【原文為胖丁丁作品】

　　在2003版的“食品衛(wèi)生檢測方法”標(biāo)準(zhǔn)系列中，有一個(gè)較大的改動(dòng)就是很多項(xiàng)目，尤其是農(nóng)藥項(xiàng)目的前處理普遍使用了固相萃取技術(shù)(詳見表1 )?，F(xiàn)針對(duì)這一技術(shù)的原理、使用和誤區(qū)進(jìn)行探討。

　　一、固相萃取技術(shù)簡介

　　固相萃取(Solid Phase Extraction，簡稱SPE)技術(shù)，發(fā)展于上世紀(jì)70年代，由于其具有高效、可靠、消耗試劑少等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域取代了傳統(tǒng)的液-液萃取而成為樣品前處理的有效手段。

　　一些傳統(tǒng)的介紹SPE的書籍將其歸于一個(gè)液相色譜的原理，這其實(shí)是引起使用不當(dāng)?shù)闹饕从芍?。把SPE小柱看作一根液相色譜柱，不如把它看成單純的萃取劑更合適，因?yàn)椋阂合嗌V的重點(diǎn)在于分離，而SPE的重點(diǎn)在于萃取。

　　固相萃取技術(shù)在樣品處理中的作用分兩種：一是凈化，二是富集，這兩種作用可能同時(shí)存在。

　　固體萃取和液-液萃取相比，其長處在于方便和消耗試劑少，短處在于批次間的重復(fù)性難以保證。出現(xiàn)這種情況的原因在于：液體試劑的重復(fù)性好，只要其純度可靠，不同年代的產(chǎn)品的物理化學(xué)性質(zhì)都是可靠的。而固體萃取劑就算保證了純度外，還存在著顆粒度的差異，外形的差異等液體試劑不存在的且難以衡量的因素，不同年代不同批號(hào)的萃取性質(zhì)可能會(huì)有較大的區(qū)別。

　　從理論上和廠家宣傳來看，固相萃取應(yīng)該在色譜分析的前處理上得到很好的應(yīng)用：有機(jī)溶劑用得很少，可批量處理樣品，既可富集，又能除雜質(zhì)，給人印象是前處理的革命性進(jìn)步。然而現(xiàn)實(shí)情況，起碼在國內(nèi)，雖然推廣了多年，實(shí)際應(yīng)用還是相當(dāng)有限。

　　SPE應(yīng)用得不廣，與我們的使用方式和期望有關(guān)，也與它本身的局限有關(guān)。對(duì)于供應(yīng)商來說，從經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，向來都是忽略固相萃取的局限與不足。固相萃取可以作為前處理手段的一個(gè)很好補(bǔ)充，但是在使用時(shí)，一定要清醒知道到它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，注意因地制宜，揚(yáng)長避短。

　　二、固相萃取的應(yīng)用優(yōu)勢

　　在什么項(xiàng)目的前處理適合使用固相萃取技術(shù)，即用固相萃取會(huì)比普通的溶劑萃取更理想，個(gè)人認(rèn)為有以下幾種情況：

　　(一) 水中有機(jī)物的前處理。

　　此類常規(guī)處理基本上是用與水不相溶的有機(jī)溶劑振蕩萃取，用固相萃取的優(yōu)勢在于

　　(1) 可以定量地重復(fù)前處理過程。

　　溶劑振蕩的操作一般只能要求到控制時(shí)間的程度，卻無法控制振蕩頻率，強(qiáng)度，動(dòng)作，我們知道，每個(gè)人的振蕩動(dòng)作是不同的，就是同一個(gè)人，也很難保證始終劃一的動(dòng)作。所以說，溶液萃取的動(dòng)作是不定量，不能重復(fù)的。

　　而在應(yīng)用固相萃取時(shí)，比較容易保持過柱和洗脫速度的均一和穩(wěn)定，因此，固相萃取的萃取過程是可以重復(fù)，可定量的。

　　(2) 現(xiàn)場處理。

　　水中有機(jī)物的分析有一個(gè)長期困擾我們的瓶頸。即有機(jī)物在池塘水庫等環(huán)境中能保持相對(duì)穩(wěn)定，但是一旦進(jìn)入采樣瓶這個(gè)小環(huán)境中，就會(huì)迅速發(fā)生變化，所以很多水的有機(jī)物分析方法要求即采即分析，最多不能超過4 個(gè)小時(shí)，可一般的情況是，從取水回到實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止4 小時(shí)了，樣品發(fā)生了變化，分析結(jié)果的可靠性可想而知。

　　如果引入固相萃取技術(shù)，由于其設(shè)備簡單，體積小，易于攜帶，完全可以做到在現(xiàn)場一邊采樣，一邊進(jìn)行前處理。采樣者帶回實(shí)驗(yàn)室的是固相萃取柱，而不是水樣。這樣就能保證我們處理的是真正成份穩(wěn)定的水樣。

　　從實(shí)際應(yīng)用來說，在水的檢測中用固相萃取技術(shù)取代傳統(tǒng)液液萃取還有相當(dāng)?shù)墓ぷ餍枰?，目前尚不能完全取代，但是其發(fā)展的前景很值得看好。

　　(3) 有機(jī)試劑消耗量的減少。

　　在處理水樣時(shí)，如果用固相萃取，則只需要在洗脫時(shí)用到有機(jī)溶劑，用量比傳統(tǒng)液液萃取要少數(shù)十倍以上。對(duì)于實(shí)驗(yàn)者的人身保護(hù)和環(huán)境保護(hù)有著積極的意義。

　　(二) 批量生物材料的藥物成分萃取

　　這是固相萃取在實(shí)際應(yīng)用中比較成功的范例，主要是指在醫(yī)院中檢測血樣和尿樣時(shí)的前處理工作，由于對(duì)藥物成份的吸附是固相萃取的優(yōu)勢，加上樣品單一，組成固定，在確定方法后很適合大規(guī)模批量的凈化操作。

　　(三)免疫親和固相萃取。

　　萃取的理想狀態(tài)就是特異性富集或特異性排斥，可是不論是溶液萃取還是固相萃取，基本上是相似相溶的，最多做到“某一類”層次上的萃取，而無法達(dá)到“某一種”層次的萃取。

　　在固相萃取柱的基礎(chǔ)上加上免疫親和技術(shù)，可以利用其生物特異性選擇吸附，能夠達(dá)到近于理論的完美萃取。

　　實(shí)際困難在于雖然其概念很好，但是由于技術(shù)難度相對(duì)較高，可供應(yīng)用的更少。

　　三、固相萃取的應(yīng)用局限性

　　(1)樣品局限性

　　固相萃取不適于處理固體樣品。對(duì)于固體，必須將其先制備為液體形態(tài)才能進(jìn)行固相萃取操作，這一點(diǎn)就遠(yuǎn)不如液體萃取了。

　　即使是液體樣品，固相萃取也有其額外的苛刻要求，即液體必須潔凈度高，不能有懸浮物或其它固體顆粒，否則會(huì)在柱前形成堵塞，無法繼續(xù)過柱及洗脫操作。所以固體樣品要制備成液體，液體樣品最好還要過濾。相比來說，溶劑萃取就不存在這個(gè)麻煩，稍臟點(diǎn)也影響不大。

　　(2)結(jié)構(gòu)局限性

　　固相萃取柱的結(jié)構(gòu)很簡單，除了塑料管，只有篩板和填料了。就這簡單的結(jié)構(gòu)，帶來了便利，也帶來了與生俱來的矛盾，一些我們?cè)谟萌軇┹腿r(shí)永遠(yuǎn)不會(huì)遇到的矛盾。

　　矛盾1 液面的問題。

　　當(dāng)我們進(jìn)行活化、凈化，洗脫等典型的固相萃取操作時(shí)，會(huì)使用不同溶劑，這時(shí)的操作要求在液面下降到篩板時(shí)換加不同溶劑，加得太晚，會(huì)使填料中干涸產(chǎn)生氣泡，影響結(jié)果的穩(wěn)定性(甚至?xí)驗(yàn)槿芤旱膹埩栴}而使液面無法下降)。相反，如果加得太晚，會(huì)使加入溶液和在篩板上的原有溶液混合，產(chǎn)生一個(gè)其實(shí)是我們不希望存在的、無法預(yù)料極性的新洗脫液，使結(jié)果的可靠性大打折扣。

　　加液加到篩板，說得容易做起來難，如果單獨(dú)做一個(gè)樣品可以緊盯液面操作。但是在批量操作時(shí)只會(huì)顧此失彼，固相萃取技術(shù)實(shí)用的一個(gè)重要意義就在于，其可以方便可靠地批量處理樣品，如果這個(gè)意義削弱的話，其實(shí)用性也就大大降低。

　　液面問題是制約固相萃取應(yīng)用成功的主要瓶頸，雖隱蔽卻無法回避。

　　解決的方法有兩種。

　　第一種解決方法是干脆不用理會(huì)液面的困擾，每次都做到抽空溶液，這種做法倒是不會(huì)產(chǎn)生篩板上的溶液混合的問題，但是又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的問題，即填料看起來是抽干了，但實(shí)際表面還是有數(shù)量不定的液體，每次干涸程度不一致，也無法重復(fù)。

　　另一種解決方法就是在使用固相萃取器時(shí)用電導(dǎo)探針測試，這個(gè)方法比較精確，但是也有一個(gè)新的問題，探針需要一個(gè)清洗過程，否則會(huì)有交叉污染的可能，而且有這類裝置的固相萃取器價(jià)格一般相當(dāng)?shù)匕嘿F。且一個(gè)探針在同一時(shí)間只能探測一個(gè)樣品管，要同時(shí)監(jiān)測一批小柱則很困難。

　　矛盾2 填料的裝填松緊問題。

　　用液體萃取時(shí)我們從來不用考慮整個(gè)溶劑的密度是否均勻，但是對(duì)于固體填料，我們卻不能忽略這個(gè)問題。在同一批次甚至同一包里的幾個(gè)小柱，加上相同溶液時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)液體過柱的速度是不均勻的，總是有快有慢。

　　由于生產(chǎn)工藝和成本的綜合考慮，固相萃取小柱不可能采用類似填充液相色譜柱的勻漿高壓法，所以填料的裝填松緊不均勻是必然的。這就造成一個(gè)問題，由于液體流過的速度不一樣，在每次加液的時(shí)間也會(huì)不一樣，不利于同步批次處理樣品。而且回收率也會(huì)不同。看過一些公司的所謂全自動(dòng)固相萃取器，其原理都有一個(gè)假設(shè)，即每根小柱的流過速度應(yīng)該一致，可惜，這真的是假設(shè)――“假”的“設(shè)”想。

　　矛盾3 填料的質(zhì)量穩(wěn)定問題

　　在我們開啟一瓶二氯甲烷或丙酮時(shí)，只要買的不是偽劣產(chǎn)品，就是不同公司的也可以放心使用，因?yàn)樗鼈兊妮腿⌒阅苁欠€(wěn)定可靠的。而固相萃取則不同，就是同一公司的正品填料，每次的產(chǎn)品性質(zhì)還是有些許差異，不同公司的相差更大。而如果換一家公司的固相萃取柱或同一公司不同批次的小柱，都需要我們把所有的項(xiàng)目做一遍質(zhì)量評(píng)估，那估計(jì)也沒有太多人愿意使用。

　　矛盾4 不能加熱

　　一般的加熱行為可以改善吸附作用，可是由于固相萃取柱的套管是由塑料制造的，一加熱就會(huì)變形，所以只能做常溫操作。

　　(3)項(xiàng)目局限性

　　從各家供應(yīng)商提供的資料來看，做得比較好的應(yīng)用主要在處理藥物方面，即分子量比較大，性質(zhì)比較穩(wěn)定的那些物質(zhì)。液體萃取的相似相溶理論已經(jīng)久經(jīng)考驗(yàn)，而固相萃取靠的是吸附與洗脫，已經(jīng)完全不是經(jīng)典的萃取過程了，并不是所有的項(xiàng)目都適合用。很多經(jīng)典的液體萃取實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)在也不能轉(zhuǎn)化到固相萃取，即使轉(zhuǎn)化，效果也不理想。

　　四、應(yīng)用固相萃取技術(shù)時(shí)的注意事項(xiàng)。

　　1. 盡量慢。

　　我們?cè)谟霉滔噍腿r(shí)，面臨的一個(gè)問題就是：液體應(yīng)該以什么速率過柱流出，我的經(jīng)驗(yàn)是，要想效果好，就要慢，盡量慢。

　　對(duì)于固相萃取柱中的填料，我們?nèi)绻植糠糯蟮乜?，能夠看到其?shí)它們是有很多的空隙，液體流通的渠道很多，如果流得快，相當(dāng)比例的待測組分還來不及與填料充分作用就地從通道流失；所以要慢，給它們一個(gè)充分作用的機(jī)會(huì)。

　　如何慢呢?一個(gè)竅門就是不要用配合抽氣機(jī)使用的所謂固相萃取器，而采用再普通不過的重力法。利用重力的作用使液體向下流出。在實(shí)驗(yàn)速度上，重力法遠(yuǎn)不如吸力法，但是在實(shí)驗(yàn)效果方面，重力法遠(yuǎn)比吸力法優(yōu)勝，用吸力法只能得到譜帶吸附，用重力法卻能得到柱頭吸附，在速度和效果兩者的平衡中，我們還是傾向于優(yōu)先保證好的效果。

　　舉例來說，一個(gè)3 ml 500mg的C18小柱，如果加甲醇活化，其甲醇全部流至篩板時(shí)間約為20 分鐘，而在過樣品液時(shí)，25ml的液體最多2 小時(shí)可以流完，而且用重力法如果得當(dāng)，工作速率不一定比吸力法差很多。因?yàn)槲覀兛梢猿浞掷每臻e時(shí)間，用吸力法必須有人在旁邊守候，而重力法由于不需要用電，可以充分利用午休和晚上時(shí)間過柱，液體量大時(shí)接個(gè)堆疊接頭和延長管即可，安排好實(shí)驗(yàn)步驟，工作效率一樣很高。另外，重力法不需要抽氣機(jī)和固相萃取器。

　　2. 盡量少。

　　在固相萃取條件選擇上，有人為了提高提取效率，盡量多加液體，或選擇填料量大的小柱，我覺得大可不必如此。尤其在用重力法時(shí)，由于效率高，很多情況下是柱頭吸附，并不是所有的填料都在起作用，填料多了不僅液體流出速度會(huì)更慢，而且在洗脫時(shí)的擴(kuò)散會(huì)很明顯。

　　因此建議，夠用就行，在能保證效率時(shí)，填料盡量少，加液也不宜多。

　　3. 實(shí)驗(yàn)條件不宜過分細(xì)化。

　　固相萃取從原理上是色譜分離，但是在操作時(shí)最好只把它作為吸附萃取劑使用，由于填料性質(zhì)、松緊常有差異，因此在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中不必因?yàn)樽非笮Ч淖罴鸦O(shè)計(jì)出很復(fù)雜的洗脫程序。

　　在建立條件中，我們應(yīng)該盡量多利用現(xiàn)成的資料，盡快地建立起體系，同時(shí)要對(duì)操作過于復(fù)雜的步驟保持警惕性，在實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)速率和易操作性三者中取得平衡點(diǎn)。

　　4. 只用一次

　　固相萃取柱最好只用一次。因?yàn)閺膰?yán)格的意義上來說，很多物質(zhì)的吸附是不可逆的，一次吸附，無法洗脫，影響著下一次吸附，雖然有人做過重復(fù)利用的實(shí)驗(yàn)，但是總體來說為了節(jié)省一點(diǎn)經(jīng)費(fèi)而大大增加了結(jié)果的不可靠性和不確定性，是很不合算的行為。

　　因此建議，只用一次。如果想節(jié)省經(jīng)費(fèi)可以從減少填料量和使用小容積管入手，盡量用堆疊接頭和延長管。

　　5. 慎用固相萃取器

　　所有的供應(yīng)商都會(huì)在推薦固相萃取柱的同時(shí)，推銷固相萃取器，最簡單的固相萃取器也要幾千，如果貼個(gè)進(jìn)口商標(biāo)價(jià)格更要加幾倍，這樣的價(jià)格還不包括抽氣機(jī)。但是這樣的配置就是再加上調(diào)速開關(guān)，也很難得到好的結(jié)果，主要問題就是把小柱的不平行性放大了。

　　建議：實(shí)在不適合重力法的才用固相萃取器。

　　至于全自動(dòng)固相萃取器，應(yīng)該說，現(xiàn)在市面上還沒有比較理想、適合食品檢測的機(jī)器，主要問題就是無法解決一批小柱中液面下降不一致的問題，加上價(jià)格很昂貴，性價(jià)比也自然不高。帶液面測量的也不能對(duì)多批量的小柱同時(shí)檢測，且有交叉污染的危險(xiǎn)。

　　目前的全自動(dòng)固相萃取器基本上是走重力法路線，倒是回避了密封的難題。

　　6. 不可忽視傳統(tǒng)的液體萃取 。

　　有些人在初次接觸固相萃取時(shí)，總覺得它能取代液體萃取，實(shí)際上就象毛細(xì)管電泳無法取代液相色譜一樣。固相萃取在某些場合比液體萃取合適，但是在更多情況下，還是傳統(tǒng)的液體萃取更可靠更合適。這一點(diǎn)從目前實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)際發(fā)展可以得到印證。

　　關(guān)于液固萃取，我們不要僅僅把它看作是一個(gè)提取過程，從另一個(gè)角度來看，它還是一個(gè)凈化過程，是把固形干擾物排除凈化的過程。理解這一點(diǎn)，有助于我們優(yōu)化選擇實(shí)驗(yàn)方法。

　　7. 實(shí)用性是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成功與否的最終準(zhǔn)繩

　　在設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，開始要考慮到其技術(shù)上是否先進(jìn)。而在實(shí)際運(yùn)用中，最終決定這個(gè)方法是否可行，是否能夠存在的關(guān)鍵是實(shí)用性。一個(gè)實(shí)驗(yàn)方法不僅要解決問題，而且能夠在人力，物力，財(cái)力三方面達(dá)到平衡，且滿足可持續(xù)、可重復(fù)操作的要求。

　　因此，再先進(jìn)的技術(shù)，也要服從實(shí)用性，否則就沒有生命力。