロピレン、石油エーテル、ジエチルエーテル、ジオキサン及びその混合 液が挙げられるが、これらに限定されない。 １実施態様においては、典型的には溶媒の溶媒力を高めるために添加剤が有機 溶媒に加えられる。添加剤は、分析物のイオン化を抑制するように選ばれ、分析 物が有機溶媒に可溶になることを可能にする。好ましい添加剤としては、トリフ ルオロ酢酸、クエン酸、酢酸、トリメチルアミン及び水酸化テトラメチルアンモ ニウムが挙げられるが、これらに限定されない。 具体的な分析物の抽出に用いられるべき溶媒の選定は、いくつかの方法で行わ れる。例えば、試料及び／又は分析物が当該技術において既知の標準抽出手順を 有する場合には、同じ溶媒系が本発明でも用いられる。例えば、ＥＰＡは土壌及 びスラッジのようなある種の分析物及び／又は試料の分析に許容された多くのプ ロトコールを有し、具体的な分析物に使用するのに適切な溶媒が述べられている 。 他の実施態様においては、分析物の化学的特徴が適切な溶媒系を求めるために 利用される。即ち、具体的な溶媒又は溶媒混合液に可溶であることが既知の分析 物はその溶媒系を用いて抽出される。典型的には、分析物の溶媒系における溶解 度は少なくとも約０.００１〜０.５ｇ/ccでなければならないが、約１ｇ/ccを超 える溶解度もより低い溶解度も許容できる。 溶媒は、また、ヒルデブランド溶解度パラメーターに基づいて選ばれる。例え ば、通常本発明に用いられる溶媒はペンタン７.０５とメタノール１４.０のパラ メーターとの間のヒルデブランド溶解度を有する。ヒルデブランド溶解度は当該 技術において既知であり、例えば、Giddingsら，Science 162：67-73（1968）に は部分的リストが含まれている。 また、当業者は分析物の他の特徴を用いるであろう。例えば、既知の極性を有 する分析物は、適合しうる極性インデックスを有する溶媒を用いて抽出される。 即ち、好適実施態様はペンタンの極性（極性インデックス０.０）とジメチルス ルホキシドの極性（極性インデックッス７.２）との間の極性インデックスを有 する溶媒を使用する。種々の適切な溶媒の極性インデックスは、American Scien tific Productsによって分類された“High Purity Solvent Guide”，Burdick & Jackson Laboratories，Inc．に見出される。 また、溶媒は誘電率に基づいて選ばれる。通常、溶媒系の誘電率は、ヘキサン の誘電率（１.８８）と炭酸プロピレンの誘電率との間の範囲にある。適切な種 々の溶媒の誘電率は、American Scientific Productsによって分類された“High Purity Solvent Guide”，Burdick & Jackson Laboratories，Inc．に見出され る。 更に、溶媒は、その双極子モーメントに基づいて選ばれる。通常、溶媒系の双 極子モーメントは、０.０デバイのトリメチルペンタンの双極子モーメントと４. ０９デバイのＮ−メチルピロリドンの双極子モーメントとの間の範囲にある。種 々の適切な溶媒の双極子モーメントは、American Scientific Productsによって 分類された“High Purity Solvent Guide”，Burdick & Jackson Laboratories ，Inc．に見出される。 別の実施態様においては、溶媒は、そのアルミナによる溶離力に基づいて選ば れる。この実施態様においては、溶媒系のアルミナによる溶離力は、ペンタンの 溶離力（０.０）とメタノールの溶離力（０.９５）との間の範囲にある。適切な 種々の溶媒の溶離力は、American Scientific Productsによって分類された“Hi gh Purity Solvent Guide”，Burdick & Jackson Laboratories，Inc．に見出さ れる。 抽出されるべき試料が未知の分析物を含む場合には、適切な溶媒系の決定は種 々の方法で行われる。例えば、試料を分け、種々の溶媒を用いて抽出される。即 ち、種々の溶媒が試験される。例えば、非極性溶媒、低極性溶媒及び高度極性溶 媒が全て試みられる。既知の検出系を用いて抽出分析物を比較すると、具体的な 分析物に最良の溶媒の決定が可能である。多くの溶媒及び分析物の性質に基づい て同様の範囲が試みられる。 別の実施態様においては、試料は種々の溶媒を用いて繰り返し抽出され、抽出 された分析物は上記のように比較される。通常、これは特徴範囲を有する一連の 溶媒、例えば、非極性溶媒、低極性溶媒及び高度極性溶媒を用いて行われる。ま た、溶媒は、極性、極性モーメント、粘度、誘電率等の種々の特徴に基づいて選 ばれる。このようにして、具体的な分析物に適切な又は最適な溶媒を求めるため に溶媒の特徴範囲が試験される。 溶媒系が選ばれると、抽出は、例えば、図１に示される装置を用いて進行する 。簡単に言えば、圧縮ガス容器１０はライン１１を介してバルブ１２に及びライ ン１３を介してバルブ１５に連結され、バルブ１５はポンプ１４にも接続される 。ポンプ１４は、ライン１６を介して溶媒貯槽１７に接続される。バルブ１５は ライン２１を介して抽出セル２５の流入口２６に接続され、抽出セルはライン２ ８を介してバルブ３０に接続された流出口２７を有する。抽出セル２５は、オー ブン２０内に含まれている。 この方法は次のように進行する。まず、抽出セル２５に、問題の分析物を含む 試料が装填される。好適実施態様においては、試料は実質的にセルを満たしてい る。即ち、セルの死容量が１０％以下に保たれるが、ある場合には、抽出中に試 料の圧縮が起こり、死容量が生じる。しかしながら、試料の空隙容量は１０％よ り大きくてもよい。抽出セルのこの充填は、抽出収量が高い一様なフロースルー 試料を可能にする。即ち、抽出セルのサイズは試料がセルを完全に満たすことを 可能にするように選ぶことが好ましい。適切な抽出セルは０.５〜３２mlの容量 を有し、５ml、１０ml及び１５ml抽出セルが好ましいが、他のサイズも同様に用 いられる。更に、抽出セルは高圧及び高温の使用を可能にする材料から作られて いる。適切な抽出セルは超臨界流体抽出に用いられるセルが含まれ、当業者に理 解されるように、通常はセル内に試料を保持するタイプのフリットを有する。 別の実施態様においては、試料の容量は抽出セルの容量未満であり、抽出セル を容量まで充填するために不活性充填剤が用いられる。ある場合には、試料が高 度に圧縮性であり、系を塞ぐようになるはずである場合には不活性充填剤が用い られる。適切な不活性充填剤は、砂、ケイソウ土又はガラスウールのような抽出 性物質を含まない固体微粒子物質が含まれる。他の不活性充填剤は、当業者によ って容易に明らかにされるであろう。 抽出セルに試料が装填されると、流入及び流出口を介してポンプと試料収集バ イアルに連結される。１実施態様においては、抽出セルは予熱オーブン又は加熱 ブロック内に置かれ、５〜１５分の好ましい平衡時間でオーブン又はブロック温 度まで平衡にする。また、試料と接触させる前に、溶媒を所望の温度まで予熱し てもよい。また、溶媒と試料を共に予熱してもよい。試料或いは溶媒の予熱は下 記に示されるように必要なものではない。 試料を含むセルに装填し、場合によっては予熱されると、抽出は２つの方法、 静的抽出工程或いは動的フロースルーモードで進行する。 静的抽出工程が好ましい。この方法では、溶媒は開放している静的バルブ３０ を有する抽出セルにポンプで送られ、セルを介した流れが与えられ、少量、通常 約１mlが出口で収集される。そのときバルブ３０は閉じられ、系は適切な圧力に 加圧される。適切な圧力は実験の具体的な溶媒及び試料に左右される。例えば、 高レベルの抽出性物質を含む試料には通常低い圧力が必要である。圧力は、適切 には約１００〜約２５００psiの範囲にある。好ましい圧力は約１０００〜約２ ０００psiの範囲にあり、最も好ましい圧力は約２０００psiである。 バルブ３０が閉じられると、抽出セルはオーブン内に置かれ、試料は温度まで になる。圧力については、用いられるべき正確な温度は溶媒及び分析物に左右さ れる。通常、温度°Ｋは、標準条件下有機溶媒系の平均沸点°Ｋの約０.８〜２. ０倍のレベルで維持される。好ましい温度°Ｋは平均沸点の約１.０〜約２.０倍 の範囲にあり、最も好ましい範囲は平均沸点の約１.０〜１.６倍にある。 平均沸点°Ｋ或いは℃は、当該技術において既知の方法を用いて求めることが できる。有機溶媒系が単一溶媒を含む場合には、沸点温度は標準化学チャートに よって確認できる。有機溶媒系が２種類以上の溶媒を含む場合には、標準条件下 （大気圧における）の平均沸点温度は当該技術において既知の方法を用いて容易 に求めることができる。 本発明の方法に用いられる温度と圧力は、超臨界条件よりも低い。即ち、溶媒 系は２５℃及び大気圧のような標準温度及び圧力において抽出前は液状である。 更に、溶媒は抽出中に用いられる圧力のために抽出中も液体のままである。即ち 、温度が用いられる溶媒系の沸点より高くても、溶媒系は抽出中液体のままであ る。 セルは、ある期間圧力及び温度下に保たれる。抽出が予熱工程を存在させずに 行われると、抽出時間は抽出セルと試料が標的温度に達するのにかかる時間が含 まれる。通常、セルが標的温度に達するのに約３分かかるが、用いられる系によ っては長い時間或いは短い時間が必要である。セルが標的温度に達した後に、試 料から少なくとも１種の分析物の少なくとも一部を抽出するのに十分な時間、抽 出が進行する。通常、この時間は約５〜３０分であり、好ましい時間は約５〜約 １５分であり、最も好ましい時間は約５〜約１０分である。ある種の環境下では 、１時間までの抽出時間が必要とされる。 試料から分析物を抽出するのに十分な時間はいくつかの方法で求められ、抽出 の目的に部分的に左右される。例えば、分析物の定性的同定が主として重要であ る場合には、効率の低い抽出が行われる。また、分析物の定量又は収量が重要で ある場合には、より完全な抽出が望ましい。 好適実施態様においては、抽出は引き続き約２０％を超えない、好ましくは１ ０％を超えない分析物が同じ方法又はソックスレー又はマイクロ波抽出のような 他の抽出法を用いる次の抽出で抽出されるように行われる。即ち、抽出時間は、 少なくとも約８０〜９０％の抽出性分析物が抽出されるように選ばれる。通常、 この時間は、上記のように平均試料に対して５〜３０分の範囲にある。十分な抽 出の目安は、同じ抽出条件を更に１時間維持することにより約１０％を超えない 分析物が抽出されるというものである。当業者に理解されるように、試料の抽出 は不連続であってもよい。その場合には、時間は抽出の合計時間である。 好適実施態様においては、試料が固体マトリックスであると、抽出中に溶解さ れず、むしろ分析物が除去される。即ち、反応条件は固体マトリックスの完全な 可溶化を避けるように設計される。しかしながら、当業者に理解されるように、 有意量の分析物を含む固体マトリックスは分析物の抽出の結果として質量の減少 が示される。 静的時間が完了すると、静バルブ３０が開けられ、フラッシュ流体の容量（約 １〜５ml）がセルにポンプで送られる。フラッシュ流体は、抽出した分析物を含 む溶媒系を除去する前に除去工程における分析物の損失を最小にするためにセル に導入される液体溶媒である。フラッシュ流体は、抽出に用いた同一の溶媒系で あっても他の液体溶媒であってもよい。次に、バルブ１５が閉じられバルブ１２ が開けられてパージ流体、即ち、試料から抽出した分析物を含む溶媒系を置換す る流体が分析物を含む溶媒を抽出セルから収集バイアル３５に動かすことを可能 にする。収集バイアルは圧力下であっても大気圧下であってもよい。バイアルは 、密閉されなくても密閉されてもよく、パージ流体として用いられるもののよう な空気又は不活性ガスの雰囲気下であってもよい。パージ流体は、ヘリウム、窒 素又は二酸化炭素のような不活性ガスであってもよく、ある環境では他の溶媒で あってもよい。また、パージ流体は抽出に用いられるものと同一の溶媒系であっ てもよい。次に、ラインが新たな溶媒でフラッシュされ、抽出セルが取り出され 、次の使用のために洗浄される。 本発明の方法を用いて分析物を抽出するために必要とされる溶媒量は変動する 。一般に、溶媒の使用量は最小に保たれ、通常は抽出中にセル内に含まれる溶媒 量、即ち、空隙容量の溶媒である。適切には、有機溶媒の容量の抽出セル容量に 対する比は１：１〜５：１、好ましくは１.２：１、１.５：１、２：１、３：１ 及び４：１の範囲にある。別の実施態様においては、試料がセルを満たしている 場合、有機溶媒の容量の試料の容量に対する比は１：１〜５：１の範囲にあり、 １.２：１、１.５：１、２：１、３：１及び４：１が好ましい。同様に、有機溶 媒の容量の試料の重量に対する比は典型的には約１：１〜５：１ml/gの範囲にあ る。 別の実施態様においては、抽出は動的フロースルーモードで行われる。この実 施態様においては、抽出セルの装填及びセルの加圧は上記のように進行する。こ の場合、溶媒の導入前の予熱工程が好ましい。予熱後に、溶媒はセルを介して徐 々に流れ収集される。流速が速いほど抽出効率が低いが、速い流速は大きな抽出 セル又は大量の抽出性物質を含む試料に適切であることを当業者は理解するであ ろう。即ち、セル容量が０.５〜１０mlである場合、流速は通常約０.１〜約５ml ／分、好ましくは約０.１〜約０.５ml／分の範囲にある。この実施態様において は、 抽出に必要とされる有機溶媒の全量は抽出セルの容量の約２倍から抽出セルの容 量の約５倍までの範囲にある。 別の実施態様においては、静的及び動的抽出の双方が行われる。例えば、脂肪 抽出の場合の実施例に示されるように、系は静的工程、次にフロースルー工程を 有する。これは、場合によっては数回繰り返される。 抽出は、マイクロ波エネルギーを存在させずに行われることが好ましい。ある 実施態様においては、上記のように試料を乾燥するために用いられるが抽出工程 中ではない。 溶媒に溶解した分析物が得られると、通常検出又は分析される。これは、分析 物の同定か定量化かどうか及び分析物の組成によって種々の方法で行われる。分 析物は、溶媒又は例えば蒸発によって取り出された溶媒中に保持される。通常、 ガスクロマトグラフィー、質量分析法、イオンクロマトグラフィー、液体クロマ トグラフィー又は毛細管電気泳動の適用を含むがこれらに限定されない当該技術 において周知の方法を用いて分析される。更に、分析物を含む溶媒系は、分析前 に、例えば、不活性ガスブローダウン又は蒸発により濃縮される。分析物の濃度 が高い場合には、例えば、溶媒を添加することにより分析前に分析物が希釈され る。 下記実施例は、上記発明を用いる方法を更に完全に記載しかつ本発明の種々の 態様を行うために企図された最良の方法を述べるためのものである。これらの実 施例は決して本発明の真の範囲を限定するものではなく、むしろ具体的な説明の ためにあることが理解される。 実施例 実施例１ 農薬の混入標準土壌からの溶剤抽出 装置は、図１に示されているように組立てられたものであり、ＨＰＬＣハード ウエアで作られている。実施例１及び２の条件を表２に纏める。試料１の場合、 １０.４ml容量のセルに既知の濃度の農薬を混入した１０gの後述の標準粘土試料 を装填した。そのセルに溶媒（ヘキサン／アセトン１：１）を導入し、１mlが収 集バイアルの中へセルを通過するまで充填した。抽出セルを２０００psiの窒素 で加圧し、１００℃に設定されたブロックヒータ内に入れ、設定温度まで５分間 平衡にするように保持した。次に、２０００psi及び１００℃で５分の静的保持 時間を続けた。次に、バルブを収集バイアルまで開け、約２mlのフラッシュ流体 溶媒をセルに進め、次に溶媒及び分析物を収集バイアルの中へ窒素パージした。 収集バイアルに集めた溶媒及び分析物の最終容量は１３〜１５mlであった。集め た流体を不活性ガスブローダウンで１mlに濃縮した。濃縮した試料の分割量を分 析用ＧＣ／ＭＳに注入した。結果を表３に示す。 混入土壌試料は、米国環境保護庁（ＥＲＡ、コロラド州、アルバダ）によって 調製された。土壌型の範囲は、環境研究室によって農薬及び半揮発分を分析した 土壌試料の代表例である。混入は３レベルで起こした：低レベル（５μg/kg、定 量限度）、中レベル（２５０μg/kg）及び高レベル（２５００μg/kg）。これは 、典型的な土壌試料に見られる汚染レベル範囲に似ている。ＥＲＡによって供給 された３試料を粘土（粘土約６０％、砂土４０％を含むＥＲＡ表土）；ローム（ ＥＲＡ表土９０％、オッタワ砂土１０％）；及びローム（ＥＲＡ表土８０％、砂 土２０％）と呼んだ。２０化合物を塩素化農薬分析用に混入し、５７化合物を半 揮発分分析用に混入した。試料は、全て精製せずに抽出した。試料は、自動ソッ クスレー抽出と加速溶剤抽出（ＡＳＥ、本発明の方法）で平行して抽出した。抽 出されると、試料を不活性ガスブローダウンで低レベル試料を１ml及び中レベル 試料を１０mlに濃縮し、高レベル試料を分析前に溶媒系で２５mlに希釈した。 実施例２ 脂肪の食品からの抽出 実施例１のように抽出装置を組立て、表２に示されるように条件を設定した。 試料は、市販のチーズを含むポップコーンスナックとした。試料をＡＳＥで抽出 し、データをソックスレーを用いる抽出と比べた。 脂肪量を２方法で求めた：１）抽出後にバイアルに集めた全脂肪の重さを量っ た、及び２）抽出前後の抽出セルの重量の差によって、抽出した脂肪量を求めた 。同一試料の分割量についてソックスレー分析と比べた脂肪回収率は収集脂肪９ １.１重量％であり、９７.８重量％が抽出セル差方法で求められた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ポーター ネイサン エル アメリカ合衆国 ユタ州 84037 ケイズ ヴィル ウェスト クリークサイド レー ン 472 (72)発明者 ジョーンズ ブライアン エイ アメリカ合衆国 ユタ州 84088 ウェス ト ジョーダン サウス ターニャ アベ ニュー 9326（2400 ダブリュー) (72)発明者 エーゼル ジョン エル アメリカ合衆国 ユタ州 84040 レイト ン イースト 2125 ノース 1944 (72)発明者 アヴダロヴィック ネボイシャ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95129 サン ホセ グレイウッド ドラ イヴ 1470

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．有機分析物を試料から溶剤抽出する方法であって、 （ａ）超臨界条件よりも低い高温及び高圧下抽出セル内で非水有機溶媒系と接 触させた少なくとも１種の有機分析物を含む試料を前記有機分析物の少なくとも 一部を前記試料から抽出するのに十分な時間維持する工程であって、前記有機溶 媒系が温度及び圧力の標準条件下及び抽出中に液状である工程、及び （ｂ）パージ流体を該抽出セルに流し込むことにより前記有機溶媒系に溶解し た前記分析物を除去する工程、 を含む方法。 ２．有機分析物を試料から溶剤抽出する方法であって、 （ａ）超臨界状態よりも低い高温及び高圧下抽出セル内で非水有機溶媒系と接 触させた少なくとも１種の有機分析物を含む試料を前記有機分析物の少なくとも 一部を前記試料から抽出するのに十分な時間維持する工程であって、前記有機溶 媒系が温度及び圧力の標準条件下及び抽出中に液状であり、前記有機溶媒系の前 記抽出セルに対する容量比が５：１より大きくない工程、及び （ｂ）パージ流体を該抽出セルに流し込むことにより前記有機溶媒系に溶解し た前記分析物を除去する工程、 を含む方法。 ３．有機分析物を試料から溶剤抽出する方法であって、 （ａ）超臨界状態よりも低い高温及び高圧下抽出セル内で非水有機溶媒系と接 触させた少なくとも１種の有機分析物を含む試料を前記有機分析物の少なくとも 一部を前記試料から抽出するのに十分な時間維持する工程であって、前記有機溶 媒系が温度及び圧力の標準条件下及び抽出中に液状であり、前記有機溶媒系の前 記試料に対する容量比が５：１より大きくない工程、及び （ｂ）パージ流体を該抽出セルに流し込むことにより前記有機溶媒系に溶解し た前記分析物を取り出す工程、 を含む方法。 ４．有機分析物を試料から溶剤抽出する方法であって、超臨界状態よりも低い高 温及び高圧下抽出セル内で非水有機溶媒系を少なくとも１種の有機分析物を含 む試料に前記有機分析物の少なくとも一部を前記試料から抽出するのに十分な速 度で流し込む工程を含み、前記有機溶媒系が温度及び圧力の標準条件下及び抽出 中に液状であり、抽出中に用いられた有機溶媒の全量が前記抽出セルの容量の５ 倍を超えない方法。 ５．前記有機溶媒系が１種の有機溶媒を含む請求項２記載の方法。 ６．前記有機溶媒系が少なくとも２種の有機溶媒を含む請求項２記載の方法。 ７．前記有機溶媒系の平均粘度が２５℃で約０.２０〜約４.２０cpsである請求 項２記載の方法。 ８．前記有機溶媒系の室温における平均粘度の工程（ａ）の温度における平均粘 度に対する比率が約２〜約１５であることを特徴とする請求項２記載の方法。 ９．該圧力が約１００〜２５００psiである請求項２記載の方法。 10．前記試料が実質的に前記抽出セルを満たす請求項２又は３記載の方法。 11．前記抽出セルが、該試料と不活性充填剤を含む混合物で実質的に一杯である 請求項３記載の方法。 12．工程（ａ）の温度°Ｋが圧力の標準条件下該有機溶媒系の平均沸点°Ｋの温 度の約０.８〜２.０倍のレベルで維持される請求項２記載の方法。 13．工程（ａ）の条件を維持した１５分後に、同一条件で更に１時間維持するこ とにより約１０％より大きくない前記分析物が前記有機溶媒系に抽出される請求 項２記載の方法。 14．前記溶媒系の極性インデックスがペンタンの極性（極性インデックス０.０ ）とジメチルスルホキシドの極性（極性インデックス７.２）との間にある請求 項２記載の方法。 15．前記溶媒系の誘電率がヘキサンの誘電率（１.８８）と炭酸プロピレンの誘 電率（６９.０）との間にある請求項２記載の方法。 16．前記溶剤系の双極子モーメントが０.０デバイのトリメチルペンタンの双極 子モーメントと４.０９デバイのＮ−メチルピロリドンの双極子モーメントとの 間にある請求項２記載の方法。 17．前記溶媒系のアルミナによる溶離力がペンタンの溶離力（０.０）とメタノ ールの溶離力（０.９５）との間にある請求項２記載の方法。 18．前記有機溶媒系において最高沸点を有する有機溶媒の沸点が圧力の標準状態 において１００℃未満である請求項２記載の方法。 19．前記有機溶媒系における有機溶媒がペルクロロエチレン、イソオクタン、ヘ キサン、アセトン、塩化メチレン、トルエン、メタノール、クロロホルム、エタ ノール、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、メチルエチルケトン、ペンタン 、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサン、ジメチルホルムアミド、キシレン、 酢酸エチル、クロロベンゼン、メトキシエタノール、モルホリン、ピリジン、ピ ペリジン、ジメチルスルホキシド、エトキシエタノール、イソプロパノール、炭 酸プロピレン、石油エーテル、ジエチルエーテル、ジオキサン及びその混合液か らなる群より選ばれる請求項２記載の方法。 20．前記有機溶媒が添加剤を含む請求項19記載の方法。 21．前記添加剤がトリフルオロ酢酸、クエン酸、酢酸、トリメチルアミン及び水 酸化トリメチルアンモニウムからなる群より選ばれる請求項20記載の方法。 22．前記パージ流体が不活性ガスを含み、前記方法が （ｃ）前記不活性ガスの雰囲気下前記分析物を含む前記溶媒を容器に集める工 程、 を更に含む請求項２記載の方法。 23．前記有機溶媒のヒルデブランド溶解度パラメーターがペンタンの溶解度パラ メーター（７.０５）とメタノールの溶解度パラメーター（１４.０）との間にあ る請求項２記載の方法。 24．前記分析物が、農薬、除草剤、ＰＣＢ、ＰＡＨ及びガソリンからなる群より 選ばれる請求項２記載の方法。 25．該抽出セル内の温度が抽出中に約５０〜１５０℃で維持される請求項２記載 の方法。 26．請求項１の方法又は他の抽出方法を用いて同じ試料を反復抽出することによ り、前記分析物の全量の１０％を超えない量が引き続き抽出される請求項２記載 の方法。 27．前記分析物が検出される請求項２記載の方法。 28．工程（ａ）がマイクロ波エネルギーを存在させずに行われる請求項２記載の 方法。 29．前記十分な時間が約１０分から約３０分までの範囲にある請求項２記載の方 法。 30．前記流速が約０.１〜約０.５ml／分の範囲にある請求項４記載の方法。 31．工程（ａ）後、パージ流体の前にフラッシュ流体が前記セルに流し込まれる 請求項２記載の方法。