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實驗室樣品前處理的重要性
實驗室樣品前處理的重要性
1.樣品前處理的重要性
無論是對樣品的化學分析還是在生物工程中，樣品的分離、純化都是*的前處理步驟。樣品前處理的好壞將直接影響結果。
根據LC-GC Int.雜志對世界1000多個實驗室進行的統計，樣品前處理所花費的時間占整個分析過程的 61%現代的自動化分析儀器使分析工作趨向簡單、快速。然而，許多擁有現代化分析儀器的實驗室卻依然使用著古老、繁瑣的樣品前處理方法。樣品前處理已經成為現代分析中的瓶頸，嚴重阻礙了分析工作的進行。因此，要提高效率，就必須解決樣品前處理的問題。
根據同一份統計報告可以看到在整個色譜分析的過程中，樣品前處理產生的誤差大, 高達 30%，如果再加上操作誤差，人為的因素占了誤差來源的近50% 換句話來說，如果我們能解決人為因素造成的誤差，分析誤差產生的幾率就降低了一半。
不同的檢測手段對樣品前處理的要求也不相同。其主要目的大都在于：
1.將目標化合物從基質中分離出來；
2.盡可能地除去對目標化合物的分析有干擾的組分；
3.盡可能地除去對分析儀器造成傷害的物質；
4.對目標化合物進行濃縮以達到分析儀器的檢測下限；
5.調整樣品的pH值、離子強度以滿足分析儀器檢測要求。
2.固相萃取基本原理
2.1吸附目標化合物模式
在吸附目標化合物模式中，SPE柱對目標化合物的吸附力大于樣品基液。如下圖所示，當樣品通過SPE柱時，目標化合物被吸附在固體填料表面，其它大部分的樣品組份則隨基質通過柱子。目標化合物可用適當溶劑洗脫下來。為了方便起見，我們將這種萃取模式稱為“吸附目標化合物模式”或“目標化合物吸附模式”在這種萃取模式中，SPE柱在吸附目標化合物的同時，可能也會吸附一些對分析有影響的干擾物。因此，在對目標化合物進行洗脫之前，要對SPE柱進行洗滌，有效地清除這些干擾物。
吸附目標化合物模式可以分為以下幾個步驟：
SPE柱預處理（棄去過柱液體）
樣品過SPE柱（棄去過柱液體）
SPE柱洗滌及干燥（棄去過柱液體）
目標化合物洗脫（收集過柱液體）
2.2吸附雜質模式
在固相萃取過程中，當樣品通過SPE柱時，SPE柱吸附樣品中的雜質，而目標化合物隨樣品基質通過SPE柱。我們稱之為“吸附雜質模式”或“雜質吸附模式”，這種模式多用于樣品凈化。在這種萃取模式中，樣品過柱后的組分和柱洗滌的組分要一并收集。與目標化合物吸附模式不同，雜質吸附模式中的柱洗滌是要將殘留在SPE柱上的目標化合物洗脫下來，而將雜質保留在SPE柱上。
在吸附雜質模式中可以分為以下幾個步驟：
SPE柱預處理（棄去過柱液體）
樣品過SPE柱（收集過柱液體）
SPE柱洗滌（收集過柱液體至上述收集液體的試管中）
3.固相萃取中的主要作用力
3.1固相萃取中的非極性作用力
固相萃取中的非極性作用力產生于固相萃取材料功能團上的碳氫鍵與樣品中化合物的碳氫鍵之間。這種作用力既為人們所熟悉的范德華引力或散射力。由于有機分子或多或少都存在這種非極性結構，非極性作用力常常被用于從樣品基質中吸附分離具有非極性結構的化合物。
使用非極性SPE柱是具由十八個碳組成的碳鏈官能團，俗稱為C18柱。由于C18材料在液相色譜中廣泛使用，所以人們對其性能也較為了解，在SPE中也大量使用。一般說來，非極性SPE柱通用性比較好。所以比較適合用于同時萃取多種不同化學性質的化合物。但其選擇性則比極性或離子交換作用力差。
通常，非極性SPE柱較適用于從極性基質中萃取分離非極性及中等極性的目標化合物。
對于通過非極性作用力吸附在非極性SPE柱上的目標化合物，可以用具有非極性性質的溶劑洗脫，如環己烷等。即便是極性較強的甲醇對于許多化合物來說也具有足夠的非極性作用力將其洗脫。
3.2固相萃取中的極性作用力
固相萃取中的極性作用力在許多固相萃取材料官能團及樣品中的化合物都可以發生。極性作用力包括： 氫鍵、偶極力/偶極力、誘導偶極力、π-π等。如： 羥基、氨基、巰基, 羰基、芳香環及含氧、氮、硫、磷等雜原子的基團。其中氫鍵是常見的極性作用力。
非極性的基質環境有利于吸附劑和目標化合物之間的極性作用力；極性環境有利于破壞吸附劑和目標化合物之間的極性作用力；環境離子強度大也不利于吸附劑和分析物之間的極性作用力。
值得指出的是所有以鍵合硅膠為材料的SPE柱，由于鍵合硅膠本身具有一定數量的沒有鍵合的 –OH基團（沒有封尾），所以都具有極性。這種極性功能在非極性溶劑中比較明顯。
在極性萃取中常用的洗脫溶劑有：甲醇、水、THF、異丙醇、乙酸、乙腈、丙酮、胺類、高離子強度緩沖液或上述溶液的混合液。
3.3固相萃取中的離子作用力
離子作用力發生在帶相反電荷的樣品化合物與SPE填料官能團之間。對有機化合物而言，能夠產生離子交換作用的化合物官能團有兩類：
1.可生成陽離子的官能團（帶正電荷）
2.可生成陰離子的官能團（帶負電荷）
常見陽離子的官能團包括：伯，仲，叔，丁胺類。
常見陰離子的官能團包括：羰基，磺酸基，磷酸基等。
要正確使用離子交換柱進行固相萃取，必須注意控制萃取環境。為了有效地利用離子交換機理將目標化合物吸附在固相柱上，必須滿足以下兩個條件：
1. 環境的pH必需使分析物和吸附劑帶相反電荷
2. 環境不能含有高濃度帶有和分析物相同電荷的競爭化合物