固相萃取是一种基于吸附剂选择性吸附目标物的样品前处理技术，广泛应用于环境监测、食品检测、药物分析等领域。其核心原理是通过固定相(吸附剂)对目标物的吸附与洗脱，实现分离、富集和净化。然而，厂笔贰的结果受多种因素影响，包括吸附剂性质、样品特性、操作条件、仪器性能等。以下从多个维度系统分析其关键影响因素。
一、吸附剂的性质
1. 吸附剂类型与极性
吸附剂的化学性质决定了其与目标物的相互作用方式。常见的吸附剂包括：
- 反相吸附剂(如C18)：适用于非极性或弱极性目标物(如多环芳烃、油脂)，通过疏水作用吸附。
- 正相吸附剂(如硅胶、弗罗里硅土)：适用于极性物质(如农药、酚类)，通过极性相互作用(如氢键、偶极-偶极作用)吸附。
- 离子交换吸附剂(如季铵盐、磺酸基材料)：用于带电离子(如氨基酸、金属离子)。
- 混合模式吸附剂(如HLB, 亲水-亲脂平衡)：可同时吸附极性和非极性物质，适用于复杂基质(如血浆、土壤提取物)。
影响：吸附剂极性与目标物不匹配会导致回收率低或杂质干扰。
2. 吸附剂粒径与孔径
- 粒径：粒径越小，比表面积越大，吸附容量越高，但流速可能降低。例如，100-200目硅胶的吸附效率通常高于40-60目。
- 孔径：孔径需与目标物分子大小匹配。例如，大分子蛋白(如酶)需使用大孔吸附剂(孔径>50 nm)，而小分子药物(如抗生素)可用中孔吸附剂(孔径10-30 nm)。
影响：孔径过小会导致大分子无法进入孔道，吸附不全；粒径过大则降低灵敏度。
3. 吸附剂修饰基团
功能化修饰可增强选择性。例如：
- 氨基修饰：用于保留酸性物质(如羧酸)。
- 氰基修饰：适合分离含氢键作用的物质(如核苷酸)。
- 聚合物涂层：减少非特异性吸附(如生物样品中的蛋白质)。
影响：修饰基团与目标物不适配时，可能导致保留不足或洗脱困难。
二、样品特性
1. 基质复杂性
- 高盐基质(如海水、血浆)：高盐浓度可能引起“盐析效应”，降低目标物溶解度，促进吸附，但过量盐分会堵塞吸附剂孔道。
- 高脂基质(如食用油、血液)：脂质易非特异性吸附于吸附剂，占据活性位点并污染洗脱液。
- 复杂有机物(如植物提取物)：酚类、色素等次级代谢物可能与目标物竞争吸附位点。
解决方案：通过稀释、沉淀蛋白(如甲醇沉淀法)或串联厂笔贰柱(如先用颁18去除脂质)简化基质。
2. 样品pH值
- 离子化状态：目标物的电离状态直接影响其与吸附剂的相互作用。例如，弱酸性物质在低pH下以分子态存在，易被反相C18吸附；而在高pH下解离为离子态，吸附效率下降。
- 吸附剂稳定性：硅胶基吸附剂在pH(<2或>8)下可能发生水解或溶解。
优化策略：调节样品辫贬至目标物辫碍补附近，同时避免破坏吸附剂结构。
3. 样品体积与流速
- 上样体积：过量上样可能导致吸附剂过载，目标物穿透；过少则降低富集效率。通常建议上样量不超过吸附剂最大负载量的80%。
- 流速：流速过快会缩短吸附平衡时间，导致吸附不全；过慢则延长分析时间。例如，环境水样上样流速推荐为1-5 mL/min。
控制方法：使用恒流泵或重力滴定控制流速，优化上样量。
叁、洗脱条件
1. 洗脱溶剂的选择
- 极性匹配：洗脱溶剂极性需与目标物吸附机制相反。例如，反相C18吸附的目标物常用甲醇或乙腈洗脱；正相硅胶吸附的目标物可用乙酸乙酯或正己烷洗脱。
- 溶剂强度：强溶剂(如甲醇)洗脱能力强，但可能同时洗脱杂质；弱溶剂(如水)洗脱效率低。可通过梯度洗脱优化(如先用低浓度甲醇去除干扰物，再用高浓度甲醇洗脱目标物)。
- 挥发性：气相色谱(GC)分析时需选择易挥发溶剂(如、丙酮)，避免残留干扰。
2. 洗脱体积与流速
- 体积：过少可能导致洗脱不全；过多则稀释目标物浓度。通常洗脱体积为吸附剂床体积的1-3倍。
- 流速：洗脱流速应低于上样流速，以保证目标物充分解吸。例如，洗脱流速可设为0.5-2 mL/min。
优化建议：通过预实验确定最小有效洗脱体积，并控制流速以平衡效率与时间。
四、操作与仪器因素
1. 活化与平衡
- 活化：新装填的吸附剂需用溶剂(如甲醇、水)活化，以润湿固定相并排除气泡。未活化可能导致通道堵塞或吸附效率下降。
- 平衡：上样前需用样品溶剂(如水或缓冲液)平衡吸附剂，避免溶剂极性突变导致目标物提前解吸。
影响：跳过活化或平衡步骤会显着降低回收率。
2. 柱压与通道堵塞
- 压力控制：过高压力可能导致吸附剂床压缩，降低孔隙率；过低压力则延长分析时间。通常SPE柱操作压差控制在5-10 kPa。
- 堵塞风险：颗粒物(如土壤悬浊液)、脂质或蛋白质易堵塞通道。需通过预过滤(0.45 μm滤膜)或串联保护柱(如C18预处理柱)解决。
3. 仪器密封性与死体积
- 密封性：接头或阀门漏液会导致目标物损失。需定期检查O型圈并更换老化密封件。
- 死体积：连接管或阀体中的残留液体可能污染洗脱液。需尽量减少流路长度并清洗死体积区域。
五、方法开发与优化
1. 目标物特性分析
- 通过文献调研或预实验确定目标物的极性、pKa、分子量等参数，选择适配的吸附剂和洗脱条件。
2. 矩阵实验设计
- 采用正交试验或响应面法优化关键参数(如pH、流速、洗脱体积)，平衡回收率、纯度与通量。
3. 内标法验证
- 添加同位素标记物或结构类似物作为内标，校正操作误差并评估方法准确性。
