您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的重要性
實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的重要性
1.樣品前處理的重要性
無論是對(duì)樣品的化學(xué)分析還是在生物工程中，樣品的分離、純化都是*的前處理步驟。樣品前處理的好壞將直接影響結(jié)果。
根據(jù)LC-GC Int.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)分析過程的 61%現(xiàn)代的自動(dòng)化分析儀器使分析工作趨向簡單、快速。然而，許多擁有現(xiàn)代化分析儀器的實(shí)驗(yàn)室卻依然使用著古老、繁瑣的樣品前處理方法。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題。
根據(jù)同一份統(tǒng)計(jì)報(bào)告可以看到在整個(gè)色譜分析的過程中，樣品前處理產(chǎn)生的誤差大, 高達(dá) 30%，如果再加上操作誤差，人為的因素占了誤差來源的近50% 換句話來說，如果我們能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。
不同的檢測手段對(duì)樣品前處理的要求也不相同。其主要目的大都在于：
1.將目標(biāo)化合物從基質(zhì)中分離出來；
2.盡可能地除去對(duì)目標(biāo)化合物的分析有干擾的組分；
3.盡可能地除去對(duì)分析儀器造成傷害的物質(zhì)；
4.對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行濃縮以達(dá)到分析儀器的檢測下限；
5.調(diào)整樣品的pH值、離子強(qiáng)度以滿足分析儀器檢測要求。
2.固相萃取基本原理
2.1吸附目標(biāo)化合物模式
在吸附目標(biāo)化合物模式中，SPE柱對(duì)目標(biāo)化合物的吸附力大于樣品基液。如下圖所示，當(dāng)樣品通過SPE柱時(shí)，目標(biāo)化合物被吸附在固體填料表面，其它大部分的樣品組份則隨基質(zhì)通過柱子。目標(biāo)化合物可用適當(dāng)溶劑洗脫下來。為了方便起見，我們將這種萃取模式稱為“吸附目標(biāo)化合物模式”或“目標(biāo)化合物吸附模式”在這種萃取模式中，SPE柱在吸附目標(biāo)化合物的同時(shí)，可能也會(huì)吸附一些對(duì)分析有影響的干擾物。因此，在對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行洗脫之前，要對(duì)SPE柱進(jìn)行洗滌，有效地清除這些干擾物。
吸附目標(biāo)化合物模式可以分為以下幾個(gè)步驟：
SPE柱預(yù)處理（棄去過柱液體）
樣品過SPE柱（棄去過柱液體）
SPE柱洗滌及干燥（棄去過柱液體）
目標(biāo)化合物洗脫（收集過柱液體）
2.2吸附雜質(zhì)模式
在固相萃取過程中，當(dāng)樣品通過SPE柱時(shí)，SPE柱吸附樣品中的雜質(zhì)，而目標(biāo)化合物隨樣品基質(zhì)通過SPE柱。我們稱之為“吸附雜質(zhì)模式”或“雜質(zhì)吸附模式”，這種模式多用于樣品凈化。在這種萃取模式中，樣品過柱后的組分和柱洗滌的組分要一并收集。與目標(biāo)化合物吸附模式不同，雜質(zhì)吸附模式中的柱洗滌是要將殘留在SPE柱上的目標(biāo)化合物洗脫下來，而將雜質(zhì)保留在SPE柱上。
在吸附雜質(zhì)模式中可以分為以下幾個(gè)步驟：
SPE柱預(yù)處理（棄去過柱液體）
樣品過SPE柱（收集過柱液體）
SPE柱洗滌（收集過柱液體至上述收集液體的試管中）
3.固相萃取中的主要作用力
3.1固相萃取中的非極性作用力
固相萃取中的非極性作用力產(chǎn)生于固相萃取材料功能團(tuán)上的碳?xì)滏I與樣品中化合物的碳?xì)滏I之間。這種作用力既為人們所熟悉的范德華引力或散射力。由于有機(jī)分子或多或少都存在這種非極性結(jié)構(gòu)，非極性作用力常常被用于從樣品基質(zhì)中吸附分離具有非極性結(jié)構(gòu)的化合物。
使用非極性SPE柱是具由十八個(gè)碳組成的碳鏈官能團(tuán)，俗稱為C18柱。由于C18材料在液相色譜中廣泛使用，所以人們對(duì)其性能也較為了解，在SPE中也大量使用。一般說來，非極性SPE柱通用性比較好。所以比較適合用于同時(shí)萃取多種不同化學(xué)性質(zhì)的化合物。但其選擇性則比極性或離子交換作用力差。
通常，非極性SPE柱較適用于從極性基質(zhì)中萃取分離非極性及中等極性的目標(biāo)化合物。
對(duì)于通過非極性作用力吸附在非極性SPE柱上的目標(biāo)化合物，可以用具有非極性性質(zhì)的溶劑洗脫，如環(huán)己烷等。即便是極性較強(qiáng)的甲醇對(duì)于許多化合物來說也具有足夠的非極性作用力將其洗脫。
3.2固相萃取中的極性作用力
固相萃取中的極性作用力在許多固相萃取材料官能團(tuán)及樣品中的化合物都可以發(fā)生。極性作用力包括： 氫鍵、偶極力/偶極力、誘導(dǎo)偶極力、π-π等。如： 羥基、氨基、巰基, 羰基、芳香環(huán)及含氧、氮、硫、磷等雜原子的基團(tuán)。其中氫鍵是常見的極性作用力。
非極性的基質(zhì)環(huán)境有利于吸附劑和目標(biāo)化合物之間的極性作用力；極性環(huán)境有利于破壞吸附劑和目標(biāo)化合物之間的極性作用力；環(huán)境離子強(qiáng)度大也不利于吸附劑和分析物之間的極性作用力。
值得指出的是所有以鍵合硅膠為材料的SPE柱，由于鍵合硅膠本身具有一定數(shù)量的沒有鍵合的 –OH基團(tuán)（沒有封尾），所以都具有極性。這種極性功能在非極性溶劑中比較明顯。
在極性萃取中常用的洗脫溶劑有：甲醇、水、THF、異丙醇、乙酸、乙腈、丙酮、胺類、高離子強(qiáng)度緩沖液或上述溶液的混合液。
3.3固相萃取中的離子作用力
離子作用力發(fā)生在帶相反電荷的樣品化合物與SPE填料官能團(tuán)之間。對(duì)有機(jī)化合物而言，能夠產(chǎn)生離子交換作用的化合物官能團(tuán)有兩類：
1.可生成陽離子的官能團(tuán)（帶正電荷）
2.可生成陰離子的官能團(tuán)（帶負(fù)電荷）
常見陽離子的官能團(tuán)包括：伯，仲，叔，丁胺類。
常見陰離子的官能團(tuán)包括：羰基，磺酸基，磷酸基等。
要正確使用離子交換柱進(jìn)行固相萃取，必須注意控制萃取環(huán)境。為了有效地利用離子交換機(jī)理將目標(biāo)化合物吸附在固相柱上，必須滿足以下兩個(gè)條件：
1. 環(huán)境的pH必需使分析物和吸附劑帶相反電荷
2. 環(huán)境不能含有高濃度帶有和分析物相同電荷的競爭化合物