SPE 技术基础介绍
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标准柱管
吸附柱床 Luer 头
干净的聚乙烯筛板
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萃取与固相萃取概述
• SPE是一种吸附剂萃取，样品通过填充吸附剂的一次性萃取柱，分析物和 杂质被保留在柱上，然后分别用选择性溶剂去除杂质，洗脱出分析物，从 而达到分离的目的。
• • •
SPE的分离模式主要取决于 吸附剂 溶剂的性质
目标物
•
•
基质的性质
固相萃取（SPE）技术基础与应用
Accuracy Begins Here
We are new!
2010年，Agilent与Varian正式合并
1979年，Varian 研发出第一支直管型商品SPE小柱Bond Elut，铸 就超过30年的行业标准
今天我们拥有固相萃取、固相支持液液萃取、过滤三大产品线， 超过2000个订货号，成为全球第一大样品前处理产品供应商
• 问题与讨论
为什么要做样品预处理－如您所知
样品收集 样品分析
X
原形样品不适合直接进行进一步分析!!!…
为什么?
浓度太低——被测物浓度低于定量限 样品太“脏”——基质组分的存在影响样品测定 太“危险”——污染物可能成为“色谱柱杀手”
萃取与固相萃取概述 SPE柱构造
LRC柱管
"Shrink-wrapped" 针头式（Jr） polypropylene
理解固相萃取－如何实现净化
目标物所在区域
理解固相萃取 使用四步骤
样品载入
上样
淋洗
洗脱
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理解固相萃取 使用四步骤
活化
上样
淋洗
洗脱
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目标物
理化性质
酸碱性- pKa 蒸汽压 极性- logP 吸收光谱 溶解性 稳定性 分子量
•Mycotoxins •Pesticides •Pollutants •Vet Drugs •Acrylamide •Illegal Dyes •Melamine
盐溶液
非极性
NH2
橄榄油
极性
饮用水
NH3+
离子交换
SPE方法的建立
• SPE操作步骤包括： • 柱子类型的选择 • 活化 • 上样
• 淋洗
• 洗脱 •
• 在加样和洗去干扰物步骤中，部分分析物有可能穿透SPE柱造成损失，而 在回收分析物步骤中，分析物可能不被完全洗脱，仍有部分残留在柱上。 最理想的情况是分析物100%地回收到收集的组分中，但这并不是总能达到 的。
弱
丙酮
乙腈
强
二氯甲烷
氯仿
异丙醇
甲醇 水
甲苯
异辛烷 己烷
内容提要
• 萃取与固相萃取概述 固相萃取构型与吸附剂 • 如何理解固相萃取 • 色谱分离 • 固相萃取模式解析 • 多残留分析\基质效应\plexa
• 问题与讨论
非极性固定相上的相互作用－反相作用
NH2 SO3-
硅胶基体
非极性固定相上的范德华力
极性固定相上的相互作用
硅胶基体 Acetone Acetonitrile Isopropanol Methanol Water Buffers O
H O
OH O
H
H O C N
极性固定相上的偶极吸引力或者氢键键合作用
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硅胶键合极性固定相
填充剂使用极性键合固定相（-NH2、-CN、-2OH等官 能团）的SPE分离方式称为正相BPC。 在实际使用中，先以非极性溶剂清洗管柱，继而加样 ，分析物立刻会被吸附，然后以非极性溶剂洗去杂 质，最后以极性溶剂洗脱分析物。
Reversible Covalent
PBA – phenylboronic acid
Specialty Phases
AccuCAT Atrazine Etc..
Anion Exchange
SAX – quaternary amine PSA – primary and secondary amine NH2 – aminopropyl DEA – diethylaminopropyl
• 问题与讨论
如何理解固相萃取 色谱分离过程
• 借助SPE所要达到的目的是：
从试样中除去对以后的分析有干扰物质 富集痕量组分，提高分析灵敏度
变换试样溶剂，使之与分析方法想匹配
试样脱盐
使用SPE方法，要避免柱因超载而被穿透，从而影响分析结果的准确性 。
理解固相萃取 固相萃取（SPE）的目的-净化和富集
萃取与固相萃取概述 SPE柱填料类型
硅胶基质的吸附剂
在SPE法中最常用的吸附剂是硅胶或键合的硅胶，即在硅胶表面的硅醇基团上键合不同 的有机基团，如烷基链或其它官能团，如-OH、-C6H5、-NH2、-CN等。
聚合物基质的吸附剂
有机聚合物或改性的有机聚合物，例如苯乙烯二乙烯基苯聚合物等
非硅胶吸附剂
Al2O3,Floril,石墨化碳GCB
硅胶键合离子交换剂 弱酸、弱碱，强酸、强碱
SCX PRS 强阳离子 强阳离子, pKa <1 弱阳离子, pKa 4.8 强阴离子 弱阴离子, pKa 10.9, 10.1 弱阴离子, pKa 9.8 SO30.7meq/g 0.3meq/g
SO3
CO2H
-
CBA
SAX PSA NH2
pH-sensitive
键合官能团 (C8)
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硅胶键合非极性固定相
填充剂使用非极性烷烃类化学键合相 （C18、C8、 C6H5-C6H11等）的SPE分离方式称为反相BPC。最适 用于极性基质中萃取非极性化合物。 C18 和C8 吸附剂从水溶性基质中萃取非极性分析物 ，都会得到很高的回收率。C8 的极性稍高，使得许 多基质干扰成分穿透吸附剂而不被保留，但是这些干 扰物质却可能在强非极性的C18 吸附剂上发生保留， 所以，有时使用C8 吸附剂有时会得到很干净的萃取 效果。。
基质
样品的类型
高含水量的样品 低含水量的样品 含糖量高的样品 含脂肪品 猪肉 食用油
有机溶剂强度顺序
正相固定相 己烷 异辛烷 甲苯 氯仿 二氯甲烷 四氢呋喃 乙醇 溶剂强度 反相固定相 水 甲醇 异丙醇 乙腈 丙酮 乙醇 四氢呋喃
•
去除影响分析物检测干扰物质
•
• •
去除仪器和色谱柱使用寿命的干扰
浓缩目标分析物 溶剂转换， 转换成匹配仪器检测的溶剂
理解固相萃取－色谱过程
固相萃取柱
液相色谱柱
理解固相萃取 SPE柱与液相柱的区别
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。 但是SPE柱的填料粒径（>40µm）要比HPLC填料（3~10µm）大的多。 由于短的柱床和大的粒径，SPE柱柱效要比HPLC柱低。因此，用 SPE只能分开保留性质有很大差别的化合物。一个高效HPLC柱能够 产生10000以上的塔板，而从一个SPE柱能获得10~50塔板。 SPE柱是一次性使用。 pH耐受范围比LC柱要宽 ，传统的硅胶基质吸附剂液相柱的pH范围为 2~8，而同类的SPE柱则远超出这个范围
0.8meq/g N+Me3 pH-sensitive pH-sensitive
NHCH2CH2NH2
NH2
离子交换吸附剂上的相互作用
硅胶基体 OH
SO3+N
NH3+ CO2H
CO2OCON(CH3)2 离子交换固定相上的电荷相互吸引力
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基体对选择合适分离机制有着重要影响
基质类型
化合物
NH2
建议机理
< 0.5g 20mL
萃取与固相萃取概述 传统液液萃取方法
加入不相溶萃取溶液
物质在两相之间的分配
两相振摇与分层
增加表面积加速热力学平衡
收集萃取溶液 希望不要有乳化现象！
所谓萃取法 ,就是从样品中提取组分 ,传统的 方法是液液萃取法 ( LLE) ,即用液体作为提 取剂 ;
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萃取与固相萃取概述 固相萃取方法
Mixed mode IEX/NP
Certify – SCX/C8 Certify II – SAX/C8 Plexa PCX Plexa PAX
Alumina – aluminum oxide Florisil – magnesium-silica Carbon Carbon/NH2
内容提要
• 萃取与固相萃取概述 固相萃取构型与吸附剂 • 如何理解固相萃取 • 色谱分离 • 固相萃取模式解析 • 多残留分析\基质效应\plexa
SPE的类型—硅胶键合离子交换剂
• 填充剂为硅胶基质的离子交换官能团有：季胺、氨基、二氨基、苯磺酸 基、羧基等。
• 此外常用的还有聚合物，如苯乙烯-二乙烯苯共聚物。 • 相对于键合相填料，聚合物可适用于全部pH范围，因而应用广泛。 • 对于酸性化合物，如有机酸、无机阴离子、酸性蛋白等，一般采用阴离 子交换SPE柱； • 对于碱性化合物，如有机胺、金属离子、儿茶酚胺和碱性蛋白等，采用 阳离子交换SPE柱。
目标物
吸附剂
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基质
萃取与固相萃取概述 容量与洗脱体积
50mg 100mg 200mg 500mg 1000mg 5g 10g
< 2.5mg 125uL < 5mg 250uL < 10mg 500uL < 25mg 1mL
容量
< 50mg 2mL < 0.25g 10mL
吸附剂重量的5%
洗脱体积
2倍于吸附剂容量 8
萃取与固相萃取概述 微观基础：分子之间的作用力
• 作用力类型 • 偶极相互作用 • 诱导偶极 • 范德华力 • 电荷作用力 • 氢键作用力 作用力能量（(kcal /mol)） 5–10 2–7 1–5 50–200 5–10
