SPE初學者指南

SPE屬於層析範疇

請記住，固相萃取的根本原理和HPLC是一樣的。只要對相關分析物與其他基質成分的層析行為有所瞭解，不論程度深淺，都有助於選擇適當的吸附劑和洗脫液。例如，倘若您知道某種層析分離條件能讓分析物與干擾物的分離非常充分，就可以選擇類似的SPE吸附劑和溶劑組合。同理可證，倘若您想去除會在HPLC中共洗脫的干擾物，也能提前知道類似的SPE條件不會成功。

一般的洗脫實驗步驟

分離與淨化相關樣品化合物的一般策略分為兩種：

• 吸附基質干擾物，同時讓相關成分通過萃取匣而不滯留。
• 吸附相關成分，同時讓基質干擾物通過萃取匣而不滯留。

所需樣品成分濃度高時，通常會選擇第一種策略。相關成分濃度低，或者需要分離多種極性差異大的成分時，通常會採用第二種策略。第二種策略也能微量富集極低濃度的化合物以及濃縮稀釋樣品。

固相萃取程序的步驟

下節說明完整固相萃取程序的相關步驟。下面所列的一個或多個步驟（後文會舉一般範例說明）在許多應用中可以省略，讓程序更加簡便。這裡說明的程序使用含染料的樣品，這是為了容易透過肉眼觀察分離狀況。請記住，大多數樣品含無色成分，必須以特定類型的偵測器或試驗才能在收集到的餾分中找到這些成分。使用下方資訊作為參考指南，自主開發程序或者修改發表在文獻中的程序。

1. 樣品前處理
2. 萃取匣調節
3. 進樣
4. 餾分洗脫

正相層析

這種模式一般用於分離中性有機化合物，其化學性質從疏水到中等極性均有涉及。

要使用SPE萃取匣執行正相層析方法，請使用非極性溶劑的階段式梯度與極性填充材料。

1. 以6-10倍空隙體積的非極性溶劑調節萃取匣，這個溶劑通常與溶解樣品的溶劑相同。
2. 將樣品溶液進樣到萃取匣填充床上。
3. 以非極性溶劑洗脫出不想要的成分。
4. 以極性較強的溶劑洗脫出第一個相關成分。
5. 以極性更明顯[更強]的溶劑洗脫出剩餘的相關成分。
6. 回收所有成分後，請以安全妥善的方式丟棄使用過的萃取匣。

下圖示範這個程序，使用的樣品是三種中性、相對非極性有機染料[黃色、紅色和藍色]的混合物，剛開始進樣到萃取匣填充床時呈現黑色。

示範以SPE萃取匣進行正相層析分離的一般洗脫實驗步驟
（二氧化矽、矽酸鎂、氧化鋁、二元醇、CN、NH₂）

逆相層析

由於水性樣品的應用相當多元，從環境水到水果和蔬菜、從飲料到生物流體均有涉及，逆相層析已經成為SPE的主要模式。

要使用SPE萃取匣執行逆相層析方法，請使用強極性至弱極性溶劑的梯度[溶劑洗脫強度從弱至強]與非極性填充材料。

1. 以6-10倍空隙體積的甲醇或乙腈得到二氧化矽鍵結相或聚合物填料的溶劑化物。以6-10倍空隙體積的水或緩衝液沖洗萃取匣。不要讓萃取匣變乾[除非使用HLB]。
2. 使用強極性[弱]溶劑[通常是水]溶解樣品並進樣。
3. 以強極性溶劑洗脫出不想要的成分。
4. 以極性較弱的溶劑洗脫出滯留性較弱的相關成分。
5. 以非極性更明顯[更強]的溶劑洗脫出鍵結較緊密的成分。
6. 回收所有相關成分後，請以安全妥善的方式丟棄使用過的萃取匣。

下圖示範這個程序，使用的樣品是含兩種極性食品染料[紅色和藍色]以及糖和人工香料的水性葡萄飲料[但不含真正的葡萄汁！]。製備時，這個飲料在玻璃杯中呈現淺紫色，這是因為染料濃度被稀釋了。將一部分樣品進樣到準備好的SPE萃取匣之後，被強烈滯留的染料以一條深紫色帶集中在進樣端附近。

示範以SPE萃取匣進行逆相層析分離的一般洗脫實驗步驟
（C₁₈、tC₁₈、C₈、CN、二元醇、HLB、Porapak RDX、NH₂）

離子交換層析

離子或可離子化的化合物使用某種形式的離子交換層析通常能分離得最好。這種分離模式與較常用的正相和逆相模式具有正交效能，能為樣品前處理實驗步驟提供強大的第二選擇。

示範兩種主要類型的固定相—陰離子交換與陽離子交換—
以及這兩種固定相如何選擇性吸引與滯留電荷相反的分子

要使用SPE萃取匣執行離子交換層析方法，請使用pH值或離子強度梯度與離子交換填充材料。

1. 以6-10倍空隙體積的去離子水或弱緩衝液調節萃取匣。
2. 使用去離子水或緩衝液溶解樣品並進樣。
3. 以弱緩衝液洗脫出不想要的弱鍵結成分。
4. 以較強的緩衝液（更改pH值或離子強度）洗脫出第一個相關成分。
5. 以明顯更強的緩衝液洗脫出其他成分。
6. 回收所有成分後，請以妥善的方式丟棄使用過的萃取匣。

下圖示範這個程序，使用的樣品是兩種離子染料（pK_a值不同）的水性混合物。進樣到萃取匣時，兩種離子染料都被強烈滯留，藍色和黃色成分的組合在進樣端附近呈現一條綠色帶。

示範以SPE萃取匣進行離子交換層析分離的一般洗脫實驗步驟
（NH₂、Accell™ Plus QMA、Accell Plus CM、SCX、SAX、WCX、WAX）

陽離子和陰離子交換劑依據其表面的離子基類型進一步分類成弱交換劑或強交換劑。強陽離子交換劑具有酸性表面部分，如磺酸，在整個pH值範圍內一律游離[帶負電荷]。弱陽離子交換劑具有酸性表面部分，如羧酸，在高pH條件下帶負電荷，但在低pH條件下呈中性。與之類似，強陰離子交換劑通常會有一律帶正電荷的四級銨基，而弱陰離子交換劑具有一級銨、二級銨或三級銨基，這些基團在低pH條件下可能帶正電荷，但在高pH條件呈中性。

請使用下表作為參考指南，依據特定分析物選擇適當的SPE離子交換萃取匣類型。

混合模式離子交換層析將逆相和離子交換模式結合使用，形成一種僅使用一支SPE萃取匣的單一實驗步驟。這個實驗步驟可用於從單一複雜基質中分離出中性、酸性和鹼性化合物。理想的混合模式SPE吸附劑基質能保持水可濕性，同時又能對疏水性化合物表現出強大的逆相滯留性。其表面是前述四種一般類型之一的離子交換官能基。以洗脫強度適當的有機溶劑混合物進行中間清洗，可用於分離中性化合物[包括處於中性狀態的可離子化分析物]。要選擇性地洗脫離子鍵結分析物，可以控制分析物的電荷[與強離子交換劑鍵結時]或吸附劑的電荷[分析物與弱離子交換劑鍵結時]。