固相萃取的原理方法等

固相萃取技术■

在过去的⼆⼗多年中，固相萃取作为化学分离和纯化的⼀个强有⼒⼯具出现了。从痕量样品的前处理到⼯业规模的化学分离，吸附剂萃取在制药、精细化⼯、⽣物医学、⾷品分析、有机合成、环境和其他领域起着越来越重要的作⽤。■固相萃取的原理

在过去的⼆⼗多年中，固相萃取作为化学分离和纯化的⼀个强有⼒⼯具出现了。从痕量样品的前处理到⼯业规模的化学分离，吸附剂萃取在制药、精细化⼯、⽣物医学、⾷品分析、有机合成、环境和其他领域起着越来越重要的作⽤。

固相萃取是⼀个包括液相和固相的物理萃取过程。在固相萃取中，固相对分离物的吸附⼒⽐溶解分离物的溶剂更⼤。当样品溶液通过吸附剂床时，分离物浓缩在其表⾯，其他样品成分通过吸附剂床；通过只吸附分离物⽽不吸附其他样品成分的吸附剂，可以得到⾼纯度和浓缩的分离物。保留和洗脱

在固相萃取中最通常的⽅法是将固体吸附剂装在⼀个针筒状柱⼦⾥，使样品溶液通过吸附剂床，样品中的化合物或通过吸附剂或保留在吸附剂上（依靠吸附剂对溶剂的相对吸附）。“保留”是⼀种存在于吸附剂和分离物分⼦间吸引的现象，造成当样品溶液通过吸附剂床时，分离物在吸附剂上不移动。保留是三个因素的作⽤：分离物、溶剂和吸附剂。所以，⼀个给定的分离物的保留⾏为在不同溶剂和吸附剂存在下是变化的。“洗脱”是⼀种保留在吸附剂上的分离物从吸附剂上去除的过程，这通过加⼊⼀种对分离物的吸引⽐吸附剂更强的溶剂来完成。容量和选择性

吸附剂的容量是在最优条件下，单位吸附剂的量能够保留⼀个强保留分离物的总量。不同键合硅胶吸附剂的容量变化范围很⼤。选择性是吸附剂区别分离物和其他样品基质化合物的能⼒，也就是说，保留分离物去除其他样品化合物。⼀个⾼选择性吸附剂是从样品基质中仅保留分离物的吸附剂。吸附剂选择性是三个参数的作⽤：分离物的化学结构、吸附剂的性质和样品基质的组成。

固相萃取的简要过程

1.⼀个样品包括分离物和⼲扰物通过吸附剂；2.吸附剂选择性的保留分离物和⼀些⼲扰物，其他⼲扰物通过吸附剂；

3.⽤适当的溶剂淋洗吸附剂，使先前保留的⼲扰物选择性的淋洗掉，分离物保留在吸附剂床上；4.纯化、浓缩的分离物从吸附剂上淋洗下来。■SPE 的⽅法建⽴

1. 选择SPE ⼩柱或滤膜⾸先应根据待测物的理化性质和样品基质, 选择对待测物有较强保留能

⼒的固定相。若待测物带负电荷, 可⽤阴离⼦交换填料, 反之则⽤阳离⼦交换填料。若为中性待测物, 可⽤反相填料萃取。SPE ⼩柱或滤膜的⼤⼩与规格应视样品中待测物的浓度⼤⼩⽽定。对于浓度较低的体内样品, ⼀般应选⽤尽量少的固定相填料萃取较⼤体积的样品。

2. 活化萃取前先⽤充满⼩柱的溶剂冲洗⼩柱或⽤5～ 10ml 溶剂冲洗滤膜。⼀般可先⽤甲醇等⽔

溶性有机溶剂冲洗填料, 因为甲醇能润湿吸附剂表⾯, 并渗透到⾮极性的硅胶键合相中, 使硅胶更容易

被⽔润湿, 之后再加⼊⽔或缓冲液冲洗。加样前, 应使SPE 填料保持湿润, 如果填料⼲燥会降低样品保留值; ⽽各⼩柱的⼲燥程度不⼀, 则会影响回收率的重现性。3. 加样⼀般可采取以下措施: (1) ⽤0. 1 mol/L酸或碱调节, 使pH < 3 或pH > 9, 离⼼取上层液

萃取; (2) ⽤甲醇、⼄腈等沉淀蛋⽩质后取上清液, 以⽔或缓冲液稀释后萃取; (3) ⽤酸或⽆机盐沉淀蛋⽩质后取上清液, 调节pH值后萃取; (4) 超声15 min后加⼊⽔、缓冲液, 取上清液萃取。尿液样品中的药物浓度较⾼, 加样前先⽤⽔或缓冲液稀释, 必要时可⽤酸、碱⽔解反应破坏药物与蛋⽩质的结合, 然后

萃取。流速应控制为2～ 4 m l?m in, 流速快不利于待测物与固定相结合。4. 清洗填料反相SPE 的清洗溶剂多为⽔或缓冲液, 可在清洗液中加⼊少量有机溶剂、⽆机盐或调

节pH 值。加⼊⼩柱的清洗液应不超过⼀个⼩柱的容积, ⽽SPE 滤膜为5～ 10 m l。5. 洗脱待测物应选⽤5～ 10m l 离⼦强

度较弱但能洗下待测物的洗脱溶剂。若需较⾼灵敏度, 则可先将洗脱液挥⼲后, 再⽤流动相重组残留物后进样。体内样品洗脱后多含有⽔, 可选⽤冷冻⼲燥法。保留能⼒较弱的SPE 填料可⽤⼩体积、较弱的洗脱液洗下待测物,再⽤极性较强的HPLC 分析柱如C18柱分析洗脱物。若待测物可电离, 可调节pH 值, 抑制样品离⼦化, 以增强待测物在反相SPE 填料中的保留, 洗脱时调节pH 值使其离⼦化并⽤较弱的溶剂洗脱, 收集洗脱液后再调节pH 值使其在HPLC 分析中达到最佳分离效果。在洗脱过程中应减慢流速, ⽤两次⼩体积洗脱代替⼀次⼤体积洗脱, 回收率更⾼。■固相萃取技术在环境分析上的应⽤在环境污染中农药分析的应⽤

国内外分析⼯作者就固相萃取技术在农药残留分析中的应⽤⽅⾯进⾏了⼴泛的尝试和探索,取得了许多成功的经验. 由于农药在农作物⽣产中不仅污染作物本⾝,对农作物的⽣长环境也产⽣污染,包括⼟壤、⽔体等.SPE 在⽔体中农药残留分析⽅⾯的应⽤

测定⽔体中的农药残留⼀般采⽤如C18 ,C8 等⾮极性吸附剂,通常⽤甲醇和⽔条件化,以甲醇为洗脱剂.由于对⽔体中的农药残留限量要求严格,如欧盟规定地表⽔农药残留量为1.0µg/ L，饮⽤⽔为0.1µg/ L,我国规定⽣活饮⽤⽔中滴滴涕、六六六的限量分别为1µg/ L 和5µg/ L,⽽且⾃然⽔体中的农药残留质量

浓度通常也很低,若没有可靠的分离富集⼿段很难检测到,采⽤固相萃取技术可以使提取、富集和净化⼀步完成. 将⼤体积样品过固相萃取柱进⾏预浓缩,⽤⼩体积洗脱剂洗脱,再浓缩定容进⾏检测,⼤⼤降低了检测⽅法的检出限. 如:

康跃慧等⼈测定⽔源⽔中有机磷,通过固相萃取富集分离后,使⽅法检出限达到了1.19～5. 34 ng/L;Lopez-Blanco 等测定地表⽔中的硫丹(α和β异构体) ,采⽤固相萃取实现了样品的100 倍浓缩富集,使⽅法检出限达到20 ng/L; Pinto 等测定⽔中草净津等4 种除草剂,采⽤固相萃取富集样品使浓缩倍数达到500 倍,⽅法检出限降低⾄9.8～34 ng/ L.但对于⽔溶性强的农药品种如甲胺磷、乐果、敌敌畏等,回收率仅50 %～60 % ,甚⾄更低 ,因此在今后的⼯作中应着眼于如何提⾼这些农药品种的回收率,提⾼⽅法的准确度.

SPE 在⼟壤中农药残留分析⽅⾯的应⽤

测定⼟壤中的农药残留⼀般是先⽤适当的提取溶剂及提取⽅式从⼟壤样品中将待测的农药提取出来,再利⽤固相萃取技术进⾏净化. 由于待测农药的性质不同所使⽤的提取溶剂不同,因此从基质中带来的杂质性质也不尽相同,所以要选择适当的吸附剂实现

待测残留农药的分离和净化.分析极性较强的农药,采⽤极性较强的提取溶剂如丙酮-⽔体系时可采⽤⾮极性吸附剂如C18等,这样提取溶剂中⽔溶性强的杂质不会保留在吸附剂上,有利于样品的

净化,如Ruiz 等利⽤V (⽔) ∶V (DMF) = 100∶2.5 为提取溶剂、C18为吸附剂,以⼄酸⼄酯为淋洗剂测定⼟壤中莠去津,呋喃丹,地亚农等农药取得了较好的效果;⽽分析极性较弱的农药,采⽤极性较弱的提取溶剂时,可以选择极性吸附剂如Florisil 等,它不会对提取溶剂中的弱极性杂质产⽣保留,然后再选择适当溶剂将待

测残留农药淋洗下来进⾏测定,如Kim 等利⽤V(正⼰烷)∶V (⼆氧甲烷) = 7∶3 为提取溶剂、Florisil 为吸附剂测定⼟壤中α,β-HCH ,七氯等有机氯农药⾷品有毒物质分析中的应⽤近两年,国外有些学者已经开始将SPE ⽤于⾷品中⼀些毒素的提取和净化,如⾷品中有机氯、有机

磷农药残留量的测定,蔬菜⽔果中胺基甲酸酯类、拟除⾍菊酯类农药的测定,Carmichael和Aase 等⼈分别⽤C18 提取了被细菌污染的牡蛎中的⿇痹毒素和致腹泻毒素,优化了这些毒素的标本提

取步骤。Fiori 等⼈对于⽜奶中⾮法添加的地塞⽶松等9 种⽪质类固醇⽤SPE 法进⾏了提取,联合LC- MS 进⾏测定,测定⽔平为20～100ng/g。Skog对过⾼温度烧烤⾁⾷中的致癌物质—杂环胺进⾏了提取,并⽤GC - MS 法对提取物进⾏测定,发现其浓度常可达10-9 ⽔平。有毒药物分析中的应⽤

固相萃取技术在有毒药物分析中的应⽤已不再只停留于⾎、尿等

体液中的巴⽐妥类、卡马西平、安⾮它明类、阿⽚类等药物的提取和净化, Hold 等⼈为研究毒品在⽑发中的代谢机制,将⼈的⽑发

⽤酶消化后, 调pH 为5. 5 , 然后过固相柱,蒸发浓集后,联合GC - MS 同时测定⽑发中的可卡因、阿⽚以及它们的代谢物(咖啡因,爱康宁等) ,检测限均可达到500pg/mg。富集环境空⽓中痕量有机化合物

环境空⽓污染物中挥发性及半挥发性物质占90 % ,其余为颗粒状污染物;颗粒状污染物可⽤滤膜捕集,对挥发性和半挥发性⼀般⽤固相萃取(固体吸附) ,溶液吸收和低温冷凝富集采样。固相萃取富集环境空⽓中有机物是将均匀粒度的固定相装成⼩柱,在常温

或低温下使空⽓通过⼩柱,由于⽓相(空⽓) 与固定相之间对有机化合物的分配系数不同⽽将欲捕集的化合物保留在⼩柱上,空⽓中正常组分如氮、氧等则通过⼩柱流出,达到富集有机化合物的⽬的。■固相萃取及其在临床⽣化检验中的应⽤ ------您需要的！哈哈

随着⽣化技术的发展,从复杂的⽣物样品(⾎、尿、体液、粪便) 中提纯并富集痕量物质是现代分析技术必不可少的步骤。通过样品的预处理,去除⽣物样品中与待测物不相关的其他物质,并富集其浓度在可测定的线性范围内,这就要求预处理的特异性、重复性及回收率要⾼,⽽且不破坏待测物本⾝的性质和结构。以前常⽤离⼼、蒸馏、过滤、沉淀和真空冷冻、⼲燥等⽅法,但对复杂样品中低浓度待测物来说,上述⽅法难以满⾜要求。液-液萃取作为⽓相⾊谱( gas chromatography ,GC) 和其他⾊谱的预处理,曾⼀度⾮常流⾏,但它费时、易乳化、杂质较多、需要样品量⼤,并且需要⼀些有毒或有污染的有机溶剂,重现性和精密度较差,安全⽆毒的溶剂很少,且价格昂贵。为了弥补上述缺点,⼈们⼜发明了⼀较新的萃取⽅法———固相萃取(solid-phase ext raction,SPE)，SPE 已⼴泛应⽤于各⾏各业,包括⽣物样品中各种内源性物质和外源性物质及其代谢产物的分离、纯化;药物分析中的安眠类药物、抗组胺药物、抗抑郁药物、局⿇药物、兴奋药物等的检测;法医学中的毒物分析(安⾮他明、⼤⿇类、有机磷、⿇醉剂、氰化物等) 及环境监测中某些⾦属离⼦的测定。各种SPE 在⽣物分析中的应⽤见表：