１９９８年第１期 ｆ；ｌ ｃ１） ／ ８＼ｌ 析／仪器 二二量 固相萃取技术的发展与应用 楼蔓藤 ·＿— ～ 乙 商振华 ‘’、 ｌ中国广州分析测试中心，广州，５１００７１）） 【中国科学院太连化学柳理研究所，大连，１１６０１ ２ Ｊ 摘要剐固相萃取技术（包括固相萃取和固相微萃取）的原理、方法、特点及应用作了较全面 的彳ｒ绍。重点介绍了固相萃取的分离模式及仪器进展，井与其它样品处理方法作了比较。举例说明了 正相、反相、离子交拽等分离模式在医药、食品、｜ｌ缶床、环保等领域中的应用 关键词 ！苎兰 概述 耘 所以被认为是分析化学样品处理技术的一场革 命［ 。 、近十几年来，随着生命科学、生物工程、 台成药物、环境科学的迅速发展，分析对象不 断增加，对复杂基体中极微量物质的分离和检 固相微萃取技术（ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｍｉｃｒＤ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ． ’ＭＥ）是在常规ＳＰＥ基础上发展 起来的，由Ｐａｗｌｉｚｙｎ等 Ｊ首创，并很快实现 了商品化 常规ＳＰＥ需用少量溶剂作冲洗剂， 测成为突出问题Ｈ Ｊ，对样品处理的要求也愈 来愈高。一种理想的样品处理和制备技术应是 少用或不用溶剂、低成本、易操作、高效率、 有选择性和适台于宽范围样品的分离。传统的 ｓＰＭＥ可不用萃取溶剂，是真正意义上的固相 萃取Ｌ“Ｊ。常规ＳＰＥ主要用于ＨＰＬＣ和ＩＣｈ ， ＳＰＭＥ除可用于ＧＣ，还可与Ｕｖ吸收光谱 、 ＡＡＳ、ＩＣＰ－ＡＥＳ，ＣＥＬ１０ ３或ＭＳ等联用．并且 样品处理技术．包括液液萃取（ＬＬＥ）、蒸馏、 结晶、过滤、预沉淀、离心等，大多操作复杂 费时，有时甚至会使待分析物质分解或受到破 坏，所以都不是理想的方法。近年来迅速发展 起来ｌ的超临界流体萃取（ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ＳＦＥ）是一种较理想的样品处理技 术 Ｊ．但萃取设备要求甚高，需使用贵重的 高压输送系统及大量高纯度ａ ．限制了它的 应用，特别是难以用于现场分析。 固相萃取（ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ．ＳＰＥ） 是７０年代中期出现的技术，该技术设备简单． 能将分离和浓缩台为一步，是目前样品处理最 简捷、高效、灵活的一种手段。藏技术还适于 可与电分析化学相结合，应用前景十分广阔： 本文主要介绍常规ＳＰＥ。 二、固相萃取原理 ＳＰＥ是一种吸附剂萃取，样品通过填充吸 附荆的一次性萃取柱．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 模式主要取决于填充剂类型和溶剂性质。ＳＰＥ 所用的填充剂和洗脱溶剂分别列于表１、表２。 ２ 分析仪器 １９９８年第１期 大孔 巴 （ａ ｝ ， 无 膀ｆ～４０ ２＂／５ ５．７％Ｃ。 反相 （（ ２》ｊ西电 ｆ无定露’．’ ４０ ２７．５ １Ｉ．７％Ｃ ·基质材料上键台官能圃磷古萱 ｉ —一 表２ ＳＰＥ常用溶剂［１ 二、分离模式 １．正相吸附 填充剂用硅藻土、硅胶、氧化铝、硅酸镁 等强极性吸附剂，目标分析物为非极性或弱极 性化台物，如脂溶性维生素、农药等。填充剂 以硅胶使用最广泛，硅胶表面存在的大量硅醇 基极性部位，可吸附溶解在非极性溶剂中的 醇、醛、有机卤化物等中等极性化台物，然后 用Ｅ’大于Ｏ．６的溶荆洗脱。近年来也有人采用 分子筛、玻璃珠 石墨碳以及极性比硅胶稍弱 的带氨基、氰基的化学键合相作填充剂，后者 适用于醛、酮、硝基化台物等中等极性化合物 的分离。 ２．反相吸附 填充剂使用非极性烷烃类化学键合相（如 ＣＩ８、岛等），目标分析物是极性较强的物质。 以硅胶为基质的ｑ８、 键合相具有孔径、表 面积、键合量易控制，机械强度高，价格便 指在硅胶柱上焙耕的慌脱强度； ｔ＊指溶剂与质子供休、质子受体或偶板子相互作用太小。 宜，适应性广等特点，可使用的溶剂种类多， 价格便宜，毒性较小．如乙醇、甲醇、异丙醇 １９９８年第１期 分析仪器 （５）流速 由于离子交换过程进行得比较 等，所以反相吸附分离模式使用最为普遍。当 样品中存在的杂质极性比目标分析物极性更强 时一般都选用反相ｓＰＥ。样品溶液通过萃取 柱．杂质不被保留，直接通过柱子除去，只有 缓慢，因此应采用较低的流速（０．５～２ｍＬ／ ｍｉｎ）。 此外，空间排斥、粗孔反相吸附剂、粗孔 分析物保留在柱上，只要选用一种合适的洗脱 离子交换剂以及一些特殊用途键合固定相吸附 溶剂即可将其从柱上洗下。当样品中杂质的极 性比目标分析物弱时，也可采用这种分离模 式，不过要进行次序相反的分步洗脱，先用极 剂也可以应用，从而更加丰富了ＳＰＥ分离模 式的应用选择。例如，对分子量大于ｌｌ００００ｕ 的生物大分子常采用空间排斥ＳＰＥ。 性较强的溶剂将强极性分析物洗下，再用极性 较弱的溶剂处理柱子，去除杂质。例如，对化 妆品软膏中对羟基苯甲酸酯类防腐剂的分离就 是采用这种方法。 ３．离子交换 填充剂使用离子交换剂，基质材料以聚苯 乙烯／二乙烯基苯类树脂为主，但硅胶、纤维 素等也可用作基质。分离对象是离子型化台 物 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，采宵阳离子交换ＳＰＥ 柱。影响离子交换ＳＰＥ的因素如下： （１）样品溶液和冲洗剂州值离子化舍 物的保留与其离子化程度有关，对于酸性分析 物，样品溶液的ｐＨ值要比其ｐＫａ值高２个整 数位，以便使样品充分解离，被阴离子交换 ＳＰＥ柱保留，冲洗液ｐＨ值则要控制在比其 ｐＫａ值低２个整数位；碱性分析物则相反。 （２）键台相的反离子选择性在强阳离子 交换剂中，Ｌ１ 、Ｎａ 、Ｈ 和ＮＨ４ 容易被分 析物的阳离子基替换，而Ｃｕ２ 、Ｃａ２ 、Ｂａ２ 等则难以被替换。在阴离子交换剂中，ＯＨ一、 Ｆ、ＣＨ３Ｃ００一、 ∞ｏ一容易被替换， ＨＰＯ４ 、ＳＩ 、ＮＯ３－、ＣＮ一和口很难被替 换，而ＨＣＣ￣－被替换的可能性为中等。 （３）离子强度离子强度对离子交换ｓＰＥ 也有重要影响。 （４）溶剂洗提溶剂可能使酸、碱离子转 变成中性，从而降低溶解度，使分析物不能溶 解。 国１ ＳＥＥ柱结构图 １．聚丙烯柱首２烧结过滤片３填料４接头 柱子一般用聚丙烯材质，可耐各种有机溶 剂；柱内径５～ｌＯｍｍ，长５～１００ＩｎｎＲ，可根据 样品量决定。５×５０ｍｍ柱可填充ｌｍＬ填充 剂，样品处理量为数十毫克。萃取柱一般只能 使用一次，但选用合适的冲洗荆可使其获得再 生。键合硅胶颗粒膜（￣ｐｏｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｉ０ｎ ｄｉｓｋ）Ｌ１４，１５１和带硅胶膜的玻璃珠可以代替萃取 柱，进一步提高ＳＦＥ的效率，减少溶剂消耗， 而且不会出现堵塞。由于ＳＰＥ技术的优越性 及良好的应用前景 所以ｓＰＥ装置商品化的 速度较快。表３列出１９９６年匹茨堡会议上展 出的部分新型ｓＰＥ柱。 ４ 分析仪器 １９９８年第１期 ＊ＰＳ巾ｖＢ＿—一聚荤乙烯一二己烯基苯聚合物 最近，中国科学院大连化学物理研究所研 浓缩，两个单元相互配合，按程序运行，并设 制成功一种带真空装置的手动ｓＰＥ系统，能 有报警装置，保证不漏掉任何样品。 同时处理１２个样品，在固相萃取时可利用独 特的转动上盖进行各步骤闻的切换，接收所需 要的组分，进行ＨＰＬＣ分析。利用该装置对 血清样品进行预处理作人血清中胆汁酸分析， 取得ｒ良好结果【”』。 美国杜邦公司在手动ｓＰＥ装置基础上研 制成功自动ＳＰＥ装置——ＺｙｒｒＩａｔｅ实验室自动 化系统。它用计算机控制机械臂，将样品按预 先设定的程序依次加到１２个ＳＰＥ柱中，用清 洗泵以洗涤液清洗每个加有样品的ＳＰＥ柱， 先除去杂质，然后再将洗脱鞭依次通过各ＳＰＥ 圈２ ＡＲＩ３￣样品处理系统 柱．将待分析物冲出，自动流人ＨＰＬＣ分析 】 水２．稀释液３，群品４．盎样器５样品癜瓶 柱，以实现各个组分的分离。 ６．清洗蘸瓶７．溶剂瓶８废液９．膜１０．稀释涟 法国吉尔森公司发明了一种将渗析技术与 １１．７０１０阀ｌ２．废藏 １３．｝Ⅱ叶￡泵１４痕量富集桂 １５．１ｉＰ【 柱 ＳＰＥ技术结合为一体的 汀ＥＤ样品处理机 （￣ｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｔｒａｃｅ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉａｌｙ￣ｔｅｓ）［川，该系统流程见图２。样品制备 四、固相萃取的应用 与分析可同时进行，当制备好第一个样品进行 分析ｎ ，机器人又会对第二个样品进行处理和 ＳＰＥ的分离模式有多种，具体使用哪种方 １９９８年第ｌ期 分析仪器 ５ 法，主要取决于待处理样品的相对分子质量 （Ｍ ）及样品的性质。表４给出不厨类型样品 可采用的ＳＰＥ分离模式。 裹４不同类塑样品的 分离模式 ＊ …二—赣阖；ＮＰ（Ｉ一正相；ＲＰ（、＿—＿反相； 溶剂极性按排序增加。 ——空间排斥；ｍｃ＿—离子变接。 ’ ＊＊键合相极性按排序增加 １．制药 ｊ，ｌ ｊ 三弓蔫巴比 黪母中 非毋 化合物， 在水中溶勰度很低，而尿液本身为极性介质． 因此很容易被吸附在非极性 ｃｌ８键台相ＳＰＥ拄 上，然后用极性较弱的丙酮＋氯仿（１＋１）洗 脱下，供蛐ＰＬＣ作定量畏４定。 ３．食品 以从抗生素软膏中提取杆菌驮为例 杆菌 肽是由至少９种多肽组成的混合物，需要对其 有效成分进行分离研究 ．由于杆菌肚极性很 强，易溶予水和醇中，而不溶干乙醚、氯仿和 丙酮。可先将软膏溶解在二氯甲烷中，再将扦 苗肽吸附在填充二醇基键合相的 进行分离与测定。 ２．临床医学 拄上， 以从咖啡中提取咖啡因为例。咖啡因是嘌 呤类化台物的激衍生物。可先将样品引入ｃｌ８ 反相ＳＰＥ柱，与一些中等极性杂质一起被吸 附在柱上。再用氯仿洗下，洗脱液直接进入硅 用０．１ｍｏｌ几Ｈａ将多肽洗下，再在ＨＰＬＣ上 以从尿液中快速萃取巴比妥类药物为例。 胶拄，使咖啡因再被吸附。选用ｃｌ８为分析 ６ 分析仪器 ｌ９９８年第１期 柱，乙腈十甲醇＋７ｒｅｔｏｏｌ／Ｌ ＨａＰＯ４（４＋４＋ Ｍｅｔｈｏｄｏｋ￣．１９９ｏ，１２：３４７ ９２）为移动相，即可在ＨＰＬＣ上测定从硅肢 ２ Ｈａｖ￣ｄｘａ＇ｎｅ Ｓ Ｂ． Ｃｈｅｍ，１９９Ｏ，６２（１１）： 柱上洗脱下来的咖啡因。 ６３３Ａ 再以从葡萄酒中提取蔗糖为倒。由于蔗糖 ３楼蔓藤，胨儒．分析仪器，１９９６，（４）：５—９ 是强极性化合物，易溶于水，不被非极性的 ４ Ｊａ．，ｘｌ￣ｚＳ Ｃｈｉｍｉｃａ，１９７８，３２（１２）：４８４ Ｃ１日 ，Ｅ保留，而其它成分（有机酸、香料、 ５ ＤｉｍｍｎＰ，ＢｒｏｃａｔｏＳ，Ｍ ０ｒｓ Ｒ Ｅ．Ａｍ Ｌａｂ，１９８６， （１０）：８２ 丹宁等）早被保留在Ｃ ８柱上，从而得到分 ６ ＺｉｅｇＭ．ＫｉｓｅｒＲ．Ａｍ Ｌａｂ，１９９０．２２（１）：７Ｏ一 离。 ８３ ４．环保 ７ Ｓ ∞ｍＮ．．ｍＡＬａｂ．１９９３，８：３７ 以从塘水中快速萃取含农药百草桔（１．１ ８＆ｒｈｔｕｒ Ｃ，ＰａＭｉｓｚｙｎ】Ａｎａｔ（；ｈｅｍ，１９９０．６２： 二甲基一４，４一二嘧啶）为例。圜该农药分 ２ｌ４５ 子上有强极性带正电荷前嘧啶基，易溶于水， ９ ＷｉｔｔｋｍｎｐＢＬ。Ｈａｗｄｘ￣ｅ Ｓ Ｂ．Ａｎａｌ Ｃｈｉｎ．１９９７， 可用极性阳离子交换柱氰丙基 柱将其吸 ６９（６）：ｉ１９７．１２０４ 附。当它在水中含量锓低时。可先将样品溶液 １０ ｂ Ｓ，Ｗｅｂｅｒ ＳＧ Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ，１９９７，６９（６）： １２１７ 的ｐＨ调节为７．５。然后加到ＳＰＥ柱上．用去 ｌｌ岛 ｅｔ＂Ｌ Ｒ，ＰｏｐｐｅｔＨ Ｊ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．１９踟，１ｉ｝４ 离子水洗去其它极性物，再用１．５ｍｒ￣ｌ／Ｌ盐 ：３６３ 酸洗下百草枯， 用删Ｃ分析．灵敏度可达 １２ ＳｔａｎｅｔｚｅｋＩ．ＬＣ—Ｇｃ，ｌ９９６，１４（４）：２８８ ｎｇ级。 １３庄谦义，甘**，孔亮，汪海赫，张玉奎．色谱， ＳＰＥ技术还在不断发展与完善。由于它具 ｌ９ｃ 。１５ ｎ）：４９ 有许多传统样品处理方法所不具有的优点 因 １４丑脚１ｇ Ｚ，Ｙａｎｇ Ｍ Ｔ，Ｐａｗ［ｉ￣ｒｎ Ｊ．Ａｎａｌ Ｃｈｅｍ， 而受到分析工作者的重视ｌ１８ Ｊ，正在朝着多样 １９９４．６６（１７）：８ Ａ 化、仪器化、标准化的方向发展，今后必将在 １５ ＤｉｒｋｓｅｎＴ Ａ，Ｐｒｉｃｅ Ｓ Ｍ，Ｍａｒｙ Ｓ Ｊ Ｓｔ Ａｍ Ｌａｂ， 样品预处理中发挥越来越太的作用。 １９９３，（１２）：２４ １６恤ｅ ＪＰ ＧｉＬ￣ｏ ＬｃＳｙｍｐｏｓｉｕｍ ＤａＩＬ￣，１９８７ ：３５ 参考文献～ 收祷日期：１９９＂／一０７—０８ １ Ｄｓｅｙｊ Ｇ，Ｆｏｌｅｙ Ｊ Ｐ，Ｃｏｏｐｅ￣ＷＴ．ＬＣＴｈｅｏｒｙ ａｎｄ ＩＸ，，Ｍｏｐｍｍｔ ａｌ－ｄ ａｐ＃ｉｃａ＇ｄｍ－ａ ０ｆ轴Ｉ诃 ｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｔｅｄｍｉｑｕｅｓ．ＬｏｕＭａｎｔｅｎｇ（ＣｈｉｎｅｓｅＮｏｔｅｍａｌＡｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ 删 ．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ， ∞加）， 口 Ｚｈｅｎｈｕａ ＩＤ￣ｔｌａｎ、 ￡“ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ 。Ｃｈｉｎｅｓｅ ４￣ｘｔｔｌｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃ￣，凸 ，ｔｒａｃｔ２） Ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ（ｓＰＥ）＿ｓ ａ ｓａｎ ｅ啪呻ｔ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅ￣－＇ｉｆｂｅｓ ｔｈｅ帆 ｐｒｉｎｄｐＩｅ，ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍ艇ｈａｎ ，ｏｏｌｍｎｎ ｄ￣ｉｇｎ ｉｍｔｚｕｍｏａｔａｔｋｍ ｏｆ ＳＰＥ．Ａ ｃ亡蛐 ＾ ｓ－ｎｌ ｉｓ ｒｆｔｉｄｅ ｂ￣ａｍａ ＳＰＥ ａｎｄ ｌ ｓａｍｐｌｅ ｔｒ瑚廿ｎ哪ｒ ｍｅｔｈｏ，ｌｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｐ ｔｉ ｝ｐｈ ａｎｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ－ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎⅡ谢§ｉｎ ｐｈａｎａａｃ￣ｔｉｃａｌ：ｎ－ｕｍｕ￣ｎｇ．：ｆｏｏｔ［ ｉｎｄｔ￣ａｒｙ，ｅｌｌａｉｅａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｅａ．６ｒｏｍｎｍｔａｉ ｐＩ口Ｉ ∞ａｒｅ ｅｘｐｌａｉｎ ｗｉｔｈ ｅｘａｍｉｌｅｓ． · 、