提高液相色谱固相萃取柱使用效率的可行性研究

辛跃珍

（黑龙江完达山哈尔滨乳品有限公司，哈尔滨 150078）

固相萃取（SPE）技术是利用分析物在不同介质中被吸附的能力不同将标的物提纯的技术，可有效地将标的物与干扰组分分离，大大增强对分析物特别是痕量分析物的检出能力，提高被测样品的回收率。SPE技术自上世纪70年代后期问世以来发展迅速，广泛应用于环境、制药、临床医学、食品等领域[1]。该固相萃取小柱使用前要用水溶性溶剂如甲醇来浸润填料然后再用水或样品溶剂来平衡，不同的柱子处理方法不同，处理完的柱子一定要经过评估，一是要测定空白本底，二是要测定回收率，回收率合格方可使用。

在乳及乳制品违禁添加物三聚氰胺的检测[2]过程中，从原料奶的每个奶罐的检测，到成品的每罐及每批次检测，乳制品企业每天要检测几十批次的样品。如果固相萃取柱可以回收再利用，则可以大大节约检测成本。为此，本研究根据固相萃取柱的性能，就其是否可以重复再利用及利用次数进行了可行性研究。

表1 纯奶类各次固相萃取后检测的回收率情况

1 实验与数据

笔者所在实验室应用SPE检测乳品三聚氰胺时，样品处理的提取过程与国标方法略有差异，方法为：称取12～16g液态奶样品于50mL容量瓶中，振荡1min，加入10mL乙腈，超声提取20～30min，加入2mL2%乙酸锌溶液，振荡混匀，用1%三氯乙酸定容。净化过程同GB/T22388-2008方法。此方法适用于批量样品处理，具有简便、快捷、准确率高等特点。为了研究固相萃取柱是否可重复利用及利用次数问题，本试验分别对纯奶类、花色奶类、饮料类各做了4×6次实验，数据如表1～3所示。

表2 花色奶类各次固相萃取后检测的回收率情况

表3 乳饮料类各次固相萃取后检测的回收率情况

2 结果与讨论

由表1～3得出表4中三类产品固相萃取小柱各次的平均回收率。由表4可知，纯奶类新固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为98.97%[3]；使用一次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为93.52%；使用两次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为87.30%。花色奶类新固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为97.12%；使用一次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为92.93%；使用两次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为85.47%。乳饮料类新固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为97.52%；使用一次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为92.15%；使用两次后固相萃取柱各浓度加标总平均回收率为85.59%。

表4 三类产品固相萃取小柱各次的回收率

表4的结果显示，对于不同种类的产品，使用第3次的固相萃取柱检测样品后的平均回收率都大于85%，在国家标准GB/T22388-2008中规定回收率在80%～110%之间[4]，相对标准偏差小于10%。所以，固相萃取小柱可以通过合理再生技术，至少使用3次。一般固相萃取柱只要是样品组成成分不复杂，就可以重复使用。用乙酸乙酯和丙酮清洗后，可重复使用四、五次之多。如果是组分复杂而又有颜色的产品，如可可奶、高密度原料等[5]，实验后，按照清洗固相萃取柱的顺序清洗两次，固相萃取柱也可以使用两次。

如果固相萃取小柱使用过程中回收率低，可能原因为：①柱活化条件不恰当。解决方法：根据固定相的不同，正确活化SPE小柱，反相填料，正相填料，离子交换填料。②样品溶剂对目标成分的作用力比固定相强。解决方法：选择对目标成分具有更强选择性的SPE小柱；调整样品溶剂的pH值，增加目标成分在固定相上的作用力[6]；改变样品溶剂的极性，降低目标成分在溶剂中的作用力。③清洗溶剂选择不当，洗脱能力太强。解决方法：使用正确的清洗溶剂，选择洗脱能力更弱的溶剂。④载样时流速过快。解决方法：重力自然载样或控制载样流速≤1mL/min。⑤SPE小柱太小。解决方法：用更大规格、选择性更强、载样量更大的SPE小柱[7]。⑥洗脱前SPE小柱清洗溶剂抽干不充分。解决方法：充分抽干冲洗溶剂。⑦洗脱不充分。解决方法：增加洗脱剂的体积，增加洗脱剂的强度；用更小规格的SPE小柱。⑧洗脱时流速过快或过慢。解决方法：控制流速为1～2mL/min[8]。

3 效益及展望

笔者所在实验室使用的阳离子交换固相萃取柱，使用前以3mL甲醇活化，抽至尽干后以3mL水冲洗，之后再加净化液，最后用3mL水和3mL甲醇洗涤后，再用6mL 95%氨化甲醇洗脱。整个固相萃取过程流速不超过1mL/min。该实验室使用的阳离子交换固相萃取柱，基质为苯磺酸化的聚苯乙烯-二乙烯基苯高聚物，填料质量为60mg，体积为3mL[9]。该固相萃取（SPE）技术是日常分析和研究应用中广为使用的一种从各种基质中净化和浓缩分析物的技术[10]。固相萃取小柱产品是在严格控制的条件下生产和检测的，并在标准化的实验室内进行了出厂前的严格校验。可以改进并简化分离，延长色谱柱寿命以及提高检测限, 萃取过程简单快速、溶剂消耗降低、容易实现操作自动化，有良好的回收率和重现性。

其性能与优势表现在：①美观轻便，操作简便。②回收率和重现性好。③出色的经济性，可以最低成本实现最大使用效果，更适合大批次样品的集中处理。在提高检测效率的同时，可大大节省检验费用。

完固相萃取柱重复再利用，可以大大节约检测成本，为乳品企业减负。以完达山乳业为例，其有6个液奶公司，每个公司日检测三聚氰胺成品数量约为30个批次，依据检测计划，每品、每批需检测一次三聚氰胺。每个固相萃取柱价格18.33元，除去洗脱试剂价格约0.33元，这样，每3个样品可节省36元检测费用，也就是1个样品节省12元的检测费用。计算下来，每年每个液奶工厂检测样品30×365=10950个，一个工厂年节约检测费用12×10950=131400元。并且，这是个长久而适用的节约过程。倘若将此方法推广应用到完达山的所有液奶工厂、奶粉工厂，乃至其他乳业企业，那么整个行业节约的检测费用将不容小觑。