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固相萃取柱，英文簡(jiǎn)稱SPE column或SPE cartridges，是從層析柱發(fā)展而來(lái)的一種用于樣品萃取、分離和濃縮的樣品前處理裝置。它廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)畜產(chǎn)品、環(huán)境樣品以及生物樣品中目標(biāo)化合物的提取與凈化。目前，該技術(shù)已成為眾多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）及行業(yè)分析標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵步驟。

一、固相萃取柱的工作原理

固相萃取技術(shù)的核心原理是液相色譜分離，其本質(zhì)是利用目標(biāo)化合物與樣品基體在固定相（吸附劑）上吸附和解吸附能力的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)分離純化。一個(gè)完整的SPE操作通常包含以下四個(gè)基本步驟：

1、活化：用適當(dāng)溶劑沖洗萃取柱，目的是潤(rùn)濕和活化吸附劑表面，創(chuàng)造出一個(gè)理想的樣品接收環(huán)境，并去除柱內(nèi)可能存在的雜質(zhì)。

2、上樣：將樣品溶液以可控的流速通過(guò)萃取柱。在此期間，目標(biāo)化合物及部分干擾物被吸附劑選擇性保留。

3、清洗：使用強(qiáng)度較弱的溶劑沖洗萃取柱，目的是將吸附力較弱的干擾雜質(zhì)洗脫下來(lái)，而目標(biāo)化合物仍被牢固地保留在柱上，從而提高凈化效果。

4、洗脫：使用強(qiáng)度較高的少量溶劑將目標(biāo)化合物從吸附劑上洗脫下來(lái)并收集。此步驟實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)物的濃縮與純化，便于后續(xù)儀器分析。

表1.固相萃取柱核心工作原理與步驟拆解

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二、三種常見(jiàn)固相萃取柱的操作方法

1. 反相固相萃取柱操作

應(yīng)用范圍：從極性基體（如水、尿液）中提取非極性至中等極性的目標(biāo)物（如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留）。

操作步驟：

活化：依次用3-5毫升甲醇淋洗，再用3-5毫升去離子水或緩沖液淋洗，并保持柱體濕潤(rùn)。

上樣：使樣品溶液以合適的流速均勻通過(guò)萃取柱。

清洗：用5毫升適當(dāng)極性的溶劑（如純水、緩沖液或低比例水/有機(jī)溶劑混合液）洗去雜質(zhì)。

洗脫：用1-5毫升非極性溶劑（如甲醇、乙腈、乙酸乙酯）分批洗脫并收集目標(biāo)物。

2. 正相固相萃取柱操作

應(yīng)用范圍：從非極性基體（如正己烷提取的植物油）中提取極性的目標(biāo)物（如酚類、色素）。

操作步驟：

活化：用3-5毫升非極性溶劑（如正己烷）淋洗萃取柱。

上樣：使樣品溶液通過(guò)活化后的萃取柱。

清洗：用5毫升適當(dāng)非極性的溶劑進(jìn)一步清洗，去除弱保留雜質(zhì)。

洗脫：用1-5毫升極性溶劑（如甲醇、丙酮、二氯甲烷）分批洗脫并收集目標(biāo)物。

3. 離子交換固相萃取柱

應(yīng)用范圍：根據(jù)目標(biāo)化合物的帶電性質(zhì)進(jìn)行分離，廣泛應(yīng)用于酸性/堿性化合物、抗生素、核酸等的提取。

操作特點(diǎn)：其原理是基于目標(biāo)物與吸附劑之間的離子靜電相互作用。操作步驟需根據(jù)填料是陰離子交換還是陽(yáng)離子交換而調(diào)整，通常要求樣品和緩沖液在特定pH值下進(jìn)行，以確保目標(biāo)物和干擾物能有效電離并實(shí)現(xiàn)分離。

表2.三種常見(jiàn) SPE 柱操作方法對(duì)比

三、固相萃取操作的注意事項(xiàng)

為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性并延長(zhǎng)萃取柱的使用壽命，操作中需注意以下關(guān)鍵點(diǎn)：

流速控制：整個(gè)過(guò)程中，控制樣品和溶劑以穩(wěn)定且緩慢的流速通過(guò)萃取柱是關(guān)鍵。流速過(guò)快會(huì)導(dǎo)致吸附不充分或洗脫不完全，嚴(yán)重影響回收率。

避免柱床干涸：在活化和上樣步驟后，務(wù)必確保萃取柱的吸附劑床層始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。一旦干涸，會(huì)導(dǎo)致填料收縮，形成溝流，極大降低萃取效率。

溶劑兼容性：確保所有使用的溶劑與萃取柱的填料材質(zhì)兼容。例如，在使用聚合物吸附柱時(shí)，需注意某些有機(jī)溶劑可能導(dǎo)致填料溶脹。

pH值調(diào)節(jié)：對(duì)于離子交換萃取或含有可電離基團(tuán)的化合物，精確調(diào)節(jié)樣品和緩沖液的pH值至關(guān)重要，它能確保目標(biāo)物以正確的離子形態(tài)被吸附或洗脫。

收集容器：洗脫液應(yīng)使用潔凈的容器收集，避免交叉污染。對(duì)于痕量分析，建議使用經(jīng)過(guò)硅烷化處理的玻璃容器以減少吸附損失。

表3.SPE 柱操作關(guān)鍵參數(shù)與控制標(biāo)準(zhǔn)

表4.SPE 操作常見(jiàn)問(wèn)題、原因及解決方案?

固相萃取柱憑借其高效、可靠及易于自動(dòng)化的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室樣品前處理的核心技術(shù)之一。通過(guò)理解其原理、掌握正確的操作方法并嚴(yán)格遵守注意事項(xiàng)，可以顯著提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度和精密度，為食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和藥物研發(fā)等領(lǐng)域提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

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