固相萃取柱(Solid Phase Extraction Column,簡稱SPE柱)是從層析柱發(fā)展而來的一種用于萃取、分離、濃縮的樣品前處理裝置。主要應(yīng)用于各種食品、農(nóng)畜產(chǎn)品、環(huán)境樣品以及生物樣品中目標化合物的樣品前處理。固相萃取技術(shù)已經(jīng)被廣泛地使用在許多國標(GB/T)以及行業(yè)分析標準中。

　　固相萃取柱的容量是指固相萃取柱填料的吸附量。對于以硅膠為基質(zhì)的固相萃取柱，其容量一般在1~5 mg/100 mg，也就是柱容量是填料質(zhì)量的1%~5%。而鍵合硅膠離子交換吸附劑填料的容量以meq/g表示，即每克填料的容量為X毫克當(dāng)量。這類填料的容量通常在0.5~1.5 meq/g。

　　在選擇固相萃取柱時，必須考慮柱容量。由于我們面對的樣品基質(zhì)通常都較為復(fù)雜，例如食品、生物樣品等等。在固相萃取中，固相萃取吸附劑對目標化合物吸附的同時，也會吸附同類性質(zhì)的雜質(zhì)。因此，在考慮柱容量是應(yīng)該是目標化合物加上可被吸附的雜質(zhì)總量不能超過柱容量。否則在載樣的過程中就可能有部分目標化合物不能被吸附，造成回收率偏低。

　　SPE柱的結(jié)構(gòu)

　　柱管：吸附劑的載體，由血清級的聚丙烯制成，通常做成注射器形狀。一些廠家也提供玻璃的柱管用以特殊分析(比如PAEs分析)。柱管下端出口的尺寸已標準化，可用于不同廠家的固相萃取多管真空裝置。

　　篩板：起固定吸附劑和過濾溶液的作用。聚乙烯是常見的篩板材料，對于特殊分析也可采用特氟隆、不銹鋼片或玻璃等材質(zhì)。

　　吸附劑：固相萃取柱中發(fā)揮分離作用的物質(zhì)。早期廣泛應(yīng)用于柱層析的Al2O3、florisil、石墨化炭黑等吸附劑在固相萃取中仍被使用;目前最常見的吸附劑是硅膠鍵合吸附劑，由球形硅膠顆粒鍵合各種官能團制得;上世紀末被發(fā)明的有機聚合物吸附劑，比如聚二乙烯基苯-N-乙烯吡咯烷酮，以重現(xiàn)性好、pH適用范圍寬以及適用性廣等優(yōu)勢在許多應(yīng)用中已經(jīng)取代硅膠鍵合吸附劑。

　　配套裝置：儲樣器，用于增加柱管上方的容器體積，提高單次上樣量;適配器，用于連接柱管與柱管、柱管與儲樣器。

　　固相萃取柱使用過程

　　最簡單的固相萃取可以通過手工方式完成，即在固相萃取柱上端連接一個注射器，通過對注射器的擠壓將萃取柱內(nèi)的液體排擠出萃取柱。另外，也可以使用正壓或負壓固相萃取裝置對批量樣品進行固相萃取操作。隨著科技的發(fā)展和樣品數(shù)量的增多，越來越多的分析實驗室開始使用自動固相萃取儀，特別是多通道固相萃取儀對批量樣品進行處理。

　　活化(Activation )：也稱溶劑化，加入合適的溶劑使吸附劑上的官能團展開，并除去吸附劑上可能存在的干擾物，對于反相吸附劑常常用中等極性溶劑(比如甲醇)，正相吸附劑常常用弱極性或非極性溶劑(比如己烷);

　　平衡(Equilibrium )：除去活化溶劑為上樣創(chuàng)造適宜的溶劑環(huán)境，所用溶劑通常與樣品溶液的溶劑一致;對于離子交換柱，如果樣品是堿性化合物平衡液中往往需要加入酸，如果樣品為酸性化合物平衡液中往往需要加入堿;保留(Retention )：當(dāng)樣品溶液通過吸附劑，吸附劑與某些化合物的作用力超過后者與溶劑的作用力時，這些化合物就會被吸附劑固定，該過程稱為保留;

　　淋洗(Washing )：上樣后，部分干擾物與目標化合物同時被保留，需要加入合適的溶液以最大可能地除去干擾物而不影響目標化合物的保留，通常情況下用上樣時的樣品溶劑淋洗不會影響回收率，但洗脫強度較人的溶劑能最大程度地去除干擾物，選擇淋洗液時需要在回收率和凈化效果間找到平衡點;

　　洗脫(Elution )：讓洗脫能力較強的溶劑通過吸附劑，打斷吸附劑與被保留的化合物之間的作用力，使這些化合物隨溶劑從吸附劑中流出;通常情況下，能剛好洗脫目標化合物的洗脫溶劑是最佳選擇，此時洗掉的干擾物最少，選擇洗脫液時也需要在回收率和凈化效果間找到平衡點。

　　當(dāng)復(fù)雜的樣品溶液通過吸附劑(Sorbent)時，吸附劑會通過極性相互作用、疏水相互作用或離子交換等作用力選擇性地保留目標物( Aimed Compound)和少量與目標物性質(zhì)相近的組分，其他組分則透過吸附劑流出小柱，然后用另一種溶劑體系選擇性地把目標物洗脫下來，從而實現(xiàn)對復(fù)雜樣品的分離、純化和富集。

　　在固相萃取過程中，“保留” ( Retention)和“洗脫” ( Elution)均受目標物、吸附劑和溶劑三種因素的影響，對于給定的目標物，選擇合適的吸附劑、樣品溶劑以及洗脫溶劑是實現(xiàn)成功分離的關(guān)鍵。

　　固相萃取的作用

　　富集：痕量分析或制備時，對目標物進行富集是必要的過程。比如，分析水中的PAHs，可以將1000 mL水樣加入SPE柱，PAHs保留在柱中，然后用少量溶劑(比如2 mL)洗脫，這樣PAHs就被濃縮了500倍，這意味著在相同的檢測條件下，分析物的方法檢測限僅為處理前的1/500。

　　凈化：在儀器分析之前除去雜質(zhì)，這一方面避免了雜質(zhì)對目標物的干擾，提高了分析靈敏度，另一方面也避免了雜質(zhì)對或儀器的損害。

　　轉(zhuǎn)換溶劑：一些分析儀器對分析物溶解溶劑有特殊的要求，可以通過SPE柱進行轉(zhuǎn)換。比如，采用GC法分析水中的半揮發(fā)性污染物時，如果采用直接進樣，水分會影響分離并損害氣相色譜柱，因而需要轉(zhuǎn)換溶劑。將水樣加入反相萃取柱，目標物保留在柱中與水分離，然后用對目標物溶解性強并且易揮發(fā)的有機溶劑洗脫，干燥并濃縮后即可分析。

　　固相萃取技術(shù)常見術(shù)語

　　吸附劑(Sorbent )：固相萃取柱中的填充物，能夠從樣品溶液中選擇性地萃取某些化合物;

　　吸附容量(Capacity )：在特定條件下，一定質(zhì)量吸附劑能夠保留化合物(包括目標化合物和部分干擾物)的總質(zhì)量。