固相萃取

MSPD 所用的填料与固相萃取（SPE）相同，但是作 用的方式不同。 MSPD 中，固相载体在研磨过程中提供剪切力，破坏 样品组织结构，将样品研磨成更小的部分，键合的有 机相将样品组分溶解并更好地分散在载体表面。
样品在载体表面的分散状态取决于其组分的极性大小。 极性分子与载体表面未被键合的硅烷醇结合， 或形成 氢键； 弱极性分子则分散在键合相/组织基质形成的两相物质 表面。
基体分散固相萃取（MSPD，matrix solid-phase dispersion）一种快速样品处理技术。 其原理是将涂渍有C18 等多种聚合物的担体固相萃取 材料与样品一起研磨，得到半干状态的混合物并将其 作为填料装柱，然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种 待测物洗脱下来。根据分析物在聚合物/组织基质中 的分散和溶剂的极性将分析物迅速分离。 其优点是浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化、组 织细胞裂解、提取、净化等过程，不需要进行组织匀 浆、沉淀、离心、pH调节和样品转移等操作步骤， 避免了样品的损失。
2. 上样 将液态或溶解后的固态样品倒入活化后的固相 萃取小柱，然后利用抽真空，加压，或离心的 方法使样品进入吸附剂。
3. 洗涤和洗脱 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，然 后再用较强的溶剂将目标化合物洗脱下来，加 以收集。
淋洗和洗脱同前所述一样，可采用抽真空、加 压或离心的方法使淋洗液或洗脱液流过吸附剂。
如Supecol公司提供了给单个固相萃取小柱加 压的单管处理塞，可方便的与固相萃取小柱配 套使用。 又如，为了能使多个固相萃取小柱同时进行抽 真空，Supecol公司提供了十二孔径和24孔径 的真空多歧管装置，可同时处理多个固相萃取 小柱。
下图给出了如何根据样品的基体（溶剂），目标化合物和干扰化 合物的性质来选择固相萃取模式的流程图。
如果在选择吸附剂时，选择对目标化合物吸附 很弱或不吸附，而对干扰化合物有较强吸附的 吸附剂时，也可让目标化合物先淋洗下来加以 收集，而使干扰化合物保留（吸附）在吸附剂 上，两者得到分离。
在多数的情况下，是使目标化合物保留在吸附 剂上，最后用强溶剂洗脱，这样更有利于样品 的净化。
很多厂家生产各种规格和型号的固相萃取小柱 外，还研制开发了很多固相萃取的专用装置， 使固相萃取使用起来更为方便简单。
例如，萃取碳氢化合物（非极性时），要采用 反相固定相萃取（此时是非极性吸附剂）。 当目标化合物极性适中时，正、反固相萃取均 可使用。
吸附剂的选择还要受样品溶剂的强度（即洗脱 强度）的制约。
样品溶剂的强度相对吸附剂应该是较弱的，弱 溶剂会增强目标化合物在吸附剂上的保留（吸 附）。
如果样品溶剂的强度太强，目标化合物将得不 到保留（吸附）或保留很弱。 溶剂强度在正、反固相萃取中的顺序是不同的。
（3）离子交换固相萃取所用的吸附剂， 在用于非极性有机溶剂中的样品时，可用样品 溶剂来淋洗； 在用于极性溶剂中的样品时，可用水溶性有机 溶剂淋洗后，再用适当pH值，并含有一定有机 溶剂和盐的水溶液进行淋洗。 为了使固相萃取小柱中的吸附剂在活化后，到 样品加入前能保持湿润，应在活化处理后，在 吸附剂上面保持大约1mL活化处理用的溶剂。
当样品溶剂是水时，就可以用反相固相萃取， 因为水对反相固相萃取是弱溶剂，不会影响目 标化合物在吸附剂上的吸附。
固相萃取选择分离模式和吸附剂时还要考虑以 下几点：
1.目标化合物在极性或非极性溶剂中的溶解度， 这主要涉及淋洗液的选择。 2.目标化合物有无可能离子化（可用调节pH实 现离子化），从而决定是否采用离子交换固相 萃取。 3.目标化合物有无可能与吸附剂形成共价键，如 形成共价键，在洗脱时可能会遇到麻烦。
用3mL丙酮洗脱，收集洗脱液，将洗脱液在氮 气下缓慢加热（<45度）至干燥。 用200uL 甲醇溶解残渣，进样20uL，进行HPLC 分析。
2.水中多环芳烃（PAHS）的测定
SPE-GC
固相微萃取（Solid phase Micro-extraction, SPME） 是在固相萃取基础上发展起来的一种新的萃取分 离技术，与液-液萃取和固相萃取相比， 具有操作时间短，样品量小，无需萃取溶剂，适 于分析挥发性和非挥发性物质，重现性好等优 点。 很多研究结果表明，在样品中加入适当的内标进 行定量分析时，其重现性和精密度都非常好。
1.活化吸附剂 在萃取样品之前，要用适当的溶剂淋洗固相萃 取小柱，以使吸附剂保持湿润，可以吸附目 标化合物或干扰化合物。 不同模式固相萃取小柱活化用溶剂不同。
（1）反相固相萃取所用的弱极性或非极性吸附 剂，通常用水溶性有机溶剂，如甲醇淋洗，然 后用水或缓冲液淋洗。 也可以在用甲醇淋洗之前先用强溶剂（如己烷） 淋洗，以消除吸附剂上吸附的杂质及其对目标 化合物的干扰。 （2）正相固相萃取所用的吸附剂，通常用目标 化合物所在的有机溶剂（样品基体）进行淋洗。 正己烷、氯仿等
与液-液萃取相比，固相萃取有很多优点： 1. 不需要大量互不相溶的溶剂; 2. 处理过程中不会产生乳化现象。 一般说来，固相萃取所需时间为液-液萃取的 1/2，而费用为液-液萃取的1/5。 其缺点是：目标化合物的回收率和精密度要低 于液-液萃取。
固相萃取的模式及原理 固相萃取实质是一种液相色谱分离，其主要分 离模式也与液相色谱相同。 可以分为正相（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），离子 交换和吸附。
小柱可以是玻璃的，也可以是聚丙烯、聚乙烯、 聚四氟乙烯等塑料的，还可以是不锈钢制成的。
如自制的固相萃取小柱没有合适的烧结筛板时， 也可以用添加玻璃棉来代替筛板，起到既能支 撑固体吸附剂，又能让液体流过的作用。
目前，已有各种规格的、装有各种吸附剂的固 相萃取小柱出售，使用起来十分方便。
固相萃取的一般操作程序分为以下几步：
固相微萃取可用于气相色谱，也可用于液相色 谱。
用于GC 时，是将固相微萃取针管（不锈钢套 管）插入GC 进样口，推手柄杆，伸出纤维头， 使用进样口的高温热解吸目标化合物，解吸后 被载气带入色谱柱。 用于HPLC 时，是将固相微萃取针管（不锈钢 套管）插入固相微萃取/HPLC接口解吸池，然 后在利用HPLC的流动相通过解吸池洗脱目标 化合物，并将目标化合物带入色谱柱。
固相微萃取装置： 外形如一只微量进样器，由手柄（holder）和 萃取头或纤维头（fiber）两部分组成。 萃取头是一根1厘米长，涂有不同吸附剂的的熔 融纤维，接在不锈钢丝上，外套细不锈钢管 （保护石英纤维不被折断），纤维头手柄用于安装或固定萃取头，可永久使用。
这样可以大大降低固相萃取柱的成本。
固相萃取常用吸附剂
反相：硅胶键和C8，C18，芳香化合物等
正相：硅胶键和氨基、醇基、氰基等
离子交换：硅胶键和阴离子、阳离子
吸附：Al2O3, Florisil,石墨，树脂等
固相萃取的装置及操作程序
最简单的固相萃取装置就是一根直径为数毫米的 小柱。 小柱下端有一孔径为20μm的烧结筛板，用以支 撑吸附剂。 在筛板上填装一定量的吸附剂（100~1000mg， 视需要而定）， 然后在吸附剂上再加一块筛板，以防止加样品时 破坏柱床 （没有筛板时也可以用玻璃棉代替）。
固相萃取所用的吸附剂与液相色谱常用的固定 相相同，只是在粒度上有所区别。
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。硅胶上接氨基、醇基、氰基等。 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的相互作用，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它的极性-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。
固相萃取中常用溶剂的性质
极性 非极性
溶剂强度 强反相
弱正相
极性
弱反相
强正相
溶剂 正己烷 异辛烷 四卤化碳 三卤甲烷 二卤甲烷 四氢呋喃 乙醚 乙酸乙酯 丙酮 乙腈 异丙醇 甲醇 水 醋酸
是否溶于水 不 不 不 不 不 是 不 差 是 是 是 是 是 是
例如：样品溶剂是正己烷时，用反相固相萃取 就不合适了，因为正己烷对反相固相萃取是强 溶剂，目标化合物将不会吸附在吸附剂上；
4. 非目标化合物与目标化合物在吸附剂上吸附 点的竞争程度，这关系到目标化合物与干扰物 质能否很好分离。
固相萃取的常用吸附剂 鉴于固相萃取实质上是一种液相色谱的分离，原 则上讲，可作为液相色谱柱填料的材料都可用于 固相萃取。
但是，由于液相色谱的柱压可以较高，要求柱效 较高，故其填料的粒度要求较严格。
LC-NH2
固相萃取技术的应用
固相萃取主要用于复杂样品中微量或痕量目标 化合物的分离和富集。 例如，生物体液（如血液和尿中）药物及其代 谢产物的分析； 食品中有效成分或有害成分的分析； 环保水样中各种污染物（可挥发性有机物和半 挥发性有机物）的分析；
都可使用固相萃取将目标化合物分离出来，并 加以富集，然后进行色谱分析。
目标化合物与吸附剂之间的相互作用是静电吸 引力。
固相萃取中吸附剂（固定相）的选择： 主要是根据目标化合物的性质和样品基体（即 样品的溶剂）性质。 目标化合物的极性与吸附剂的极性非常相似时， 可以得到目标化合物的最佳保留（最佳吸附）。 两者极性越相似，保留越好（即吸附越好）， 所以要尽量选择与目标化合物极性相似的吸附 剂。
固相微萃取关键在于选择石英纤维上的涂层 （吸附剂）。要使目标化合物能吸附在涂层上， 而干扰化合物和溶剂不吸附。 一般是： 目标化合物是非极性时，选择非极性涂层； 目标化合物是极性时。选择极性涂层。
固相微萃取的采样方法： 将固相微萃取针管（不锈钢套管）穿过样品瓶 密封垫，插入样品瓶中。然后推出萃取头，将 萃取头浸入样品（浸入方式）或置于样品上部 空间（顶空方式），进行萃取。 萃取时间大约2~30min,以达到目标化合物吸附 平衡为准。最后缩回萃取头，将针管拔出。
过去常用10μm的粒径填料，现在高效柱多用 5μm的填料，甚至用3 μm的填料。 对填料的粒径分布要求也很窄。