样品前处理技术基础理论课件.ppt
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- 样品 处理 技术 基础理论 课件
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1、2008 Waters Corporation 1 样品前处理的重要性及原则样品前处理的重要性及原则一一 样品前处理一般性步骤样品前处理一般性步骤二二 样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较三三 固相萃取技术固相萃取技术四四2008 Waters Corporation 2 样品前处理的重要性及原则样品前处理的重要性及原则一一 样品前处理一般性步骤样品前处理一般性步骤二二 样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较三三 固相萃取技术固相萃取技术四四2008 Waters Corporation 3 重要性 样品前处理在色谱分析过程中是一个既耗时又极易引样品前处理在色谱分析过程中是一个既耗时又极
2、易引进误差的步骤,样品处理的好坏直接影响色谱分析的最终进误差的步骤,样品处理的好坏直接影响色谱分析的最终结果,因此,为了提高分析测定效率,改善和优化色谱分结果,因此,为了提高分析测定效率,改善和优化色谱分析样品制备方法和技术是一个重要问题。析样品制备方法和技术是一个重要问题。 由于食品样品属于复合基质体系由于食品样品属于复合基质体系,多含有蛋白、油脂多含有蛋白、油脂,碳碳水化合物、色素等成分水化合物、色素等成分,复杂的基质背景会对被分析目标化复杂的基质背景会对被分析目标化合物的提取、分离、净化和测定等带来很大的麻烦合物的提取、分离、净化和测定等带来很大的麻烦,因此食因此食品的样品前处理不仅复杂
3、困难品的样品前处理不仅复杂困难,而且对于分析结果的准确可而且对于分析结果的准确可靠和灵敏具有决定性作用。靠和灵敏具有决定性作用。2008 Waters Corporation 4色谱分析的误差来源色谱分析的误差来源 2008 Waters Corporation 5样品前处理所消耗时间样品前处理所消耗时间 2008 Waters Corporation 6对于对于LC/MS/MS高灵敏度的仪器高灵敏度的仪器, , 适当的样品前处理对于减少基适当的样品前处理对于减少基质干扰和富集组分至关重要质干扰和富集组分至关重要!60%60%以上的工作和费用花费在样品前处理上以上的工作和费用花费在样品前处理上
4、 三个目的三个目的: : 除去样品基质中的干扰物除去样品基质中的干扰物 富集组分富集组分 增强仪器的性能增强仪器的性能2008 Waters Corporation 7u原则制备过程中避免组分发生化学变化;制备过程中避免组分发生化学变化;要防止和避免欲测定组分的沾污;要防止和避免欲测定组分的沾污;尽可能减少无关化合物引入制备过程;尽可能减少无关化合物引入制备过程;尽可能简单易行。尽可能简单易行。2008 Waters Corporation 8 样品前处理的重要性及原则样品前处理的重要性及原则一一样品前处理一般性步骤样品前处理一般性步骤二二样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较三三 固相萃取
5、技术固相萃取技术四四2008 Waters Corporation 9 离离 心心 过过 滤滤 液液-液萃取液萃取 SPE SPME 根据样品类别根据样品类别和被分析物的和被分析物的结构、极性等结构、极性等理化性质选择理化性质选择合适的提取溶合适的提取溶剂剂 GC GC-MS HPLC LC-MS CE 提取净化测定2008 Waters Corporation 10 样品前处理的重要性及原则样品前处理的重要性及原则一一 样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较二二 样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较三三 固相萃取技术固相萃取技术四四2008 Waters Corporation 11样
6、品预处理技术样品预处理技术分析分析被测物在样品被测物在样品基质中基质中提取提取2008 Waters Corporation 12 除去微粒 减少干扰杂质 浓缩微量的组份 提高检测的灵敏度及选择性 改善分离的效果 有利于色谱柱及仪器的保护 溶剂置换2008 Waters Corporation 13 占样品分析时间的比例 样品预处理所用时间远大于色谱分离的时间 占分析的消耗总成本最大 消耗大量的溶剂及其他化学品 实验的重复性及准确性最差的环节 影响实验结果好坏的最重要因素 是决定性的步骤是决定性的步骤2008 Waters Corporation 14常见样品前处理包括常见样品前处理包括: :
7、液液萃取液液萃取稀释稀释固相萃取固相萃取离心离心过滤过滤沉淀沉淀2008 Waters Corporation 15方法方法选择性基础选择性基础沉淀溶解度液液萃取样品在两相中的分配固相提取样品在吸附剂上的吸附与分配渗析/超滤分子量与体积电泳电荷/淌度蒸馏/蒸发沸点与蒸气压2008 Waters Corporation 16根据分析物在互不相溶的两相中的溶解度差根据分析物在互不相溶的两相中的溶解度差异来将分析物从一相提取至另一相中。异来将分析物从一相提取至另一相中。C 装置简单装置简单C 操作容易操作容易C 常被认定为成本低廉常被认定为成本低廉D 费时费力费时费力D 常因乳化效益使相间分层不彻底
8、,使得重复样的分析结果存在显常因乳化效益使相间分层不彻底,使得重复样的分析结果存在显著偏差著偏差(常在常在10%20%之间之间)D 若需萃取的样品体积大(如环境分析中),则可能消耗大量的有若需萃取的样品体积大(如环境分析中),则可能消耗大量的有机溶剂。由此可能在购买、储藏、处置溶剂时花费庞大机溶剂。由此可能在购买、储藏、处置溶剂时花费庞大*。注注: 大量储存、使用和处置溶剂可对操作者的长期健康产生负面影响,大量储存、使用和处置溶剂可对操作者的长期健康产生负面影响,并可带来火灾隐患并可带来火灾隐患有机层有机层水层水层2008 Waters Corporation 171- 吸取吸取200 L血浆
9、血浆2- 加入加入400-600 l乙腈乙腈3- 高速混合高速混合4- 离心取上清液离心取上清液5- 以水稀释后进样以水稀释后进样在血清、血浆或尿样中加入有机溶剂,使在血清、血浆或尿样中加入有机溶剂,使样品中的蛋白质沉淀,然后经离心去除样品中的蛋白质沉淀,然后经离心去除C 简单快速简单快速C 可被自动化,适用于高通量分析可被自动化,适用于高通量分析C 若检测限要求不高时较适用若检测限要求不高时较适用D 属属快速但粗糙快速但粗糙的净化技术,的净化技术, 仅可去除约仅可去除约90-95%的蛋白质,而基的蛋白质,而基质中的高盐份和其他内源性干扰物如磷脂等完全未被去除(此为质中的高盐份和其他内源性干扰
10、物如磷脂等完全未被去除(此为LC/MS分析时遭遇离子抑制的根源分析时遭遇离子抑制的根源!)D 分析柱寿命较短,分析柱寿命较短,LC/MS系统常需停机进行离子源清洗系统常需停机进行离子源清洗 D 导致导致样品稀释样品稀释, 不适合用于超痕量分析场合不适合用于超痕量分析场合D 进样前可能需要进行溶剂蒸发以获得足够的灵敏度进样前可能需要进行溶剂蒸发以获得足够的灵敏度(若无内标,分若无内标,分析重现性不佳析重现性不佳) 2008 Waters Corporation 18C 可同时取得对样品的净化与富集效果,彻底去除干扰物并浓缩样品可同时取得对样品的净化与富集效果,彻底去除干扰物并浓缩样品 分析结果呈
11、高度可靠性分析结果呈高度可靠性 使得检测灵敏度和选择性大大提高使得检测灵敏度和选择性大大提高 明显延长色谱柱寿命,减小系统维修的频度明显延长色谱柱寿命,减小系统维修的频度C 样品制备快速、涉及人工少、溶剂用量少样品制备快速、涉及人工少、溶剂用量少C 分析结果的精密度提高分析结果的精密度提高(偏差常偏差常 5%)C 多样化的产品设计迎合不同样品通量要求多样化的产品设计迎合不同样品通量要求 依据目标化合物在固定相和流动相间分配系数的不同将依据目标化合物在固定相和流动相间分配系数的不同将其从液相提取至固定相中(其从液相提取至固定相中( 本质上为色谱分离方法)本质上为色谱分离方法)2008 Water
12、s Corporation 19 样品前处理的重要性及原则样品前处理的重要性及原则一一 样品前处理方法及比较样品前处理方法及比较二二 样品前处理一般性步骤样品前处理一般性步骤三三 固相萃取技术固相萃取技术四四2008 Waters Corporation 20 固相提取固相提取(Solid Phase Extraction,SPE)是一是一种重要的样品前处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术种重要的样品前处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展起来的。利用固相吸附剂将液体样品中的目标相结合发展起来的。利用固相吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品的基体和干扰化合物分离,然后再用化合物吸
13、附,与样品的基体和干扰化合物分离,然后再用洗脱液洗脱,达到分离和和富集的目的。洗脱液洗脱,达到分离和和富集的目的。2008 Waters Corporation 21原理及特点原理及特点 利用杂质或目标化合物与样品基体溶剂和吸附剂之间利用杂质或目标化合物与样品基体溶剂和吸附剂之间亲和力的相对大小差异实现净化分离。与传统的液液萃取亲和力的相对大小差异实现净化分离。与传统的液液萃取相比具有明显的优势。相比具有明显的优势。特点特点回收率、富集倍数高有 毒 溶 剂 用 量 少两 相 分 离操作简单、易自动化更有效的是分析物与杂质分离2008 Waters Corporation 22已被广泛的应用于:
14、化学、化工行业化学、化工行业制药行业制药行业临床医学研究临床医学研究食品安全领域食品安全领域烟草行业烟草行业环境保护环境保护中草药研究中草药研究2008 Waters Corporation 23 色谱填料颗粒填装小柱色谱填料颗粒填装小柱 1978年由年由Waters首次首次推出商品化产品:推出商品化产品: “Sep-Pak Cartridges”Sample Enrichment & Purification非常成熟的技术非常成熟的技术数千化合物的参考文献数千化合物的参考文献洗脱剂洗脱剂废液废液0.01 to 1000 克克多种规格多种规格 2008 Waters Corporation 2
15、4乙腈提取未净化乙腈提取用水稀释Oasis HLB 提取 乙腈提取用水稀释Oasis HLB 提取用Sep-Pak 氨基小柱净化 1999 Waters Corp.2008 Waters Corporation 25 两相两相 液相与固相液相与固相 容易分离 多种吸附剂可供选择o反相最常用!o正相o离子交换o具有高选择性的新型吸附剂 溶剂消耗少 与液液提取相比 减少人力与时间 容易自动化 液相色谱基础液相色谱基础2008 Waters Corporation 26HPLC HPLC 与与SPESPE之区别之区别HPLCSPE颗粒直径颗粒直径5 m40-80 m柱床效率柱床效率 high low
16、柱外体积柱外体积 low high柱长柱长5-30 cm1 cm塔板数塔板数 (N)10,000 50Bottom line: HPLC can separate similar compounds. SPE requiresa significant selectivity difference between compoundsfor separation. Compounds not well resolved byHPLC cannot be separated by SPE with a similarretention mechanism.2008 Waters Corporati
17、on 27分离效率比较分离效率比较 - - HPLCHPLC与与SPESPE00.20.40.60.810510152000.20.40.60.8105101520Elution volume (mL)Normalized concentration2008 Waters Corporation 28常见固相提取小柱的构造常见固相提取小柱的构造色谱柱床 (吸附剂)柱体过滤膜/筛板插口/出液口2008 Waters Corporation 29萃取小柱萃取小柱: 小柱体积小柱体积 135ml, 吸附剂重量吸附剂重量 10mg6g 为中等数量样品设计为中等数量样品设计 食品安全、环境分析和研究实验
18、室食品安全、环境分析和研究实验室 96-孔板孔板: 吸附剂重量吸附剂重量260mg 为高通量分析设计(为高通量分析设计(DMPK/BA/BE实验室)实验室) Elution板用于微量样品和高灵敏度分析板用于微量样品和高灵敏度分析 在线在线SPE净化柱净化柱: 柱芯式柱芯式(需需Sentry Guard套件套件) 和标准柱和标准柱 由切换阀和软件控制,无需人工操作由切换阀和软件控制,无需人工操作2008 Waters Corporation 30 样品必须呈液态样品必须呈液态 驱动力驱动力(Driving Forces)操作方式操作方式 重力重力 压力压力 真空真空2008 Waters Cor
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