3分钟了解固相萃取过程中的流速问题

在固相萃取过程中，控制样品通过SPE柱（上样）的流速和将目标物从SPE柱上洗脱的流速是保证回收率良好的2个非常重要的因素。那么，本篇围绕流速这一点解答三个问题。

Q1

首先，为什么说流速对实验结果有较大影响呢？

固相萃取主要是依靠目标化合物的官能团与SPE柱填料的官能团之间的作用力，如范德瓦尔斯力（范德华力）、色散力、氢键相互作用、π-π相互作用等，也可以根据作用力类型分为非极性作用力、极性作用力、离子作用力等，这些微观作用力强度较小，需要能量也较小。

图1 固相萃取中非极性作用力示意图

图2 固相萃取中极性作用力示意图

图3 固相萃取中离子作用力示意图

在柱填料和流动相合适的条件下，溶液中的目标物在流经小柱时，与填料、流动相三者间产生相互作用力，目标物与填料进行吸附-脱附的循环过程，要在一定体积的上样液或洗脱液内将目标物被全部保留或洗脱是操作的关键点之一。也可以以色谱分析中“塔板数”的概念来理解，在既定填料量和装填高度情况下，随着流速增加塔板数减少，也意味着保留能力变差。因为流速过快会导致填料在上样/洗脱体积内不能充分吸附或者脱附目标物而出现目标物未充分上样或者洗脱不完全的情况，如果流速过慢就会使得处理时间变长效率变差。所以说需要控制合适的流速来确保固相萃取作用的充分进行。

Q2

了解了流速对结果影响的原因，

那么又有哪些因素条件会影响流速？

从SPE小柱角度考虑，有填料粒径范围、装柱工艺、柱床高度、筛板材质孔径等因素。例如：填料粒径越小，塔板数越高，但产生的柱压降越大、过柱速度越慢。但并不能一味追求高流速选择大粒径填料，因为粒径增大、其他条件不变时，净化效果又会降低。所以从实际角度来说，通常SPE小柱填料粒径在40μm及以上。从样品基质角度考虑，有样品粘度、颗粒物含量、蛋白质含量等因素。例如：乳制品在测定三聚氰胺时，净化前通常会用离心或者过滤、酸化等方式沉淀蛋白以避免堵柱导致的流速问题。从过柱方式来说，不稳定的液体流动驱动源也是会影响过柱流速。比如依靠自然重力过柱时，会出现流速会不均一、重现性差等问题。

为获得稳定准确的测定结果，建议优选同厂家、同类型甚至同批次的小柱，以减少自身不可控变量因素的影响。另外，尽可能在提取过程充分去除基质颗粒的影响，并且选择合适正压或负压等控制稳定的驱动源通过小柱。

Q3

最 后，常规实验中控制多少的流速合适呢？

对于参考方法中涉及流速要求的可以直接参照处理，如果没有流速要求或者在开发固相萃取方法时，可以大致参考以下表格进行流速控制。

表1：不同类型填料推荐过柱流速

流速控制是在使用SPE小柱尤其是离子交换型小柱、免疫亲和柱中影响回收率的重要因素，在追求高效率同时也尽可能控制合理的流速。