近年來(lái)分析檢測(cè)技術(shù)有了很大的飛躍，但樣品前處理依然是科研工作者必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。

固相萃?。⊿olid Phase Extraction，簡(jiǎn)稱SPE）是一種從二十世紀(jì)七十年代中期開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，用途廣泛而且越來(lái)越受歡迎的樣品前處理技術(shù)。根據(jù)吸附劑填料及吸附機(jī)理的不同，主要分為正相、反相、離子交換和混合型固相萃取小柱，正相、反相固相萃取小柱主要是用來(lái)萃取分離極性和非極性化合物，但對(duì)一些帶電物質(zhì)（離子化合物）的萃取回收率并不高，如C18填料固相萃取小柱，當(dāng)目標(biāo)化合物呈離子狀態(tài)時(shí)，C18對(duì)于該化合物的容量因子就會(huì)大大降低。為了解決這一問(wèn)題，月旭推出了硅膠基質(zhì)和聚合物基質(zhì)的離子交換固相萃取小柱。

下面就由小編為大家介紹離子交換固相萃取小柱方法開(kāi)發(fā)中需要注意的問(wèn)題。

離子交換固相萃取適用于可解離成帶電離子的化合物，其機(jī)理是利用帶電荷的目標(biāo)化合物離子與帶相反電荷的吸附劑之間的靜電吸引力。樣品基質(zhì)可以是極性的，如水溶液，也可以是非極性的有機(jī)溶液，但在實(shí)際應(yīng)用中以水溶液較多，包括生物體液、江河湖海等自然水、廢水等。

方法開(kāi)發(fā)

di一步

我們要分析的目標(biāo)化合物必須具備下列任意一種或以上的官能團(tuán)才能通過(guò)離子作用力將其從樣品溶液中分離出來(lái)：

（1）可生成陽(yáng)離子的官能團(tuán)（帶正電荷）

（2）可生成陰離子的官能團(tuán)（帶負(fù)電荷）

而且待分析的目標(biāo)化合物必須在一定的pH環(huán)境下才能呈離子化或中性化。

第二步

要有效地利用離子交換機(jī)理將目標(biāo)化合物吸附在SPE柱上，必須滿足以下兩個(gè)條件：

（1）目標(biāo)化合物離子與吸附劑官能團(tuán)的離子態(tài)帶相反電荷；

（2）萃取環(huán)境的pH必須同時(shí)使目標(biāo)化合物和吸附劑上的官能團(tuán)帶電荷；

（3）萃取環(huán)境不能含有高濃度的帶有和目標(biāo)化合物相同電荷的競(jìng)爭(zhēng)化合物。

在實(shí)際操作中，為了滿足前兩個(gè)條件，確保99%以上的目標(biāo)化合物及固相萃取吸附劑上的官能團(tuán)能夠呈離子態(tài)或呈中性狀態(tài)，應(yīng)該根據(jù)目標(biāo)化合物及固相萃取吸附劑官能團(tuán)的pKa來(lái)調(diào)節(jié)樣品或SPE柱的pH。

那么小編為大家介紹一下pH與pKa值的關(guān)系：

對(duì)于一個(gè)可生成離子的化合物，pKa是該化合物50%呈離子狀態(tài)，50%呈中性狀態(tài)時(shí)的pH。

就弱酸性化合物HA而言，其在水中的解離平衡方程式為：

根據(jù)Henderson-Hasselbach方程式，上述平衡方程式可以表示為：

為了方便使用，將上述公式改寫為：

從式三可以看到，當(dāng)pH與pKa相同時(shí)，[A?]/[HA]為1。也就是說(shuō)，這時(shí)50%的弱酸性化合物呈陰離子狀態(tài)，另外50%呈中性狀態(tài)。在該pH環(huán)境下，即便這些呈陰離子狀態(tài)的化合物1OO%地被陰離子交換劑吸附，之后又1OO%地被洗脫，更高回收率也只能達(dá)到50%。因?yàn)橹挥?0%的弱酸性化合物呈離子狀態(tài)，并被陰離子交換劑吸附。由此可見(jiàn)在離子交換固相萃取中，控制環(huán)境的pH十分重要。

[A?]/[HA]越大，代表弱酸性化合物離子化程度越大。理論上，當(dāng)[A?]/[HA]等于1OO時(shí)，99%的弱酸性化合物呈陰離子狀態(tài)，可以被陰離子交換劑吸附。根據(jù)式三，在進(jìn)行陰離子固相萃取吸附時(shí)，要使弱酸性化合物99%離子化，樣品基質(zhì)的pH應(yīng)該高于該化合物pKa至少兩個(gè)pH單位。反之，在對(duì)該弱酸性化合物進(jìn)行洗脫時(shí)，應(yīng)該將環(huán)境的pH調(diào)節(jié)至低于該化合物pKa至少兩個(gè)pH單位，此時(shí)弱酸性化合物99%呈中性狀態(tài)，用適當(dāng)?shù)娜軇┚涂梢詫⑵鋸年庪x子交換柱上洗脫下來(lái)。

式三同樣可以用于可生成陽(yáng)離子官能團(tuán)的弱堿性化合物。這時(shí)我們將弱堿性化合物看作共軛酸[HA+]，并將該公式改寫為：

與弱酸性化合物相反，在陽(yáng)離子交換固相萃取中，要使弱堿性化合物99%解離為陽(yáng)離子，需要將該弱堿性化合物所處的環(huán)境體系的pH應(yīng)該低于該化合物pKa至少兩個(gè)pH單位。而在洗脫時(shí)，環(huán)境體系的pH應(yīng)該高于該化合物的pKa至少兩個(gè)pH單位，此時(shí)99%的該化合物呈中性狀態(tài)，用適當(dāng)?shù)娜軇┚涂梢詫⑵鋸年?yáng)離子交換柱上洗脫下來(lái)。

第三步

離子交換固相萃取柱種類的選擇：為了能夠有效地將被吸附的離子化合物洗脫出來(lái)，對(duì)于含有強(qiáng)離子官能團(tuán)的目標(biāo)化合物一般選用弱離子交換柱；而對(duì)于含有弱離子官能團(tuán)的化合物，則可選用強(qiáng)離子交換柱。這樣可以避免目標(biāo)化合物和吸附劑官能團(tuán)同時(shí)處于離子化狀態(tài)，導(dǎo)致目標(biāo)化合物始終處于的保留狀態(tài)無(wú)法被洗脫。

下面小編為大家舉一個(gè)應(yīng)用案例：

例如，用硅膠鍵合羧基官能團(tuán)的弱陽(yáng)離子交換固相萃取小柱對(duì)豬肉或豬尿液中的鹽酸克倫特羅進(jìn)行萃取分離，SPE柱填料的羧基官能團(tuán)的pKa=4.8，鹽酸克倫特羅的pKa=9.6。根據(jù)上述兩個(gè)pH單位的原則，為保證吸附劑上羧基官能團(tuán)和目標(biāo)化合物鹽酸克倫特羅盡可能離子化，環(huán)境的pH至少應(yīng)該調(diào)節(jié)到7.6。在此pH環(huán)境下，99%的鹽酸克倫特羅呈陽(yáng)離子狀態(tài)，而SPE柱的羧甲基官能團(tuán)呈陰離子狀態(tài)。因此，可以將鹽酸克倫特羅吸附。而在洗脫的時(shí)候，為了使鹽酸克倫特羅呈中性狀態(tài)，可在洗脫劑中加入堿，將洗脫環(huán)境的pH調(diào)節(jié)至高于其pKa兩個(gè)單位，即pH≧11.6。在此環(huán)境下，目標(biāo)化合物鹽酸克倫特羅呈中性狀態(tài)并且與陽(yáng)離子交換劑脫離，被洗脫溶劑從SPE柱洗脫出來(lái)。

好了，今天關(guān)于離子交換固相萃取小柱方法開(kāi)發(fā)中需要注意的問(wèn)題就先講到這了。此外，月旭在固相萃取技術(shù)產(chǎn)品中，已經(jīng)推出了硅膠基質(zhì)和聚合物基質(zhì)的強(qiáng)陽(yáng)離子交換、強(qiáng)陰離子交換、弱陽(yáng)離子交換、弱陰離子交換的SPE小柱，并廣泛應(yīng)用于食品安全檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、生物樣品、農(nóng)藥殘留分析等各個(gè)領(lǐng)域，具有回收率高、萃取效果好等優(yōu)點(diǎn)。