固相萃取22ppt课件

•反相固相萃取：
非极性或弱极性固相柱(硅胶载 体表面键合疏水性烷基)适用于萃取 非极性至中性等极性的化合物，被 萃取物与固定相之间主要是基于范 德华力和疏水相互作用。
•离子交换固相萃取：
以离子交换剂(在硅胶表面接上 季铵基、磺酸基、碳酸基)为固定相 萃取有机和无机离子性化合物，被萃 取的离子因与固定相表面的离子交换 基团之间存在静电相互作用而保留。
进行方式：在线和离线 SPE
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1、SPE柱
SPE柱由三部分组成：柱管、烧结垫、固定相。
柱管由血清级的聚丙烯制成， 一般做成注射器形状。
烧结垫除了能固定固定相外， 还能起一些过滤作用。
固定相是 SPE 柱中最重要 的部分。粒径一般为4060μm或80-100 μm 。
一、固相萃取的原理
SPE 技术基于液相色谱的原理，可近似 看作一个简单的色谱过程 。 SPE法是根据被萃取组分与样品基质及 其它成分在固定相填料上作用力强弱的 不同而使它们彼此分离。
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定义
（一）通过样品中的待测成分及杂质在液相与固 定相之间的相互作用的不同而达到分离的方法。 （二）固相萃取法是利用选择性吸附与选择性洗 脱的液相色谱法分离原理，使液体样品通过吸 附剂保留其中某一组分，再选用适当溶剂冲去 杂质，然后用少量溶剂迅速洗脱，从而达到快 速分离净化与浓缩的目的。
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基本概念
保留和洗脱 容量和选择性
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保留和洗脱
“保留”是一种存在于吸附剂和分离物分 子间吸引的现象 ，造成当样品溶液通过吸 附剂床时，分离物在吸附剂上不移动。
“洗脱”是一种保留在吸附剂上的分离物 从吸附剂上去除的过程，这通过加入一种 对分离物的吸引比吸附剂更强的溶剂来完 成。
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借助SPE所要达到的目的
（l）从试样中除去对以后的分析有干扰物质； （2）富集痕量组分，提高分析灵敏度； （3）变换试样溶剂，使之与分析方法相匹配； （4）原位衍生； （5）试样脱盐； （6）便于试样的储存和运送。
液体试样
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大体积进样器 真空处理装置
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萃取类型---聚合物吸附剂-SPE
聚合物吸附剂-SPE在一些方面弥补了硅 胶键合-SPE的不足。
一种新型的聚合物反相吸附剂-聚合二乙 烯苯-N-乙烯吡咯烷酮 。
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萃取类型---免疫亲和吸附剂-SPE
抗体对抗原的键合是空间互补性的结果， 是分子间加和的一个功能，这意味着抗 体也能键合到结构和抗原相似的其他分 析物上，称为交叉反应性。
相。
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影响因素
分析物在极性或非极性溶剂中的溶解度； 分析物有无可能离子化； 分析物有无可能与固定相形成共价键； 不需要的组分与分析物在固定相结合点上
的竞争程度 。
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溶剂的选择
萃取的不同步骤对溶剂的要求不同。
预处理---初溶剂应与洗脱溶剂一样强或强于洗脱 溶剂；终溶剂应该与样品溶剂性质相似
他干扰物通过吸附剂； （3）用适当的溶剂淋洗吸附剂，使先前保留的干扰
物选择性地淋洗掉，分离物保留在吸附剂床上； （4）纯化、浓缩的分离物从吸附剂上淋洗下来。
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二、固相萃取的装置
SPE装置由SPE小柱和辅件构成。
SPE 柱的组成和形式。
SPE辅件一般有真空系统、真空泵、吹干装 置、 惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。
15 .封堵头（12 个）
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4、固相萃取装置图
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三、萃取的类型
➢ 键合硅胶-SPE ➢ 聚合物吸附剂-SPE ➢ 免疫亲和吸附剂-SPE ➢ 分子嵌入聚合物-SPE
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萃取类型---键合硅胶SPE
键合硅胶-SPE 最常用的吸附剂是表面键合 C18 的多孔硅胶颗粒或其他亲水烷基。
pH值
对于离子交换固相萃取来说，目标化合 物与干扰物质的pKa各不相同。通过调节溶 剂pH的大小，可以使固定相带电荷，被分析 物带相反电荷，而使干扰物质不带电荷；或 使固定相带电荷，干扰物质带相反电荷，而 使被分析物不带电荷。
六、最新装置
美国Supelco公司专利产品 ——固相萃取（SPE）装置
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2、柱形式
SPE柱（cartridge）最普遍使用的形式
100mg/1ml、 200mg/3ml 、
5一00次mg性/3使ml、用1g/ml SPE盘（disk） 固相微量萃取 （solid phase microextraction ,SPME）
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为了避免非特定的相互作用，选择性吸 附剂是非常重要的，这种吸附剂应该是 化学和生物惰性、易活化和有亲水性。
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萃取类型---分子嵌入聚合物-SPE
分子嵌入聚合物（MIP）是高稳定的聚合 物。
在模板和分子间选择性依靠氢键、离子和 亲水性相互作用。
必须从聚合物上去除模板分子。
合蛋白质组及
DNA/RNA样品纯化的
各种96孔板，氮吹浓
缩仪，全自动样品加样
系统等。
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3、真空处理装置
1.SPE 柱； 2 .真空表 3 .安全阀;4 .抽空橡管 5 .定位槽； 6. 定位轴 7.缸体； 8 .下支架； 9 .上支架； 10 .试管 ( 24
支）；11 .支脚； 12 .上盖； 13 .放空阀； 14 .插管头（12 个）；
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固定相的选择原则
④如果样品组分中同时含有离子型化合物和中性分 子，可采用离子对SPE萃取，当然也可以分别处 理。
⑤非极性基体中的极性化合物，要用正相固定相萃 取，其中基体也可以是弱于所萃取物的弱极性溶 液。
⑥对于离子性的化合物，象无机离子等，包括反相 离子对SPE不能解决的，就要采用离子交换固定
①凡是极性基体中含有待分析脂溶性化合物都可以 用反相柱处理。
②对于含有极性基团的脂溶性化合物，可用极性的 键合固定相处理。
③对于含有可电离的离子基团的有机物，如果碳键 很长或碳数很多，可直接用反相固定相处理；如 果在反相柱中保留很小，则可采用反相离子对萃 取；对于含有多种离子基团的有机物，则用离子 交换固定相。
SPE吸嘴主要有两种形式：吸嘴尖部填充有固 相萃取吸附剂和固相萃取材料涂布在尖嘴内壁 上。
SPE吸嘴操作简单，便于自动化，在蛋白质组 学的结构分析上应用广泛。
Orochem固相萃取装置及小柱
产品编号： C11001
原产地： 美国 Orochem
仪器介绍：
各种规格的SPE小柱
及SPE抽真空装置，适
键合硅胶是通过有机硅和活性硅的反应形成 的。
最通常使用的非极性吸附剂是十八硅烷 （octadecyl silane）键合到硅基质上叫 C18 。
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•正相固相萃取：
极性固定相(以硅胶为载体的二醇 基、丙氨基小柱)从样品中萃取有机酸、 碳水化合物和弱阴离子极性物质。被 萃取的极性化合物在固定相上的保留 强弱取决于其极性基团与固定相表面 极性基团之间的相互作用(氢键、π-π 键、偶极间相互作用等)。
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加样
加到萃取柱上的试样量取决于： 萃取柱的尺寸（填料量）和类型
在试样溶剂中试样组分的保留性质 试样中分析物 基质组分的浓度等因素
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除去干扰杂质
通过调节清洗溶剂的强度和体积，尽可能多地 除去能被洗脱的杂质。
根据不同强度下分析物的洗脱廓形，决定清洗 溶剂合适的强度和体积。
• 共价作用力选择性强，但是由于其特殊性，实际 应用中较少采用
四、萃取的操作
预处理 加样 除去干扰杂质 分析物的洗脱和收集
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经典固相萃取模式
柱预处理
柱预处理有两个目的： 一个目的是除去填料中可能存在的杂质；
另一个目的是使填料溶剂化，提高固相萃取的 重现性。
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膜片性固相萃取柱
膜片状SPE材料是以聚四氟乙烯 纤维薄膜为骨架，纤维之间载有 很小的色谱吸附剂颗粒（直径约 为12 μm ）。
萃取膜中，90%是SPE吸附剂， 10%是聚四氟乙烯纤维。
吸附剂分为硅胶颗粒和聚合物颗 粒。
膜片型SPE柱的显著优点 提高检测灵敏度 减少样品体积 避免浓缩步骤，可以直接进行HPLC分析
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容量和选择性
吸附剂的容量是在最优条件下，单位吸附 剂的量能够保留一个强保留分离物的总量。
Csp = 保留化合物量(mg) ／萃取填料质量 （100mg）
选择性是吸附剂区别分离物和其他样品基 质化合物的能力。
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固相萃取的简要过程
（1）一个样品包括分离物和干扰物通过吸附剂； （2）吸附剂选择性地保留分离物和一些干扰物，其
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固相萃取吸附剂与目标化合物之间 的作用机理
固相萃取装置之所以能将目标化合物从样品 基质中分离出来，主要是靠固相吸附剂上的官能 团与目标化合物的官能团之间的作用力将目标化 合物保留在固相吸附剂上，而没有被保留的样品 基质则通过固相萃取装置。
非极性作用力、极性作用力、离子作用力、 共价作用力等。
固相萃取板
96 孔 板 是 高 通 量 的 SPE 产 品 ， 每 孔 含 少 量 吸 附 剂 （10-100mg），样品载量约2ml/孔，主要用于生 物、医药等行业小量的多样品的净化处理，且多 与自动化的样品处理装置连用。其基本原理和使 用方法于SPE柱相似。
固相萃取吸嘴
以一次性移液器吸嘴为吸附剂承载体，吸嘴内 装填固相萃取吸附剂。
加样---溶解样品的溶剂必须较弱
淋洗---淋洗溶剂要略强于或等于上样溶剂，但不 能强到可以洗脱任何一个分析组分的程度
分析物洗脱---选择的溶剂不能太强
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流速
上样流速和洗脱流速会影响吸附或解吸附、 洗脱的效果，上样和洗脱的流速一般控制在 1mL/min以内。对于大样量痕量样品的富集， 如环境水样中有机物的富集，上样最大流速 不超过5mL/min。除了以上的几个因素，一 些操作步骤完成的情况，如活化的程度、淋 洗步骤等，也会影响结果的回收率或重现性。
（1）使用内标法，加入适当的内标作参比； （2）加入样品量适当，不超出穿透量和穿透 体积；
（3）选择合适的洗涤液和洗脱液，确保分析 物在操作中不流失。
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五、萃取条件的选择
➢固定相的选择
选择原则 影响因素
➢溶剂的选择
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固定相的选择原则
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分析物洗脱和收集
这一步骤的目的是将分析物完全洗脱并以最小 体积收集，同时使比分析物更强保留的杂质尽 可能多地仍留在 SPE 柱上。
洗脱溶剂的强度是至关重要的。
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提高SPE的重现性
影响SPE重现性的主要因素是实验条件。
提高方法：
非极性作用力
• 对于键合硅胶和聚合物吸附剂而言，非 极性吸附力产生于固相萃取材料官能团 上的碳氢键和目标化合物的碳氢键之间， 即是范德华引力或散射力
• 非极性作用力最弱，一般在1-5kcal/mol • 常被用于从样品基质中吸附分离具有非
极性结构的目标化合物 • 常用于反相萃取
极性作用力
• 极性作用力发生在固相萃取材料极性表 面与目标化合物 的极性官能团之间，常 见的极性官能团有羟基、胺、巯基、羰 基等
• 包括氢键、诱导偶极力等 • 强度中等，在10~50kcal/mol • 用于正相萃取
离子作用力
• 离子作用力发生在带相反电荷的目标化合物与 固相萃取吸附剂官能团之间。
• 离子作用力的强度是三种作用力中最强的，选 择性最好的，为50~200kcal/mol
• 用于离子交换固相萃取
共价作用力
• 共价作用力发生在共价填料与目标化合物之间， 共价键不容易被打断，但有的官能团形成的共价 键在改变溶剂环境的条件下是可逆的，例如，苯 硼酸基。