样品前处理技术及应用

20H、Si-等； 非极性柱：C18、C8、C2、CH、CN、PH 阳离子交换柱：SCX，PRS，CBA 阴离子交换柱：SAX，PSA， NH2，DEA 共价型柱：PBA 根据目标化合物性质和样品种类，选 用合适的SPE柱和淋洗剂
不同规格的SPE柱


正相 (silica gel, almina, florisil, CN, NH2, Diol) 反相(C18, C8, C4, Phenyl) 离子交换(SAX, WAX, SCX, WCX)
EXTRACTION）
1.1 原理 固相萃取（ SPE）是一个包括液相和固相的物理 萃取过程。在固相萃取过程中，固相对分析物的 吸附力大于液相。当样品通过固相萃取柱时，分 析物被吸附在固相表面，其它样品组分则通过柱 子。分析物再用适当的溶剂洗脱下来，达到与样 品基体和干扰化合物的分离及富集目的。
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数据处理 27%
分析 6%
采样 6%
样品处理 61%
From: LC-GC Intl. Vol. 4, No. 2, 1991
色谱过程中的误差来源
标准曲线 9%
色谱柱 11% 仪器 8%
色谱 7%
积分 6% 进样 6% 交叉污染 4%
操作 19 %
样品处理 30%
3 国际上前处理技术发展
80年代中后期，国际上针对传统萃取技术的 不足，发展了固相萃取（SPE）技术和超临界流 体萃取技术(SFE) ； 90年代以来，又出现了固相微萃取技术（ SPME）、液相微萃取（LPME）、基质固相分 散萃取技术（MSPDE）、免疫亲和色谱技术（ IAC)等新的萃取技术。
（5）目标化合物有无可能离子化（通过调节 pH 值），从而决定是否采用离子交换固相萃取；
（6）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； （7）非目标化合物与目标化合物在吸附剂的吸附点 上的竞争程度，这关系到目标化合物与干扰化合 物是否能很好分离。
1.8 洗脱溶剂的选择
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（2） 反相萃取

通常用非极性的或极性较弱的吸附剂萃取 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。
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（3） 离子交换萃取

离子交换固相萃取所用的吸附剂是带有电
荷的离子交换树脂，所萃取的目标化合物
是带有电荷的化合物。目标化合物与吸附 剂之间的相互作用是静电吸引力。
1.2 固相萃取的特点
（1） 取代传统的液--液萃取，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；
（3） 采用高效﹑高选择性的吸附剂 ，使萃 取选择性高，重复性好；
（4） 简化样品处理过程，减少费用。
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1.3
样品基质 冲洗溶剂
固相萃取机制
洗脱溶剂
保留
冲洗
洗脱
1.4
柱預处理 样品添加
样品前处理技术的 进展与应用
1
一、样品前处理的重要性
在化学分析中，样品前处理一个最常
见的问题。据统计，人们常常将60%的时
间花在样品前处理上。这不但不符合高效
率的要求，而且烦琐的传统样品处理方法
也直接品前处理内容
样品前包括处理：样品采集和制备
1.1 一般液体样品的处理：
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4 我国残留分析前处理现状
我国残留分析普遍应用的萃取分离技术还 是索氏抽提、振荡提取和超声波提取等传统技 术。样品需要量大、萃取时间长、有机溶剂量 消耗大，导致大量有毒废弃溶剂的产生。 结论： 我国的残留萃取技术是制约残留分析速 度和分析效率提高的瓶颈，无法满足快速、准 确的分析要求。
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二、样品提取技术理论
4
2 重要性--以农药残留分析为例
2.1 需要检测痕量或超痕量残留水平。 2.2 待测样品污染源的未知性和样品种类的多样性 2.3 同时进行多残留检测。 2.4 结论：萃取、净化技术等样品前处理是残留分 析的关键。因而选择适当的样品处理方法或多种 手段联合使用，是成功完成样品分析的 基础。
5
样品分析过程中各程序所花费的时间
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（2） 添加样品 将样品加于固相萃取柱中，用正压 或负压（常压）使样品通过柱子。样品 的流速必须控制，一般在1.5mL/min 。 以离子交换为作用机理的萃取，速度要 适当降低，以保证分析物有足够的时间 与柱填料的离子交换官能团发生作用。
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（3）
固相柱的洗涤
用适当的洗涤溶剂有选择性地将吸附力弱 的杂质洗涤下来，而留分析物于柱上。 （4） 固相柱的干燥
遵循“相似相溶”原则，并满足下列 求： 1）对被测组分溶解度大； 2) 对干扰杂质的溶解度小； 3）能有效释放被测组分； 4) 具有良好地解离蛋白或脂肪的能力； 5）沸点适中（40～80℃）、黏度小、 毒性低、易纯化、价格低廉、并易于 进一步净化处理。
1.9
常见SPE柱类型
极性柱：CN、NH2、PSA、
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2 液-固萃取
2.1 定义：液-固萃取----利用固态（半固体）样品 基质中的待测物质在萃取溶剂中较高的溶解度， 使其从样品中转移出来的过程。
2.2 应用模式：索氏提取、超声萃取、微波萃取
（MAE）、超临界萃取（SFE）加速溶剂萃取
（ASE）。
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3 柱色谱萃取
又称层析技术 。根据其分离原理，
提取是一个复杂的过程，是被测组分、样品
基质和提取溶剂（或固体吸附剂）三者之间的相
互作用与达到平衡的过程。常用的有液-液萃取 ，液-固萃取，柱色谱萃取等。
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1 液-液萃取(LLE)
1.1 定义：液-液萃取 ---- 利用被测物质在两种互 不相溶液体中分配系数不同，从一种溶液中转 移到另一种溶液中。
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溶解性 分子的极性对物质溶解性有很大影响。 极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非 极性溶剂，也即“相似相溶”。蔗糖、氨等极性 分子和氯化钠等离子化合物易溶于水。具有长碳 链的有机物，如油脂、石油的成分多不溶于水， 而溶于非极性的有机溶剂。 熔沸点 在分子量相同的情况下，极性分子比非 极性分子有更高的沸点。这是因为极性分子之间 的取向力比非极性分子之间的色散力大。
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GPC 的原理
利用空间排阻（分子尺寸大小）进行分离
柱填料：Bio Beads S-X3(中 性多孔的交联 苯乙烯二乙烯 基苯聚合物)
小分子通过树脂“球”中的 孔 大分子不能从孔中通过
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（1） 正相萃取

用极性吸附剂萃取极性物质。在正相萃取时目标 化合物是否能够保留在吸附剂上，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。包括氢键、π—π键、偶极－偶极、
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萃取极性 化合物。
（1）液体的转移
（2） 液体的稀释
（3）液体的混合
（4）标准物的添加
3
样品前处理
1.2 分离提取等其他处理 (1)液-液萃取 （2）蒸馏 （3）液-固萃取 （4）固相萃取 （5）超声提取 （6）微波法 （7）超临界流体萃取（8）膜透析法 （9）生物样品水解、蛋白沉淀 （10）离心/过滤 （11)蒸发浓缩 （12）消解
（4）凝胶渗透色谱--又称排阻色谱，是利用
被分离物质分子量大小的不同和在填料上
渗透程度的不同，以使组分分离。填料有
分子筛、葡聚糖凝胶、微孔聚合物、微孔
硅胶或玻璃珠等。
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3.2 柱色谱的典型应用： （1）分离 （2）净化 （3）制备
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三 样品提取净化方法及应用
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1
固相萃取（SOILD
PHASE
SPE 柱預处理, 样品添加, 柱洗涤
SPE 柱
排放槽
收集瓶
馏份洗脫
SPE 柱
排放槽
收集瓶
在线 HPLC 分析
HPLC 分析
SPE 柱
排放槽 收集瓶
1.10 SPE应用

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，尿等）、中药 及其代谢产物的分析、食品中有效成分或 有害成分的分析、环保水样中有机污染 的 分析的样品前处理。
一相为液体，涂布或使之键合在固体载体
上，称固定相；另一相为液体或气体，称
流动相。常用的载体有硅胶、硅藻土、硅
镁型吸附剂与纤维素粉等。
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（3）离子交换色谱--利用被分离物质在离子
交换树脂上的离子交换能力不同而使组分
分离。常用的有不同强度的阳、阴离子交
换树脂，流动相一般为水或含有有机溶剂
的缓冲液。
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1.2 萃取溶剂的选择
（1）溶剂和样品基质不能混溶； （2）待测物和溶剂之间应有最大的分配比 （3）溶剂必须不含有干扰分析的污染物 （4）对检测器的响应值应尽可能小 （5）保留时间和待测物应不相同 （6）溶剂本身应毒性低且易于纯化。
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1.3 液-液萃取的类型
（1）分次萃取--通常在分液漏斗中进行，将样 品和萃取溶剂混合振荡，静置分层后，分出水 相。一个样品可用若干份的溶剂进行多次萃取， 以提高萃取率。 （ 2 ）连续萃取 -- 是将样品和溶剂在连续萃取仪 器中自动混合，由于连续操作，可减少乳化现 象，节省劳力，重现性好。
有吸附色谱、分配色谱、离子交换色 谱与排阻色谱等
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3.1 柱色谱技术分类
（1）吸附色谱--利用吸附剂对被分离
物质的吸附能力不同，用溶剂或气体
洗脱，以使组分分离。常用的吸附剂 有氧化铝、硅胶、聚酰胺等有吸附活 性的物质。
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（2）分配色谱--利用溶液中被分离物质在两
相中分配系数不同，以使组分分离。其中