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放大字体  缩小字体 发布日期:2024-04-12
核心提示:样品前处理是一项极其耗时、繁琐且容易引入分析测定误差的过程。样品前处理方法对样品的分析起着至关重要的作用,某种程度上来说
样品前处理是一项极其耗时、繁琐且容易引入分析测定误差的过程。样品前处理方法对样品的分析起着至关重要的作用,某种程度上来说,前处理决定了分析测试的结果,本文为大家呈现了一种常见的样品前处理方法——固相萃取的一些原理与操作。
固相萃取(solid-phase extraction,spe)是一种样品预处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来,主要用于样品的分离、纯化和浓缩。与传统的液液萃取法相比,可以提高分析物的回收率,更有效的将分析物与干扰组分分离,减少样品预处理过程,操作简单、省时、省力。
液液萃取主要还是做一些弱极性或非极性的目标物,对那些极性过强或者离子型目标物并不适用,而且没有除杂过程,处理后的样本会含有非极性的杂质,不但会污染色谱柱和仪器,也会造成一定的基质效应。固相萃取理论上非极性、极性、离子型目标物都可以适用,这也是近年来固相萃取技术越来越流行的原因。
spe固相萃取按照保留物质分为两类:一类为保留目标化合物;另一类为保留杂质(类似quechers的前处理操作)。spe固相萃取按照填料类型分为三类:非极性保留型、极性保留型、离子交换型。
spe处理的一般过程:活化、上样、淋洗与洗脱。

关于spe的处理过程,大家应该都不陌生,下面我们着重讲一下spe的工作原理、固相萃取吸附剂与目标化合物之间的作用机理(保留目标化合物)与spe使用的注意事项。
原理

spe技术基于液-固相色谱理论,采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、净化,是一种包括液相和固相的物理萃取过程,也可以将其近似地看作一种简单的色谱过程。
spe是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理。较常用的方法是使液体样品溶液通过吸附剂,保留其中被测物质,再选用适当强度溶剂冲去杂质,然后用少量溶剂迅速洗脱被测物质,从而达到快速分离净化与浓缩的目的。也可选择性吸附干扰杂质,而让被测物质流出,或同时吸附杂质和被测物质,再使用合适的溶剂选择性洗脱被测物质。
固相萃取法的萃取剂是固体,其工作原理基于水样中待测组分与共存干扰组分在固相萃取剂上作用力强弱不同,使它们彼此分离。固相萃取剂是含c18或c8、腈基、氨基等基团的特殊填料。
作用力

固相萃取主要是通过固相吸附剂上的官能团与目标化合物的官能团之间的作用力来保留/吸附的,这种作用力可分为非极性作用力、极性作用力、离子作用力、共价作用力等。
非极性作用力:对于键合硅胶及聚合物吸附剂而言,非极性作用力产生于固相萃取材料官能团上的碳氢键与目标化合物的碳氢键之间,常常被用于从样品基质中吸附分离具有非极性结构的目标化合物。
极性作用力:极性作用力发生在许多固相萃取材料极性表面与样品中目标化合物的极性官能团之间,常见的具有极性作用力的吸附剂在色谱中一般都称为正相色谱吸附剂。常见的极性固相萃取材料包括:硅胶、氧化铝、弗洛里硅土及含有氰基、氨基、二醇基的键合硅胶。
离子作用力:离子作用力发生在带相反电荷的目标化合物与固相萃取吸附剂官能团之间。
共价作用力:共价作用力发生在共价填料与目标化合物之间,共价键不易被打断,但有的官能团形成的共价键在改变溶剂环境的条件下是可逆的,如苯硼酸基。
注意事项

尽量慢

我们在用固相萃取时,面临的一个问题就是:液体应该以什么速率过柱流出,要想效果好,就要慢,尽量慢。

对于固相萃取柱中的填料,我们如果局部放大地看,能够看到其实它们是有很多的空隙,液体流通的渠道很多,如果流得快,相当比例的待测组分还来不及与填料充分作用就地从通道流失;所以要慢,给它们一个充分作用的机会。
如何慢呢?一个窍门就是不要用配合抽气机使用的所谓固相萃取器,而采用再普通不过的重力法。利用重力的作用使液体向下流出。在实验速度上,重力法远不如吸力法,但是在实验效果方面,重力法远比吸力法优胜,用吸力法只能得到谱带吸附,用重力法却能得到柱头吸附,在速度和效果两者的平衡中,我们还是倾向于优先保证好的效果。
举例来说,一个3ml500mg的c18小柱,如果加甲醇活化,其甲醇全部流至筛板时间约为20分钟,而在过样品液时,25ml的液体最多2小时可以流完,而且用重力法如果得当,工作速率不一定比吸力法差很多。因为我们可以充分利用空闲时间,用吸力法必须有人在旁边守候,而重力法由于不需要用电,可以充分利用午休和晚上时间过柱,液体量大时接个堆叠接头和延长管即可,安排好实验步骤,工作效率一样很高。另外,重力法不需要抽气机和固相萃取器。
尽量少

在固相萃取条件选择上,有人为了提高提取效率,尽量多加液体,或选择填料量大的小柱,其实大可不必如此。尤其在用重力法时,由于效率高,很多情况下是柱头吸附,并不是所有的填料都在起作用,填料多了不仅液体流出速度会更慢,而且在洗脱时的扩散会很明显。

因此建议,够用就行,在能保证效率时,填料尽量少,加液也不宜多。
实验条件不宜过分细化

固相萃取从原理上是色谱分离,但是在操作时最好只把它作为吸附萃取剂使用,由于填料性质、松紧常有差异,因此在实际实验中不必因为追求效果的最佳化而设计出很复杂的洗脱程序。

在建立条件中,我们应该尽量多利用现成的资料,尽快地建立起体系,同时要对操作过于复杂的步骤保持警惕性,在实验效果,实验速率和易操作性三者中取得平衡点。只用一次

 固相萃取柱最好只用一次。因为从严格的意义上来说,很多物质的吸附是不可逆的,一次吸附,无法洗脱,影响着下一次吸附,虽然有人做过重复利用的实验,但是总体来说为了节省一点经费而大大增加了结果的不可靠性和不确定性,是很不合算的行为。

因此建议,只用一次。如果想节省经费可以从减少填料量和使用小容积管入手,尽量用堆叠接头和延长管。
慎用固相萃取器

所有的供应商都会在推荐固相萃取柱的同时,推销固相萃取器,最简单的固相萃取器也要几千,如果贴个进口商标价格更要加几倍,这样的价格还不包括抽气机。但是这样的配置就是再加上调速开关,也很难得到好的结果,主要问题就是把小柱的不平行性放大了。

建议:实在不适合重力法的才用固相萃取器。
至于全自动固相萃取器,应该说,现在市面上还没有比较理想、适合食品检测的机器,主要问题就是无法解决一批小柱中液面下降不一致的问题,加上价格很昂贵,性价比也自然不高。带液面测量的也不能对多批量的小柱同时检测,且有交叉污染的危险。
目前的全自动固相萃取器基本上是走重力法路线,倒是回避了密封的难题。
不可忽视传统的液体萃取

有些人在初次接触固相萃取时,总觉得它能取代液体萃取,实际上就象毛细管电泳无法取代液相色谱一样。固相萃取在某些场合比液体萃取合适,但是在更多情况下,还是传统的液体萃取更可靠更合适。这一点从目前实验技术的实际发展可以得到印证。

关于液固萃取,我们不要仅仅把它看作是一个提取过程,从另一个角度来看,它还是一个净化过程,是把固形干扰物排除净化的过程。理解这一点,有助于我们优化选择实验方法。
实用性是实验设计成功与否的最终准则
在设计一个实验时,开始要考虑到其技术上是否先进。而在实际运用中,最终决定这个方法是否可行,是否能够存在的关键是实用性。一个实验方法不仅要解决问题,而且能够在人力,物力,财力三方面达到平衡,且满足可持续、可重复操作的要求。 
编辑:songjiajie2010

 
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