常用样品前处理设备的发展与展望

(1.聚光科技(杭州)股份有限公司， 杭州 310052；2.北京吉天仪器有限公司， 北京 100015)

综述

常用样品前处理设备的发展与展望

寿淼钧1,2赵鹏2胡建坤1李伟2

(1.聚光科技(杭州)股份有限公司， 杭州 310052；2.北京吉天仪器有限公司， 北京 100015)

强调了样品前处理在分析化学中的地位，并介绍常用有机样品前处理流程涉及到提取、浓缩、净化等技术，常用无机样品前处理过程涉及到消解、灰化、熔融等技术，进一步阐述了这些技术的原理以及如何发展衍化为自动化设备。对国内外前处理设备发展状况进行了剖析，认为样品前处理设备这一细分行业，目前处于市场成长期，发展潜力巨大。最后，本文作者展望了前处理设备的发展趋势。

有机样品前处理 无机样品前处理 自动化设备 市场成长期

1 引言

1.1 样品前处理在分析化学中的地位

样品前处理是指从复杂样品基质中提取、净化、分离、浓缩待测目标分析物的过程，使被测组分转化成可测定的形式以进行定性、定量分析检测[1]。一个完整的样品分析大致包括样品采集、样品处理、分析测定、数据处理、报告结果等五个步骤[2]。统计结果表明,上述步骤所需时间各占全部分析时间的百分率为:样品采集6.0%;样品处理61.0%;分析测定6.0%;数据处理与报告结果27.0%[3](图1)。其中，样品处理所需的时间最长，约占整个分析时间的三分之二。样品前处理是整个分析过程中占用时间最长和又极易引入方法误差的步骤，因而成为决定分析过程是否成功至关重要的环节。因此，前处理方法与技术的研究与探索已成为当代分析化学的重要课题和发展方向之一[4,5]。

图1 分析过程中各步骤所花费的时间

1.2 样品前处理流程图

如图2所示，我们可以清晰看出来样品前处理可以分为有机分析和无机分析两类，其中有机分析前处理步骤包括溶剂萃取-浓缩-样品净化-浓缩-进样，而无机分析前处理步骤是样品分解，涉及到的技术是消解、灰化、熔融三者之一。

图2 样品前处理流程图

2 有机样品前处理技术发展演化过程

有机样品前处理的技术主要包括提取技术、浓缩技术和净化技术，在有机样品前处理的过程中一般需要一种或者多种技术联用来实现整个前处理的过程。

2.1 提取技术发展演化

提取技术传统的方法是索氏提取，用溶剂将固体长期浸润而将所需要的物质浸出来，即长期浸出法，此法花费时间长、溶剂用量大、效率不高。后来分析工作者在此基础之上发明了索氏提取器，利用溶剂回流及虹吸原理，使固体物质连续不断地被纯溶剂萃取，既节约溶剂萃取效率又高。随着技术的发展，越来越多的提取技术被发明出来，如超声提取、微波提取、超临界、自动索氏，快速溶剂萃取。从表1中可以看出，快速溶剂萃取跟索氏提取和超声提取相比，溶剂消耗量为其十分之一，跟微波萃取和自动索氏提取相比， 萃取时间至少可以节省一倍以上。因此，快速溶剂萃取相比其他萃取方法，具有明显优势。快速溶剂萃取技术的原理是通过增加温度和压力来加快提取的速度、提高萃取的效率，是一种快速提取固体或半固体样品中有机化合物的自动化前处理方法。美国戴安公司最早将此技术转化为设备(戴安公司现已被赛默飞收购)。最初，国内科研工作者对此设备知之甚少。直到2007年，北京吉天仪器有限公司作为国内首家将快速溶剂萃取技术转化制造出设备[6]，生产出来的快速溶剂萃取仪APLE2000系列，获得了国家科技部“十五攻关”创新成果，填补了国内空白，才将此项技术在国内推广开来。

表1 多种提取技术各项指标参考

如图3所示，快速溶剂萃取仪对整个样品的萃取过程主要是：清洗管路、加载萃取池、预热、加载溶剂、加热、萃取、冲洗、收集(氮吹)全部自动化一步完成，处理一个样品仅需10～20分钟。采用顺序萃取的样品处理模式的产品，最多可批次处理几十个不同规格和种类的样品，最大的特点就是自动化程度高，在样品萃取过程中可完全无人值守；而采用并联萃取模式的产品，则可一次处理一批相同规格的样品，仅需10～20分钟， 适合大批量单品种样品分析。

图3 快速溶剂萃取仪工作流程图

正是由于快速溶剂萃取仪自动化程度高，被广泛应用在环境、农业、食品、聚合物、制药等行业，如用全自动快速溶剂萃取(APLE)技术萃取土壤中的有机氯农药、用全自动快速溶剂萃取(APLE)技术测定肉中脂肪、从植物中萃取天然产物的活性成分等等应用案例不胜枚举。目前使用此设备单位包括高校和科研院所实验室、公安局、农业局、检疫局等行政单位、省市级检测单位以及食品检测或第三方检测企业中心实验室(见图4)。

如图5所示，用全自动快速溶剂萃取(APLE)技术测定婴儿奶粉中粗脂肪。在使用 APLE 萃取奶粉中脂肪的同时，采用国标的方法，即罗兹-哥特里(RG)法，对同种幼儿奶粉中脂肪含量进行萃取称量。两者测量值分别为23.2%和23.5%，其中APLE方法的RSD为1.86%。

图4 快速溶剂萃取仪应用领域和应用环境

图5 用全自动快速溶剂萃取(APLE)技术测定婴儿奶粉中粗脂肪

随着技术的发展和用户需求增加，一些国内外公司分别在2010年前后开发出来了各种类型的快速溶剂萃取仪，包括并联型产品、增加了净化浓缩功能的一体化产品等等，目的是为了进一步提升样品前处理自动化水平和提高处理效率，增强样品分析平行性。

2.2 浓缩技术的发展演化

浓缩，指使溶剂蒸发而提高溶液的浓度，泛指不需要的部分减少而需要部分的相对含量增高。浓缩方法从原理上将分为平衡浓缩和非平衡浓缩2种，其中平衡浓缩方法是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法，而非平衡浓缩是利用固体半透膜来分离溶质与溶剂的过程，两相被膜隔开，分离不靠两相的直接接触，利用半透膜不但可以分离溶质和溶剂，还可以分离各种不同大小的溶质，膜浓缩过程是通过压力差或电位差来完成的。

平衡浓缩方法包括蒸发浓缩和冷冻浓缩两种。首先，蒸发浓缩是利用溶剂和溶质挥发度的差异，获得一个有利的气液平衡条件，达到分离目的。依据蒸发浓缩的原理，国外仪器公司很早就开发出来了旋转蒸发仪，就是通过减压蒸馏来实现样品浓缩。如图6a所示，旋转蒸发仪是由旋转马达、蒸发管、真空系统、液体加热锅、冷凝管和冷凝样品收集瓶等部分组成，该设备的优点是适用于大多数样品，针对大体积样品浓缩速度快。但旋转蒸发仪的致命缺点是只能够同时处理一个样品，对于需要进行平行试验的样品或者是测试量非常大的实验室并不合适。因此，各大仪器设备研发专家基于实验员的真实需求，开发出来了能够同时处理多个样品的浓缩设备氮吹仪和平行浓缩仪。氮吹仪跟旋转蒸发仪的原理有所区别，氮吹仪通过将氮气快速、可控、连续地吹到加热液体样品表面来完成样品的快速浓缩(常压浓缩)。以上海安谱开发的氮吹仪DC-12型为例(图6b)，氮吹仪的优点是有12位样品位，满足了平行试验和样品量大的浓缩需求，同时采用高科技 PTFE 涂层对不锈钢表面加以保护，使零部件提高了化学耐腐性，延长了设备使用寿命。此外，加热氮吹的浓缩技术也可以与提取技术、净化技术联用，实现前处理设备一体化。而平行浓缩仪(图6c)属于氮吹仪的升级版，是在真空条件下用氮气快速、可控、连续地吹到加热液体样品表面来完成样品的快速浓缩(真空浓缩)，此类设备不需连续监视、蒸发时间短、可自动检测浓缩终点等优点，进一步提升了样品处理的自动化水平。除了上述提到的浓缩仪器设备以外，还有刚面市不久的浓缩设备真空离心浓缩仪。

图6 a)旋转蒸发仪b)氮吹仪 c)平行浓缩仪

其次，冷冻浓缩是利用稀溶液与固态冰在凝固点下的平衡关系，即利用有利的液固平衡条件。依据冷冻浓缩的方法，北京博医康实验仪器有限公司开发出来了冻干机系列产品，冻干机的突出优势是许多热敏性的物质不会发生变性或失活，尤其是生物样品，在冻干过程中，微生物的生长和酶的作用无法进行，因此能保持原来的性状。

膜蒸馏浓缩技术是近年发展起来的一种以疏水微孔膜两侧蒸气压力差为驱动力的新型膜分离净化过程。通常，水的饱和蒸汽压随温度的指数关系增加。当不同温度的水溶液被疏水膜分隔，由于膜的疏水性，两侧的水溶液不能通过膜进入另一侧。但由于高温侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于低温侧，水蒸汽会从高温侧透过膜孔进入低温侧并冷凝成为渗出水，这种通过膜蒸馏原理获得的渗出水是一种高纯水；浓水则留在高温侧成为渗余水。膜蒸馏浓缩过程无须将溶液加热到沸点温度，只要在膜两侧维持适当的温差就能够进行，只要膜两侧存在一定的温差就能进行(热侧温度50～70℃、冷侧温度20～30℃，膜通量可达20L/m2h以上，出水水质电导率lt;10μs/cm)，因此又称低温膜蒸馏浓缩技术。

膜浓缩技术在食品工业中的应用改革了传统加工工艺，简化操作，降低成本，而且提高了产品的质量。传统的番茄汁浓缩采用真空加热蒸发浓缩法，但该法固定资产投资大，生产运行能耗高，且极易导致产品风味和色泽的损失。若将膜分离技术与蒸发浓缩相结合[7,8]，即首先使用膜分离技术对番茄汁进行预浓缩处理，然后再蒸发浓缩至所需的浓度，这种方法是缩短蒸发器浓缩时间，降低设备投资及生产成本，提高产品质量与产量的较好途径。在茶饮料工业中，先对茶饮料进行超滤澄清，然后用反渗透膜浓缩茶汁，采用这种先进的膜浓缩工艺生产的茶浓缩汁，其茶多酚、氨基酸、儿茶素、咖啡碱和碳水化合物的保留量明显提高，而浓缩汁的蛋白质和果胶含量明显下降[9]。采用超滤和反渗透不仅能提高茶汁的有效成分，而且不易产生浑浊和沉淀，膜浓缩汁的澄清透明度明显高于前者，更好地保持了原茶的色香味品质。以上案例只是膜浓缩技术在食品工业的应用，在粮油加工、生化制品和医药工业行业均有应用[10-12]。

当前，膜分离技术已获得巨大的进展，但它毕竟还是处于发展阶段，还要不断探索和开拓新的过程与材料，并不断扩充原有的应用领域，使膜技术发挥更大的作用。

2.3 净化技术发展演化

样品前处理的净化技术的方法包括过滤、液液萃取、柱层析法以及化学净化法。在以上4种方法中柱层析法有明显的优越性，主要体现在分离效率高，普适性好，能够将物理化学性质极相似和结构又有微小差异的各组分彼此分离。随着技术的发展，在柱层析法基础上发展出来了固相萃取技术(SPE)[13]。虽然固相萃取技术与柱层析法的原理相同，但是固相萃取技术的填料做工精度要比柱层析法好很多，尤其是质量稳定性和粒径均匀度这两方面，因此固相萃取柱的吸附效率高，重现性好。也正是由于固相萃取技术的发展，SPE小柱才逐渐走向商业化，越来越受到分析工作者的青睐。

SPE小柱的外观如图7中a)所示，它包括柱管、筛板、填料、接头四部分，其中最为核心就是填料。根据样品量不同，选择不同大小的柱管。如果样品量特别少，可以选用更小规格的柱管，如图7中b)所示，图7中c)所示柱管是专用于离子小柱。

图7 不同产品外观的SPE小柱

SPE净化模式分为两种，一种是目标化合物在填料上富集，再洗脱；另外一种是杂质保留在填料上，目标物不保留。

按照吸原理不同，可以将SPE小柱分为四类。第一类是专用固相萃取，指的是分子印迹原理、免疫亲和原理等；第二类反相固相萃取-疏水性相互作用，靠非极性-非极性相互作用、范德华力或色散力；第三类正相固相萃取-亲水性相互作用，作用类型为极性-极性相互作用、氢键、π-π相互作用、偶极-偶极相互作用、偶极-诱导偶极相互作用；第四类是离子交换固相萃取-阴阳离子吸附作用，指的是静电吸附。上海安谱实验科技股份有限公司在SPE小柱方面的开发卓有成效，以专用固相萃取小柱为例，安谱公司开发了三聚氰胺和三聚氰酸专用的Anpelclean MCT SPE小柱、苯并(a)芘专用SPE小柱、多环芳烃专用SPE小柱、苏丹红专用SPE小柱、真菌毒素类免疫亲和柱等。反相柱有C18小柱、C8小柱和石墨化炭黑小柱等；正相柱有酸性氧化铝、中性氧化铝、碱性氧化铝小柱；离子交换填料有苯磺酸基、羧酸基、共聚物检核磺酸基等。

如图8所示，SPE技术的基本操作过程包括五个步骤。分别是填料类型选择、活化和平衡、上样、淋洗、洗脱。

图8 SPE固相萃取基本操作过程

1)填料类型选择：根据样品类型选择合适的填料、根据样品量选择填料的质量和柱管的大小。

2)活化和平衡：选一种溶剂通过SPE小柱，以润湿和活化SPE填料，使分析物能与固相表面紧密接触，易于发生吸附作用；之后选择一种极性和pH值与样品基体相似的溶液处理固定相，以使样品溶液与吸附剂表面良好接触，提高萃取效率。

3)上样：将预处理好后的样品倒入活化后的SPE小柱上，然后利用加压、抽真空或离心的方式，使液体样品以适当流速通过SPE小柱，其中流速需适当控制。

4)淋洗：不保留的干扰物，用平衡溶液冲洗；弱保留的干扰物，采用中等洗脱强度的溶剂冲洗，需保证目标分析物不能被洗出，有时需调节pH，有时需使用几种不同极性的溶剂。

5)洗脱：用少量溶剂洗脱目标化合物，尽量保留吸附在填料上更牢固的杂质，其中流速需适当控制。

如图9所示，在开发了SPE小柱的基础之上，上海安谱还开发了配套的SPE小柱真空装置，此装置最大的优点是可以同时处理12、16或者24个样品，并可施加真空，通过调节真空度大小来精确控制流速。

图9 SPE小柱真空装置

此外，上海屹尧等公司推出了通用型全自动固相萃取仪，此类设备最大的优点是多通道可同时并行处理亦可单独处理样品，节约溶剂用量，集固相萃取和氮吹浓缩功能于一体，提高工作效率。全自动固相萃取仪还有废液分类收集装置，可实现水相和有机相废液分类收集处理，减少处理成本，更经济、更环保。在样品净化过程中，当遇到大分子化合物的时候，仅凭固相萃取技术是没有办法进行分离纯化，科研工作者发现凝胶渗透色谱可以解决此问题。凝胶色谱是以多孔树脂为固定相，利用凝胶孔的空间尺寸效应，使不同大小的分子达到分离的一种HPLC方法[14]。其分离机理类似于分子筛效应，大体积分子只能渗入少量大孔，在固定相中所经历的路径较短，先流出。所有孔隙都不能进入的大体积分子，不被保留，在死体积处流出。因此，溶质按分子体积从大到小依次流出色谱柱。莱伯泰科在凝胶渗透色谱的基础上，开发出来自动化设备全自动凝胶净化系统GPC Cleanup 800。此外，凝胶色谱仪除了可进行分离净化，还可以用于高分子化合物的分子量及其分布的测定。

2.4 小结

有机样品在上机测试分析之前，前处理过程按照顺序分别为提取、浓缩、粗提(净化)、精提(净化)、浓缩五个步骤(有时部分步骤可省略)。相对应的仪器设备分别为快速溶剂萃取仪APLE、旋转蒸发仪、氮吹仪、平行蒸发仪、全自动凝胶净化系统GPC、SPE小柱、全自动固相萃取仪等(见图10)。

3 无机样品前处理技术发展演化过程

无机样品前处理步骤相对比较简单，可能是消解、灰化或者是熔融三者之一。根据无机样品的类型选择不同的前处理技术。

图10 有机样品前处理步骤及设备

3.1 消解技术发展演化

消解法是样品分解最常用的一种方法。最初采用的是酸消解法(湿法消解)，主要是指用不同酸或混合酸与过氧化氢或其他氧化剂的混合液，在加热状态下将含有大量有机物的待测组分转化为可测定形态的方法。其中沸点在120℃以上的硝酸是广泛使用的预氧化剂，它可破坏样品中的有机质；硫酸具有强脱水能力，可使有机物炭化，使难溶物质部分降解并提高混合酸的沸点；热的高氯酸是最强的氧化剂和脱水剂，由于其沸点较高，可在除去硝酸以后继续氧化样品。在含有硫酸的混合酸中过氧化氢的氧化作用是基于过一硫酸的形成，由于硫酸的脱水作用，该混合溶液可迅速分解有机物质。当样品基体含有较多的无机物时，多采用含盐酸的混合酸进行消解；而氢氟酸主要用于分解含硅酸盐的样品。湿法消解样品常用的消解试剂体系有：HNO3、HNO3-HClO4、HNO3-H2SO4、H2SO4-KMnO4、H2SO4-H2O2、HNO3-H2SO4-HClO4、HNO3-H2SO4-V2O5等。酸消解通常在玻璃或聚四氟乙烯容器中进行。

湿法消解经过几十年发展，较当初有了大幅进步，通过在电热板上煮酸，消解样品，尽管有通风柜，仍然是周围酸雾缭绕。不仅分析人员深受其害 ，也腐蚀了实验室内其他设备。然而，北京吉天代理国外设备全自动样品前处理工作站Vulcan系列(见图11a)，采用整机全塑通风厨并配备了符合流体力学的排酸系统，从根源上解决了酸腐蚀和酸污染的问题，并且该设备将传统的湿法消解从手动处理升级为自动化，包括自动化加热、自动精确添加酸试剂、自动监测消解过程中温度和溶剂体积，真正实现了无人值守安全操作。

分析工作者们通过湿法消解除了遇到酸雾腐蚀和污染问题以外，还遇到另外一个难题—消解时间过长，这对于分析速度快的仪器方法来说，消解试样已经成为影响分析速度的主要障碍。怎样才能加快消解速度，已成为分析工作者迫切希望解决的问题。微波密闭溶样技术应运而生,并促成它迅速发展。

1975年，Abu-samra等首次用微波炉湿法消解了一些生物样品[15], 开始将微波加热技术应用到分析化学中。随后，也迅速用于其他方面：微波萃取、微波灰化、微波有机合成等。到20世纪末，世界发达国家已经普遍采用微波加热技术，取代沿用已久的电热板技术，推出一系列的微波加热设备。如美国 CEM公司和意大利Milestone公司是世界上生产微波仪器较早的公司。20世纪90年代初我国也自制了微波溶样仪器，上海、北京、西安等地生产的微波消解系统为众多用户使用, 大大推动了我国微波消解技术的发展。下面以Milestone公司微波消解仪Ethos系列(见图11b)为例来详细分析一下微波消解的优点。Ethos系列产品有开放式和密闭式两种类型，其中开放式微波消解是专为大样品量消解而设计。该设备一次可同时处理8个样品，提高了工作效率；微波加热跟热传导的方式不同，它是一种体加热的方式，可以穿入试液内部，到达试样的不同深度，微波所到之处同时产生热效应，因此相较于传统加热板模式，微波加热又快又均匀，平均一个样品采用微波消解只需要10～20分钟；采用了触摸屏技术，操作简单、方便。

图11 a)全自动样品前处理工作站Vulcan系列; b) 微波消解仪Ethos系列

从表2可以看出，全自动样品前处理工作站Vulcan系列和微波消解仪Ethos系列跟传统湿法消解设备的优势，并且两者之间各有侧重，前者更侧重于高通量和自动化，后者更侧重于速度快、效率高。

表2 消解设备参数对比表

续表2

3.2 干法灰化技术发展演化

干法灰化是在一定温度和气氛下加热，使待测物质分解，留下的残渣再用适当的溶剂溶解，这种方法的优点就是不用或用少量溶剂，空白值底，很适合微量元素分析。干法灰化法通常分为两类，一类是高温电炉直接灰化法，此法常用于测定有机物和生物试样中的无机元素，如铅、镉、铬、锑、铬、铁、钠、锶、锌等；一类是氧瓶燃烧法，，它广泛用于有机物中卤素、硫、磷、硼等元素的测定。由于其原理简单，常用的灰化设备是马弗炉、箱式炉、管式炉等。如前文所述，随着微波加热技术应用到分析化学中，微波灰化系统利用微波的“高热”效应，使得样品的灰化时间由传统的“小时”变为“分钟”来计时，大大提高了工作效率。

3.3 熔融技术发展演化

熔融法是一种分解效率很高的分解方法，将原来不易溶的样品转变成可溶于水或酸的物质。该法主要靠高温下固体与熔剂间发生的多相反应。熔融法分3种：①碱金属熔融(使用碳酸盐、氢氧化物、过氧化物或硼酸盐)；②酸熔融(使用焦硫酸盐、氟氢酸盐，硼氟酸盐或氧化硼等)，常用于地质样品的消解；③氧化还原熔融(使用混合熔剂：氧化剂或还原剂加上碱熔使用的熔剂，以及在元素硫存在下的碱熔融)，常用于贵金属的消解。其中碱金属熔融法是最常用的一种。基于其原理，常用熔融设备分为燃气型和电熔融炉两种。

3.4 小结

无机样品在上机测试分析之前，前处理过程一般是一个步骤，是消解、灰化或者熔融三者之一(见图12)。相对应的仪器设备分别是消解设备(湿法消解设备、全自动样品前处理工作站Vulcan系列、微波消解仪Ethos系列)、灰化设备(马弗炉、箱式炉、管式炉、微波灰化设备)、熔融设备(燃气型融炉、电熔融炉)。

图12 无机样品前处理步骤及设备

4 样品前处理设备行业发展状况

4.1 国内外前处理设备差距

样品前处理设备跟我们熟悉的实验室分析仪器设备如GCMS、HPLC、ICP-MS等等有所不同，它对于核心的半导体器件要求不是太高，核心原理也非常简单，如快速溶剂萃取是利用高温高压技术、浓缩技术是利用减压蒸馏、固相萃取就是利用分子间作用力(吸附-反吸附)、消解是利用加热甲酸进行分子结果破坏，熔融法是利用加热加碱进行分子结果破坏等。因此，虽然国内公司比国外公司在前处理设备上起步晚了10～20年，但是在产品性能上差距不大。不过，前处理设备的核心耗材，国内跟国外差距还是非常明显。就SPE小柱和全自动固相萃取仪来说，核心耗材SPE小柱填料是最为关键，应用范围是否能够扩充取决于SPE小柱的填料类型，而目前国内能够生产出来的填料类型很有限，大部分填料都是从国外采购进行分装来使用。就凝胶渗透色谱仪GPC而言，核心技术在于凝胶柱，目前国内能够做GPC的仪器厂家很少，就是受制于核心技术无法攻破，无法制作出分离效果俱佳的GPC。

4.2 国内前处理设备仪器公司发展状况

以中国的仪器厂商为例，探讨一下常用前处理设备公司目前的发展状况。目前国内与实验室分析行业相关的前处理设备厂家很多，但大部分都是小企业，产品工艺和技术门槛低，粗放型程度高，产品系列化和自动化程度低。拥有自主研发能力和技术创新能力的厂家仅个位数，比较典型的厂家有上海屹尧科技发展有限公司、北京吉天仪器有限公司、莱伯泰科仪器股份有限公司、北京普立泰科仪器有限公司、上海磐合电子科技有限公司、睿科仪器有限公司等。通过表3可以看出，建立最早的是上海屹尧，它创办于1999年，上海屹尧最初的产品是微波消解仪，常用有机样品前处理设备在2007年以后才相继研发出来，随着市场验证和客户需求的增加，迭代的产品才逐渐推出。北京吉天创办于2000年，公司最初的产品是分析检测设备原子荧光光谱仪，在2007年推出了快速溶剂萃取仪之后，陆续研发出其他常用前处理设备，其他四家公司的自主研发的前处理设备也是相同的开发逻辑，从单个产品开始，逐步扩充产品数量和升级原有设备。这六家公司还有一个相同点是均未上市，其中两家公司被上市公司收购，除了跟它们创办时间短有关系以外，更为关键一点是由于前处理设备目前处在市场成长期，公司规模仍需进一步扩大。随着上市公司进入到前处理设备这一细分行业，未来行业内部整合变得更加剧烈，并且对于产品创新性和迭代速度也将提出更高的要求。

表3 前处理设备公司信息

样品前处理设备属于实验室仪器行业的细分行业，无论是国外还是国内发展时间都很短，且自动化设备都是从手动装置基础上发展衍生出来。自动化设备不仅解放了人工，而且还提高了效率并节约了成本，保证了分析的可靠性，从长远角度来看，必将完成从手动装置向自动化过渡升级的过程，因此从产品全生命周期阶段来看样品前处理设备这一细分行业处于市场成长期。

5 常用样品前处理设备未来发展趋势及展望

样品前处理设备是实验室仪器行业内一个分支方向，具有发展时间短、发展潜力大、国内外产品差距小等特点。目前市面上各大公司主营产品仍然是单一功能产品、比如说萃取功能、浓缩功能、净化功能设备。从前处理流程角度出发，未来前处理设备发展方向是前处理多功能模块一体机或者前处理设备工作站，实现一台设备控制完成前处理所有环节，从而减少样品的转移带来的麻烦和损失，并提高工作效率。从样品分析角度出发，未来前处理设备发展方向是样品前处理功能与分析测试仪器联用，实现样品制备与分析于一体的设备，这样人工操作步骤大大减少，并且通过仪器设备替代人工可以控制批次样品处理测试稳定性，进一步提高了工作效率。

6 总结

样品前处理是样品分析检测过程中必不可少的一个环节，也是占用时间最长和极易引入误差的步骤。其中有机样品前处理步骤涉及到提取、浓缩、净化等过程，无机样品前处理涉及到消解、灰化、熔融等过程，这几项关键技术经过近十年的发展，已经从手动设备更新到全自动设备，包括快速溶剂萃取仪、旋转蒸发仪、氮吹仪、平行浓缩仪、冻干机、SPE小柱、全自动固相萃取仪、凝胶净化仪、湿法消解仪、全自动前处理工作站Vulcan系列、微波消解仪、灰化设备(马弗炉、箱式炉、管式炉、微波灰化设备)、熔融设备(燃气型融炉、电熔融炉)等。展望未来，前处理设备的发展方向是前处理多功能模块一体机和样品前处理功能与分析测试仪器联用设备。

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Developmentandprospectofcommonsamplepretreatmentequipment.

ShouMiaojun1,2,ZhaoPeng2,HuJiankun1,LiWei2

(1.FocusedPhotonicsInc.,Hangzhou310052,China;2.BeijingTitanInstrumentsCo.,Ltd.,Beijing100015,China)

This paper reviewed the common pretreatment methods, introduced their principles and the evolution of automation for variety of sample preparation equipments. Then, the development status of domestic and foreign was analyzed on sample pretreatment industry.It was concluded that the industry as a subdivision of equipment was currently in the market growth period with huge development potential. This industry would probably make great progress in the near future.

organic sample pretreatment；inorganic sample pretreatment；automation equipment；market growth period

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.05.001

2017-03-30

寿淼钧，男，1978年出生，高级工程师，主要从事实验室仪器行业产品开发和管理工作。