分析样品前处理技术

分析样品前处理技术

课程报告

样品前处理方法:固相萃取（SPE）

班级: 应用化学121班

学号: 201238705131

固相萃取（SPE）

1.基本原理

固相萃取 (Solid Phase Extraction，SPE) 就是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品的基体和干扰化合物分离，然后再用洗脱液洗脱或加热解吸附，达到分离和富集目标化合物的目的。

SPE也是一个柱色谱分离过程，分离机理、固定相和溶剂的选择等方面与高效液相色谱（HPLC）有许多相似之处。分离模式有正相（吸附剂极性大于洗脱液极性）、反相（吸附剂极性小于洗脱液极性）等。

1.1.1 正相固定相

正相固相萃取所用的吸附剂都是极性的，用来萃取（保留）极性物质。在正相萃取时目标化合物如何保留在吸附剂上，取决于目标化合物的极性官能团与吸附剂表面的极性官能团之间相互作用，其中包括了氢键、π—π键相互作用、偶极－偶极相互作用和偶极－诱导偶极相互作用以及其他的极性－极性作用。正相固相萃取可以从非极性溶剂样品中吸附极性化合物。

1.1.2 反相固定相

反相固相萃取所用的吸附剂通常是非极性的或极性较弱的，所萃取的目标化合物通常是中等极性到非极性化合物。目标化合物与吸附剂间的作用是疏水性相互作用，主要是非极性－非极性相互作用，是范德华力或色散力。

固相萃取所用的吸附剂也与液相色谱常用的固定相相同，只是在粒度上有所区别。SPE柱的填料粒径（>40μm）要比HPLC填料（3~10μm）大。由于短的柱床和大的粒径，SPE柱效比HPLC色谱柱低得多。因此，用SPE只能分开保留性质有很大差别的化合物。与HPLC的另一个差别是SPE柱是一次性使用。

SPE的操作步骤:

1.2.1 柱预处理

目的之一是除去填料中可能存在的杂质,另一个目的是使填料溶剂化，提高

固相萃取的重现性。填料未经预处理或者未被溶剂湿润，能引起溶质过早穿透，影响回收率。

1.2.2 上样或吸附

样品倒入活化后的固相萃取小柱，然后利用抽真空，加压或抽真空的方法使样品进入吸附剂。在该步骤，分析物被保留在吸附剂上。为了保证获得高的回收率，防止分析物的流失,要用合适强度、pH的溶剂稀释试样，即将样品溶液的溶剂强度调节到合适的范围。当以反相机理进行萃取时，以水或缓冲溶液作为溶剂，其中有机溶剂量不超过10%（V/V）最为适合。

1.2.3 淋洗

在样品进入吸附剂，目标化合物被吸附后，可先用较弱的溶剂将弱保留干扰化合物洗掉。洗涤的目的是为了去除吸附在柱子上的少量基体干扰组分。一般的洗涤液是合适的中等强度的溶剂。对反相萃取柱，清洗溶剂是含适当浓度有机溶剂的水或缓冲溶液。通过调节清洗溶剂的强度和体积，尽可能多地除去能被洗脱的杂质。

1.2.4 洗脱

用较强的溶剂将目标化合物洗脱下来，加以收集。是将分析物完全洗脱并收集在最小体积的洗脱剂中，同时使比分析物更强的保留的杂质尽可能多地保留在SPE 柱上。较强的溶剂能够使分析物洗脱并富集到一个很小的体积，但有较多的强保留杂质同时被洗脱下来；当用较弱的溶剂洗脱，富集的体积较大，但含较少的杂质。为了提高分析物的浓度或为以后的分析调整溶剂性质，如可以把收集到的分析物用氮气吹干，再溶于小体积适当的溶剂中。

2.应用范围

2.1 兽药残留应用

2.2 农药残留应用方法

2.3 食品添加剂检测方法

2.4 环境检测应用

2.5 药物代谢检测方法

2.6 MAS方法在农残和兽药残留中的应用

2.7 真菌毒素检测方法

2.8 纺织品中禁用偶氮染料的测定

2.9 环境、食品及化工产品中杂质离子及有机物的去除

3.优点和缺点

3.1 优点

(1) 简单、快速和简化了样品预处理操作步骤 ,缩短了预处理时间。

(2) 处理过的样品易于贮藏、运输 ,便于实验室间进行质控。

(3) 可选择不同类型的吸附剂和有机溶剂用以处理各种不同类的有机污染物。

(4) 不出现乳化现象 ,提高了分离效率。

(5) 仅用少量的有机溶剂 ,降低了成本。

(6) 易于与其他仪器联用 ,实现自动化在线分析。

3.2 缺点

(1) 分析物回收率低，重现性差；

(2) 不适合分析挥发性物质；

(3) 对于无机物的萃取不理想，目前极少用于此方向；

(4) 随着科技的发展，所分析的要求也不断提高，萃取柱填料功能单一。

4.发展方向

固相萃取的核心在于填料。固相萃取技术的发展就是填料的发展1。

4.1 发展SPE和其他技术的联用，如：和气相色谱、液相色谱、质谱，分光光度法、比色法，亚临界萃取法等化学、物理分析技术的联用。

4.2 用球形硅胶活高聚物作为填料机制和改进合成方法，提高柱效和重现性；4.3 制备合成新型填料，提高其选择性和吸附性，扩大在痕量分析中的应用。如：(1) 混合型硅胶固相萃取柱：此种柱子一般含有非极性基团和离子交换基团（阴离子和阳离子）；

(2) 聚合树脂固定相萃取柱：其特点容量比硅胶柱大，在任何pH下都稳定，可反复使用；

(3) 薄膜型固相萃取柱：其特点流速快，有机溶剂用量小，可减少浓缩过程中样品的损失。

5.应用举例

5.1 《固相萃取-高效液相色谱法测定城市污水中痕量多环芳烃的研究2》

采用固相萃取-高效液相色谱法测定城市污水中痕量多环芳烃.[方法]从固相萃取柱、洗脱溶剂、洗脱体积、洗脱速度等方面,对固相萃取-反相高效液相色谱法的试验条件进行优化,并检测城市污水中痕量多环芳烃。[结果]优化得到的

固相萃取条件为:选择SUPELCLEAN LC-18固相萃取柱;以二氯甲烷为洗脱溶剂,洗脱体积为15 ml,分3次洗脱,洗脱速度为2 ml/min;上样速度为5ml/min,上样体积为1 000 ml,并向水样添加200 ml甲醇作有机改性溶剂。在该萃取条件下,该方法的加标回收率高,为76.3%～105.2%;相对标准偏差为3.8%～6.0%,精密度好;检出限低,为0.000 8～0.048μg/L。[结论]固相萃取-反相高效液相色谱法操作简便,灵敏度高,精密度好,适用于大体积水样连续测定。

5.2 《分子印迹固相萃取-化学发光测定盐酸金霉素3》

基于盐酸金霉素在酸性介质中能极大的增敏Ce(Ⅳ)和Rh6G的化学发光,建立了结合分子印迹固相萃取的高灵敏度的化学发光测定盐酸金霉素的方法。用于盐酸金霉素结构相似的四环素作为虚拟模板合成了对盐酸金霉素有特异吸附的分子印迹聚合物,将填充有分子印迹聚合物的聚四氟乙烯管作为固相萃取柱,连接在八通阀上对盐酸金霉素进行萃取和预富集,用洗脱液(V(甲醇)∶V(0.01mol/LHNO3)=1∶4)在线洗脱吸附在固相萃取柱上的盐酸金霉素,对盐酸金霉素在检测池中与Ce(Ⅳ)和Rh6G在酸性条件下发生的化学发光强度进行测定。结果表明,盐酸金霉素的线性范围为2×10-8~1×10-6g/mL,方法的检出限为4×10-9g/mL(3σ),7次平行测定2×10-7g/mL的盐酸金霉素溶液的化学发光强度相对标准偏差为0.65%。用于鸡肝脏中盐酸金霉素含量测定,结果令人满意。

5.3 《固相萃取-气相色谱-质谱法测定食品中23种邻苯二甲酸酯4》

建立了同时检测食品中23种邻苯二甲酸酯类化合物的固相萃取-气相色谱-质谱(GC-MS)分析方法。样品经正己烷或乙腈提取、玻璃ProElut PSA固相萃取柱净化,GC-MS选择离子监测模式(SIM)测定。考察了不同种类食品的提取、净化方法。23种邻苯二甲酸酯的线性范围除邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)和邻苯二甲酸二异癸酯(DIDP)为0.5～5 mg/L外,其余均为0.05～5 mg/L,相关系数(r)除DIDP外均大于0.99。方法的检出限(信噪比为3)为0.005～0.05 mg/kg,定量限(信噪比为10)为0.02～0.2 mg/kg。在10种食品基质中3个加标水平的平均回收率为77%～112%,相对标准偏差(RSD,n=6)为4.1%～12.5%。该方法稳定、可靠,操作简单,适用于食品中邻苯二甲酸酯类化合物的检测与确证。

References

1. 刘长武; 翟广书; 买光熙; 刘潇威; 陈勇, 固相萃取技术的原理及进展. 农业环境与发展

2003, (01), 42-44.

2. 荣楠; 王靖飞; 康全影; 吴亦红; 李洪波, 固相萃取-高效液相色谱法测定城市污水中痕量

多环芳烃的研究. 安徽农业科学2012, (01), 451-453.

3. 杨春艳; 熊艳; 何超; 章竹君, 分子印迹固相萃取-化学发光测定盐酸金霉素. 应用化学

2007, (03), 273-277.

4. 郑向华; 林立毅; 方恩华; 黄永辉; 周爽; 周昱; 郑小严; 徐敦明, 固相萃取-气相色谱-质

谱法测定食品中23种邻苯二甲酸酯. 色谱2012, (01), 27-32.