2026-06-08 15:43:13, 色谱冢 月旭科技
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分离永远是分析化学中的一大难题,只要我们接触到色谱,就必须要解决分离的问题。相信很多经常做色谱分析实验的小伙伴都会想过,如果我们打出来的色谱图能像标准图谱一样“干净、漂亮”,那就完美了。但事实往往是残酷的:色谱柱和检测器并不能完全解决这个问题。
今天,作者结合自己的经验总结,分享一下相关思路。
首先,我们需要明确实验的每一步到底是在做什么。其实,实验中进行的所有操作都是为了把目标物分离出来。不管是前处理提取、净化,还是配制流动相、调节比例、设置仪器参数等,目的都是提高方法对目标物的选择性。然而,每一个步骤或仪器都有自身的局限。因此,一个漂亮的色谱图,其实是多个优化措施叠加的结果。当色谱柱和检测器不能较好实现这一目标时,就需要在前处理上下功夫。
选择不同的溶剂进行提取,固然具有一定选择性,但只用溶剂提取也会带入其他杂质,说明其选择性有限。因此,提取后我们还需要将杂质去除,于是就产生了不同的萃取技术。
1. 固相萃取
这是一种比较常用的净化及富集的前处理方法。其原理是通过固体吸附剂对目标物进行吸附,再通过选择性洗脱(不同洗脱液),可以去除绝大部分复杂的基质干扰。
另外,由于洗脱液多为有机溶剂,因此后续也可以进行氮气浓缩操作,富集倍数也很高。
但缺点是,固相萃取柱通常是一次性耗材,检测成本相对较高,且需要对柱进行活化、上样、淋洗、干燥、洗脱等多个步骤。当然,有条件的实验室也可使用自动或在线固相萃取设备。
适用对象:
环境水质分析(中低浓度、样品量较大)、精准的定量分析(对检出限要求较高)、生物样本(血清、尿液)中的药物代谢物净化、农兽药残留等。
但处理悬浊液或高粘度的样品(如浓缩果汁、血液)时容易堵柱,需要进行辅助加压或抽滤。
2.分散固相萃取
这是典型的“粉末直接加入法”,最著名的应用是 QuEChERS 方法。其过程不需要使用萃取柱,而是将吸附剂直接加入含有提取液的离心管中。
其原理与固相萃取柱相似,但通常吸附的目标物为杂质。操作过程通过振荡或者离心就可以完成,效率较高,对于粘度较大的提取液也可以顺利操作。常用的 PSA、GCB、C18、Al₂O₃-N 等分散固相萃取剂对含色素、脂肪、糖分高的样品,净化效果优异。
但缺点是,富集能力有限(通常无法进行氮吹浓缩等浓缩步骤),相对于固相萃取柱,难以实现精细化的分步洗脱。
适用对象:
农产品、食品中的多农药残留分析(QuEChERS)、多组分快速筛查,以及基质复杂、容易堵塞色谱柱的样品。
3.液液微萃取(Liquid-Liquid Microextraction, LLME)
这种前处理方法相对于上述两种比较少见。先说液液萃取,即两种不相溶的液相互相萃取,如 QuEChERS 前处理中水-乙腈体系的提取及分层,就是液液萃取。
液液微萃取则有所不同,其原理是通过分散微升级别的萃取剂处理几毫升样品,富集倍数可达百倍甚至千倍。通常使用少量(几十微升)中高极性的溶剂(如甲醇、乙腈)在高极性样品(水、果汁等)中,对低极性的提取剂(二氯甲烷、三氯甲烷等)进行分散,从而使提取液的表面积增大数百甚至数千倍,在短时间内富集含量较低的低极性目标物。
这种萃取方式操作快、消耗溶剂少,而且富集倍数极高。但缺点是操作难度大,容易产生乳化现象,导致两相分离困难,且应用范围较窄,主要适用于水样或能够溶解在极少量非极性溶剂中的挥发性/半挥发性物质。
适用对象:
饮用水、地表水中的挥发性和半挥发性有机物,香精香料、精油成分分析,以及对环保要求极高、有机溶剂受限的实验室。
对于方法开发,前处理的选择除了要根据实验室条件因地制宜外,还需要考虑以下因素:
· 目标物的含量与极性
· 样品属性,如杂质类型和主体极性
· 使用的仪器、检出限、回收率等
因此,应具体问题具体分析,选择最合适的前处理方法。如果大家有相关经验或更好的方法,也欢迎分享,互相学习。
特性 | SPE柱 (固相萃取) | dSPE (分散固相萃取) | LLME (液液微萃取) |
富集倍数 | 高 | 低 (侧重净化) | 极高 |
净化能力 | 极强 | 强 (针对特定基质) | 弱 |
操作时间 | 较长 (15-30 min) | 极短 (1-5 min) | 短 (5-10 min) |
溶剂用量 | 中等 | 中等 | 极少 (微升级) |
成本 | 最高 (消耗品贵, 需装置) | 中等 (散装填料 较便宜) | 极低 (仅需极少量 溶剂) |
操作难易度 | 较难 (需控制流速 /防干涸) | 简单 (振荡、 离心即可) | 难 (微管提取, 需熟练度) |
设备依赖 | SPE装置、 真空泵 | 离心机、 涡旋振荡器 | 微量进样器、 离心机 |
最适场景 | 精确分析、 低含量组分 | 农残/食品 高通量筛查 | 清洁水样、 绿色化实验室 |
作者:色谱冢(月旭公众号签约撰稿人)
排版:林子
审核:王进富
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