《Chemosensors》：Trace-Level Determination of ACE Inhibitors in Wastewater of Al-Kharj Governorate Using Solid-Phase Extraction–Capillary Electrophoresis Aided by Field Amplified Sample Stacking: A Sustainable Analytical Approach
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摘要：尤其在经历快速工业与医疗发展的地区，废水中药物残留的存在正成为日益紧迫的环境问题。本研究建立了一种兼具灵敏度与低成本的定量分析方法，用于测定废水中赖诺普利(lisinopril, LIS)、雷米普利(ramipril, RAM)及依那普利(enalapr
摘要：尤其在经历快速工业与医疗发展的地区，废水中药物残留的存在正成为日益紧迫的环境问题。本研究建立了一种兼具灵敏度与低成本的定量分析方法，用于测定废水中赖诺普利(lisinopril, LIS)、雷米普利(ramipril, RAM)及依那普利(enalapril, ENA)。为提高测量精密度与准确度，研究人员以普萘洛尔(propranolol, PRO)作为内标(internal standard, IS)。为实现双重预浓缩与灵敏度增强，该方法将场放大样品堆积(field amplified sample stacking, FASS)与固相萃取(solid-phase extraction, SPE)协同整合于毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)检测之前。研究人员对关键实验因素——背景电解质(background electrolyte, BGE)组成、pH、进样参数、堆积效率及SPE吸附剂的选择——进行了细致优化。最佳条件下，SPE–CE–FASS方法在10–1000 ng L?1浓度范围内表现出优异线性(R2> 0.999)、出色准确度(日内及日间相对标准偏差RSD < 6%)，在实际废水样品中回收率为90–97%。该方法通过减少废物产生、降低溶剂用量并提供足以进行痕量分析的灵敏度，为液相色谱-串联质谱(liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)提供了一种环境友好且经济高效的替代方案，因而非常适用于复杂废水基质中血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制剂的常规监测。
论文解读：采用固相萃取–毛细管电泳联用场放大样品堆积测定废水中ACE抑制剂痕量水平的研究
该研究发表于《Chemosensors》。血管紧张素转化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制剂如赖诺普利(lisinopril, LIS)、雷米普利(ramipril, RAM)和依那普利(enalapril, ENA)是全球广泛使用的降压药，经人体排泄后进入污水处理系统，常规工艺难以完全去除，作为新兴污染物以ng L?1至μg L?1级别存在于受纳水体中，可能对非靶标水生生物产生长期生态影响，因此亟需高灵敏度的环境监测方法。目前液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)虽灵敏度满足要求，但仪器昂贵、操作复杂且有机溶剂消耗大；毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)具低溶剂消耗优势，但常规CE–紫外(UV)检测灵敏度不足以应对废水中痕量ACE抑制剂。为克服此局限，研究人员开发了离线固相萃取(solid-phase extraction, SPE)与在线场放大样品堆积(field amplified sample stacking, FASS)联用的CE–UV方法(SPE–CE–FASS)，并以普萘洛尔(propranolol, PRO)为内标(internal standard, IS)，对该方法进行系统优化与全验证，并应用于沙特阿尔卡吉省(Al-Kharj Governorate)制药废水实际样品检测，证明其在降低溶剂消耗的同时可达到与LC-MS/MS相当的痕量检测能力。
主要关键技术方法： 研究人员采集阿尔卡吉省制药厂最终排口废水样品，经0.45 μm滤膜与pH调节后，使用Oasis HLB固相萃取柱进行离线富集(500 mL浓缩至1.0 mL)与净化，洗脱后氮吹复溶于超纯水形成低电导样品基质；CE分离采用未涂层熔融石英毛细管(总长约58.5 cm，有效长50 cm，内径50 μm)，以25 mM磷酸盐缓冲液(pH 7.4)为背景电解质(background electrolyte, BGE)，+25 kV分离电压，214 nm二极管阵列检测(diode array detector, DAD)；FASS通过将SPE洗脱残基重溶于超纯水(低电导)并以50 mbar压力进样60 s实现在线电泳预浓缩；方法以PRO为内标，按国际分析验证指南开展线性、检出限(limit of detection, LOD)、定量限(limit of quantification, LOQ)、精密度、回收率、基质效应(matrix effect, ME)及稳健性(robustness)评价。
3.1. Optimization of CE–FASS Conditions
研究人员系统考察了BGE磷酸盐缓冲液浓度(10–40 mM)与pH(6.5–8.0)对分离度、峰形、迁移时间重现性及FASS堆积效率的影响，确定25 mM磷酸盐缓冲液pH 7.4为最优条件——在此条件下四种分析物(LIS、RAM、ENA及IS PRO)获得良好分辨率与稳定电渗流(electroosmotic flow, EOF)，FASS因样品区带与BGE间显著电导率差异而高效运作，迁移时间RSD < 2%。
3.2. Field-Amplified Sample Stacking Performance
研究人员通过比较FASS大体积进样(50 mbar, 60 s)与常规水动力进样(50 mbar, 10 s)的峰面积比计算富集倍数(enrichment factor)，结果表明FASS使检测信号增强335–469倍(依分析物而异)，归因于各分析物在低电导区高速迁移并在高电导BGE界面骤降速度而堆积浓缩。
3.3. Solid-Phase Extraction Performance
研究人员使用Oasis HLB柱对废水基质中三种ACE抑制剂进行保留与净化，SPE将500 mL样品浓缩至1.0 mL产生约500倍体积富集因子，与FASS在线电泳预浓缩协同作用，使方法整体灵敏度满足ng L?1级痕量测定需求，且SPE洗步骤有效去除弱保留基质干扰物。
3.4. Method Validation Results
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3.4.1. Linearity： 研究人员分别建立溶剂基准校正曲线(超纯水基质，FASS进样)与基质匹配校正曲线(空白废水加标后经完整SPE–CE–FASS流程)，两者在10–1000 ng L?1范围内R2> 0.999，基质匹配曲线斜率较溶剂基准下降<10%，表明SPE净化后基质效应微弱，内标可有效补偿。
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3.4.2. Limits of Detection and Quantification： 以分析物/内标峰面积比S/N=3和S/N=10分别计算LOD与LOQ，基质基准LOD为3.2–4.1 ng L?1，LOQ为10.5–13.6 ng L?1，较常规CE进样显著降低，满足环境痕量监测要求。
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3.4.3. Precision, Accuracy, and Recovery： 研究人员在50、200及800 ng L?1三个加标水平进行精密度与回收率实验，日内RSD < 5%，日间RSD < 6%；加标回收率为90–97%，证明方法准确可靠，PRO作为内标可校正SPE及进样损失。
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3.4.4. Matrix Effect： 以ME(%) = Smatrix/Ssolvent× 100评估基质效应，三种ACE抑制剂ME值为90–95%(n=3, RSD < 3%)，属轻微信号抑制，经基质匹配校正与内标法消除后可忽略。
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3.4.5. Robustness： 研究人员有意微调BGE浓度(±2 mM)、pH(±0.1)及分离电压(±1 kV)，各变动下分析物/内标峰面积比RSD < 5%，迁移时间与分离度无显著变化，方法具良好稳健性。
3.5. Application to Real Wastewater Samples
研究人员将验证后方法应用于阿尔卡吉省制药废水实际样品，采用基质匹配校正定量，检出依那普利(ENA)浓度最高，其次为赖诺普利(LIS)与雷米普利(RAM)；实际样品电泳图显示SPE–FASS可有效压制中性基质干扰并获得清晰峰形，与标准品电泳行为吻合，确认目标物成功定性定量。
3.6. Comparison with Published LC-MS/MS Methods
研究人员将本方法与文献报道LC-MS/MS法进行比对，本方法基质LOD(3.2–4.1 ng L?1)与LC-MS/MS(sub-ng L?1至数ng L?1)处于同一数量级，回收率与精密度相当，但CE分离仅需微升级电解质、SPE洗脱仅用少量甲醇，大幅降低有机溶剂消耗与废液产生，仪器配置简单、运维成本低。
讨论与结论翻译：
研究人员开发并验证了SPE–CE–FASS方法，可同时测定制药废水中LIS、RAM和ENA。通过联合SPE离线富集与FASS在线预浓缩，显著增强了CE–UV检测灵敏度并确保稳健分析性能。该方法具良好线性、精密度与回收率，基质效应微小，以PRO为内标补偿了提取与分析过程的变异。实际废水样品的成功应用证实目标ACE抑制剂以环境相关浓度存在，凸显该方法对复杂基质适用性。所提出方法为质谱技术提供了低成本、低溶剂消耗及可及性高的替代方案，较传统LC-MS/MS明显削减有机溶剂消耗与化学废物产生——CE分离仅需微升量级电解质且无连续流动相——在保持适于痕量环境监控灵敏度的同时提升了分析可持续性。
