固相萃取是一种高效的样品前处理技术,但其回收率受多种因素影响。若回收率不理想,需从吸附剂选择、样品处理、洗脱条件、基质干扰等方面系统排查并优化。以下是针对常见问题的解决方案及详细分析。
一、吸附剂选择与优化
1. 吸附剂极性匹配
- 问题:吸附剂极性与目标物不匹配,导致吸附不全或洗脱困难。
- 解决方案:
- 非极性目标物(如多环芳烃、油脂):选择C18、C8等反相吸附剂,通过疏水作用吸附。
- 极性目标物(如酚类、农药):选用硅胶、弗罗里硅土(Florisil)或强极性吸附剂(如HLB)。
- 离子型目标物(如氨基酸、金属离子):使用离子交换吸附剂(如SAX、WAX)。
- 验证方法:通过加标回收实验测试不同吸附剂的回收率,选择型号。
2. 吸附剂粒径与孔径
- 问题:粒径过大导致比表面积不足,孔径过小阻碍大分子进入。
- 解决方案:
- 对于小分子(如药物):选择粒径较小(40-60 μm)、孔径适中(6-12 nm)的吸附剂。
- 对于大分子(如蛋白质、多糖):使用大孔吸附剂(孔径>50 nm)或限制进样量。
- 优化建议:参考吸附剂说明书,确保目标物分子量与孔径匹配。
二、样品预处理优化
1. 调节样品pH值
- 问题:目标物电离状态影响吸附效率。例如,酸性物质在低pH下以分子态吸附,高pH下解离为离子态,导致回收率下降。
- 解决方案:
- 根据目标物pKa调节样品pH,使其以分子态存在。例如,弱酸性物质(pKa=4.5)需在pH<3时吸附。
- 使用缓冲溶液(如磷酸盐、乙酸盐)维持pH稳定。
- 注意:避免pH破坏吸附剂结构(如硅胶基吸附剂耐pH范围为2-8)。
2. 去除基质干扰物
- 问题:样品中的蛋白质、脂质、颗粒物会堵塞吸附剂孔道或竞争吸附位点。
- 解决方案:
- 蛋白沉淀:加入甲醇或乙腈(1:4体积比)沉淀蛋白质,离心后取上清液。
- 脂质去除:用正己烷或萃取脂质,分离后进行SPE。
- 颗粒过滤:样品经0.45 μm滤膜过滤,避免物理堵塞。
- 特殊处理:复杂基质(如土壤、血液)可串联多根SPE柱(如先用C18柱除脂,再用HLB柱富集目标物)。
三、洗脱条件优化
1. 洗脱溶剂选择
- 问题:洗脱溶剂极性或强度不足,导致目标物洗脱不全。
- 解决方案:
- 反相SPE:用甲醇、乙腈或其水溶液梯度洗脱。例如,C18柱洗脱非极性物质时,甲醇比例从50%逐步提升至100%。
- 正相SPE:用乙酸乙酯、正己烷或混合溶剂(如二氯甲烷:甲醇=9:1)洗脱。
- 离子交换SPE:用高浓度盐溶液(如5%氨水)或酸性/碱性溶液破坏离子键。
- 验证方法:通过空白加标实验测试不同溶剂的洗脱效率。
2. 洗脱体积与流速控制
- 问题:洗脱体积不足或流速过快导致目标物未全解吸。
- 解决方案:
- 体积优化:洗脱体积一般为吸附剂床体积的2-3倍,分多次收集洗脱液。
- 流速控制:洗脱流速低于上样流速(如0.5-1 mL/min),确保充分接触。
- 特殊情况处理:若目标物与吸附剂结合紧密,可加热洗脱(如50℃水浴)或超声辅助。
四、操作细节改进
1. 活化与平衡
- 问题:未充分活化吸附剂导致活性位点未暴露,或未平衡pH/离子强度引起样品稀释效应。
- 解决方案:
- 活化:用甲醇或丙酮浸润吸附剂,去除储存溶剂并激活吸附位点。
- 平衡:上样前用样品溶剂(如超纯水或缓冲液)冲洗吸附剂,避免突发性溶剂变化。
- 示例:C18柱活化流程:甲醇→超纯水→样品基质。
2. 上样流速与载样量控制
- 问题:上样流速过快导致吸附不平衡,或载样量超限引起穿透。
- 解决方案:
- 控制上样流速为1-5 mL/min,保证目标物充分吸附。
- 根据吸附剂最大负载量(如C18柱对多环芳烃的负载量为0.5 mg/g)调整样品浓度或体积。
五、基质效应的消除
1. 内标法校正
- 问题:基质成分复杂导致信号抑制或增强,影响定量准确性。
- 解决方案:
- 添加同位素标记物(如¹³C标记目标物)或结构类似物作为内标,补偿基质效应。
- 例如,检测环境中的双酚A时,可选用¹³C-双酚A作为内标。
2. 分散SPE(dSPE)替代传统SPE
- 适用场景:复杂基质(如血液、尿液)中目标物含量低且干扰严重。
- 方法:将吸附剂直接加入样品中振荡吸附,离心后取上清液,避免柱堵塞问题。