第六章固相萃取技術(shù)(SPE)

(Solid—phaseExtraction)

§6—1概述§6—2固相萃取原理§6—3固相萃取模式§6—4固相萃取裝置與分類(lèi)§6—5

SPE柱的使用方法§6—6SPE柱的應(yīng)用范圍§6—7SPE柱的使用技術(shù)§6—8應(yīng)用§6—1概述

在化學(xué)分析中和生物工程中，樣品前處理或凈化是一亟待解決的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人們常常將60%的時(shí)間花在樣品處理上，這不但不符合高效率的要求，繁瑣的傳統(tǒng)樣品處理方法也直接影響了最后的分析結(jié)果。

從八十年代中期固相萃取技術(shù)就開(kāi)始在國(guó)外流行，并逐步取代了傳統(tǒng)的液—液萃取技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，固相萃取技術(shù)在國(guó)內(nèi)也越來(lái)越引起人們的重視，固相萃取技術(shù)在樣品前處理中的角色也日益顯得重要。目前在國(guó)際上，固相萃取技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、臨床血中藥物濃度監(jiān)測(cè)、刑事化驗(yàn)、檢驗(yàn)檢疫、環(huán)保、食品、水質(zhì)、領(lǐng)域中的樣品前處理，同時(shí)，在生物技術(shù)和生物工程領(lǐng)域，人們也開(kāi)始使用固相萃取技術(shù)進(jìn)行生物樣品的純化。而且，自動(dòng)化固相萃取儀也越來(lái)越被廣泛應(yīng)用。

在分析化學(xué)中樣品前處理，是一個(gè)十分重要的步驟，樣品前處理得好壞直接影響最終分析結(jié)果。而且還會(huì)影響分析儀器的使用壽命。

許多分析化學(xué)工作者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到樣品前處理的重要性，人們?cè)诓粩嘌芯浚倪M(jìn)樣品前處理的方法，使之準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)單、有效。樣品前處理可分為一般液體處理和分離提?。?/p>

A.一般液體處理

1.液體的轉(zhuǎn)移2.液體的稀釋3.液體的混合4.標(biāo)準(zhǔn)物的添加B.分離提取

1、液—液萃取法6、微波法2、蒸餾法7、超聲波離心法3、膜透析法8、超臨界液體萃取法4、離心/過(guò)濾法9、生物樣品的特殊制備5、固相萃取法10、加速溶劑萃取法

根據(jù)LC—GC雜志對(duì)世界1000多個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，樣品前處理所花費(fèi)的時(shí)間占整個(gè)分析過(guò)程的61%（見(jiàn)圖），現(xiàn)代的自動(dòng)化分析儀器使分析工作變簡(jiǎn)單、快速。然而，國(guó)內(nèi)擁有現(xiàn)代化分析儀器的實(shí)驗(yàn)室卻依然是用著古老、繁瑣的樣品前處理方法?？梢哉f(shuō)，樣品前處理已經(jīng)成為現(xiàn)代分析中的瓶頸。嚴(yán)重阻礙了分析工作的進(jìn)行。因此，要提高效率，就必須解決樣品前處理的問(wèn)題。

從色譜分析的整個(gè)過(guò)程看（見(jiàn)圖），該統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)在分析過(guò)程中樣品前處理產(chǎn)生的誤差最大，高達(dá)30%，如果再加上操作誤差，人為因素占了誤差來(lái)源的近50%。

換句話(huà)來(lái)說(shuō)，如果我們能夠解決人為因素造成的誤差，分析誤差產(chǎn)生的幾率就降低了一半，

由八十年代中期開(kāi)始發(fā)展較快的一項(xiàng)樣品前處理技術(shù)是固相萃取法(solidphaseextraction,SPE),又有人稱(chēng)之為固液萃取法(solidliquidextraction,SLE)。目前最常用的是鍵合硅膠柱。與傳統(tǒng)液液萃取法（liquid-Liquidextraction,LLE）比較，SPE具有明顯的優(yōu)勢(shì)首先，在LLE中乳化是一種時(shí)常發(fā)生的現(xiàn)象。萃取過(guò)程一旦發(fā)生乳化，將嚴(yán)重影響結(jié)果的重現(xiàn)性，而SPE中則不存在這個(gè)問(wèn)題。其次，LLE的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是回收率的高低在很大程度上取決于操作人員對(duì)該技術(shù)掌握的熟練程度，也就是說(shuō)同樣的一個(gè)方法，不同操作者得到的結(jié)果可能差異很大，這將影響方法的推廣，也難以進(jìn)行試驗(yàn)室的質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化。而SPE是基于分析功能團(tuán)和固相填料功能團(tuán)之間的作用力將分析物萃取出來(lái)的，其萃取結(jié)果穩(wěn)定、方法很容易在實(shí)驗(yàn)室之間轉(zhuǎn)移，有利于標(biāo)準(zhǔn)化。此外，固相萃取法還有許多優(yōu)點(diǎn)：如選擇性強(qiáng)、分離時(shí)間短、使用有機(jī)溶劑少等等。目前在國(guó)際上SPE技術(shù)已在許多領(lǐng)域里逐漸取代LLE。SPE的最突出優(yōu)點(diǎn)之一是便于自動(dòng)化，而SPE的自動(dòng)化使繁瑣、復(fù)雜、費(fèi)時(shí)的樣品前處理發(fā)生了一個(gè)飛躍性的變化。

固相微萃取技術(shù)(solidphasemicroextraction,SPME)是在常規(guī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由Pawlizyn等首創(chuàng)，并很快實(shí)現(xiàn)了商品化。常規(guī)SPE需用少量溶劑作沖洗劑，SPME則可不用萃取溶劑，是真正意義上的固相萃取。常規(guī)SPE主要用于HPLC和IC。SPME除可用于GC還可用于UV吸收光譜AAS、ICP-AES、CE或MS等，并可于電分析化學(xué)，應(yīng)用前景十分廣闊?！?-2固相萃取的基本原理

固相萃取（SolidPhaseExtraction,簡(jiǎn)稱(chēng)SPE）是一個(gè)包括液相和固相的物理萃取過(guò)程。在固相萃取過(guò)程中，固相對(duì)分析物的吸附力大于樣品基液。但樣品通過(guò)固相柱時(shí)，分析物被吸附在固體填料表面，其它樣品組份則通過(guò)柱子。分析物可用適當(dāng)溶劑洗脫下來(lái)。

SPE的基本原理和HPLC相同，但目的則完全不同。HPLC是要在短時(shí)間內(nèi)將各個(gè)化合物分離并保持好的峰形。而SPE是要從復(fù)雜的基液中分離人們感興趣的化合物并將其濃縮，以便進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

因此，傳統(tǒng)的SPE柱填料的顆粒往往比HPLC柱的填料顆粒要大的多(一般在40?)，而且是不規(guī)則的顆粒以增加接觸樣品的表面積。目前用的最廣泛的是鍵合硅膠柱（BONDEDSILICACOLUNM),其次是聚合樹(shù)脂柱。固相萃取基本步驟示意圖固相萃取是靠固體填料上的鍵合功能團(tuán)與待分離化合物之間的作用力將目標(biāo)化合物與基液分離達(dá)到樣品凈化濃縮的目的的。下面以固相萃取小柱（手動(dòng)操作）為例說(shuō)明如下：

采用固相萃取小柱作樣品預(yù)處理的主要有兩種方式。其一，選擇合適的小柱及溶劑使感興趣的組份保留在小柱上，而使干擾母體不保留，通過(guò)小柱；當(dāng)需要濃縮或富集低濃度樣品或者當(dāng)感興趣組份濃度很低時(shí)，常使用這種方式。

其二，是使感興趣的組份不保留通過(guò)小柱，使干擾母體保留在小柱上。而當(dāng)感興趣的組份濃度較高時(shí)，通常使用這種方式。

對(duì)以上兩種方式主要可以選擇一下三種不同分離機(jī)理：正相、反相和離子交換。而在每一種模式中有許多不同的吸附劑。分離機(jī)理、吸附劑和洗脫劑的選擇由樣品的特點(diǎn)及想要達(dá)到的分離目的決定。

例如欲分析紅酒中的有機(jī)酸，可采用SPE-pak

C18小柱作樣品預(yù)處理，酒樣中的色素等干擾物將保留在小柱上，而極性較強(qiáng)的有機(jī)酸不保留通過(guò)C18小柱。

但欲分析紅酒中酚類(lèi)物質(zhì)我們也可用C18小柱，在這種情況下，酒樣中的極性組份（如糖、有機(jī)酸）不保留，而多酚類(lèi)物質(zhì)可保留在C18小柱上，再用較強(qiáng)的流動(dòng)相將多酚類(lèi)物質(zhì)洗出來(lái)。§6-3固相萃取的種類(lèi)為了操作方便，通常是把SPE用的吸附劑按種類(lèi)分別裝在特制的塑料管中，形成不同類(lèi)別的SPE小柱供人們選用。

這些小柱不僅有滿(mǎn)足不同樣品應(yīng)用的不同吸附劑，而且每種類(lèi)型還有不同吸附劑量及不同形狀的小柱，了解這些小柱的特點(diǎn)，對(duì)于正確選擇適合自己需要的小柱是十分重要的。

一從分離機(jī)制上分類(lèi)正相型SPE小柱硅膠Al2O3硅酸鎂醇基氨基等反相型SPE小柱C18tC18

tC2-CN-NH2

C8

等離子交換型SPE小柱

陰離子交換小柱弱

氨丙基強(qiáng)

SAX

四基氨陽(yáng)離子交換小柱羧丙基CBA苯磺酸SCX丙磺酸PRX

tC18:是三官能團(tuán)的C18小柱，在酸性條件下，C18集團(tuán)不會(huì)水解下來(lái)，特別適合與GC,GC/MS或LC/MS分析之前的樣品處理。

tC2

三功能團(tuán)的疏水性較弱的C2小柱，適合用在環(huán)保制藥等分析領(lǐng)域的樣品處理。

二、從形狀上分類(lèi)1、SPEclassic小柱傳統(tǒng)的小型是最早設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次成型，具有很高的重現(xiàn)性

及柱效，是使用最普遍的徑流型小柱。2、SPEplus小柱這種小柱的設(shè)計(jì)即可手工方式使用也可接抽真空多通管，注射器或放在樣品自動(dòng)處理機(jī)上使用，其填料量與SPEclassic小柱不相同，兩者可進(jìn)行方法轉(zhuǎn)換

3、SPE-light小柱這種小柱是為有限的樣品量而設(shè)計(jì)的，內(nèi)部體積只有plus小柱的三分之一，可在較小的體積下洗脫鎦分，可改善回收率及減少溶劑的消耗

4、SPE-vac小柱這種小柱柱體是一個(gè)注射管，可允許較大體積的樣品的注入，體積從1ml到35ml，填料量從50mg到10g

5、SPE–vacrc這種小柱是為手工或使用自動(dòng)樣品處理器而設(shè)計(jì)，柱體為20ml“漏斗”型，用于填料有100mg或500mg,可允許較大的樣品量或溶劑量。表1spe-pak小柱的類(lèi)型及吸附劑的重量§6—3固相萃取小