固相萃取的自动化在食品分析中的应用
讲座链接:http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20121121/4378342/
浓度太低—被测物浓度较低,需要富集;
样品太脏—基质影响,干扰检测;
消耗太大—样品基质会污染色谱柱,减少其寿命;
2.3.1基质与分析物的分离
食品等复杂样品,固体样品,目标化合物需要从基质中分离出来,并除去样品基质;
样品需转化适合形态,满足分析仪器要求;
适用于小体积样品(如血浆等生物样品);同样适用于大体积样品(如环境水样品);
2.3.2进一步净化,除去色谱图上的干扰
除去样品中对仪器分析造成的干扰的成分和杂质;一般这类干扰物质和待测物结构最类似,难以100%除去;
使用选择性更高的前处理产品可以实现更大程度的去除这类杂质干扰;
2.3.3 浓缩、富集
实现准确定量测定;
满足仪器检测要求,增加方法的灵敏度;
降低噪音引起的精密度误差;
固相萃取作为样品前处理的手段,与传统的爷爷萃取比较有许多优势,其中之一就是固相萃取技术可以实现自动化。
3.1.1提高工作效率
采用自动化的固相萃取系统可以将操作人员从繁琐的样品前处理工作中解放出来,提高工作效率。就一个或一组样品而言,自动化固相萃取系统与手工固相萃取比较,并没有加快速度。但采用自动化固相萃取仪,人为的介入大为减少,可以将有限的人力资源用於其它方面。另外自动化的固相萃取可以24小时不间断工作。以一个样品所需时间为10min,计算:
3.1.2提高结果的重现性、平行性
由于自动化固相萃取系统是通过电脑软件控制,所有的条件和参数都是预先设定,系统严格按照设定的程序进行工作,因此不会出现手工操作可能产生的各种人为错误。
3.1.3降低实验过程中对操作人员造成的危害
在实验室中,接触的样品可以说是多种多样,有的样品和有机溶剂对操作人员是有危害的,例如各种生物样品中的病毒以及未知样品的潜在风险,实验人员接触这些样品越多,风险越大,采用自动化样品前处理系统可以大大减少这些风险。
目前,市场上有多个品牌的自动固相萃取仪。例如,吉尔森的ASPEC系列、Caliper的Raptrace、艾杰尔的卓睿系列等。随着固相萃取技术在样品前处理中的使用越来越广泛,自动化固相萃取系统也越来越为实验室工作人员所接受。
3.2.1高通量
在许多食品、环境检测实验室,面对的样品有时是几百个,甚至上千个。因此,今后将会有一批高通量、适合不同分析领域要求的自动化固相萃取仪器问世,以适应各种日常检测分析的需求。
3.2.2智能化
随着科学技术的发展,各种传感器加入到自动化固相萃取系统中,例如,液位、气体、漏液、压力、位置、温度等传感器。更智能的满足实验需求,最大限度的模拟人员操作过程。
3.2.3多种前处理技术的结合
由于样品基质的复杂性,目前不可能单靠一种样品前处理技术解决所有样品前处理问题,固相萃取也不例外。因此人们开始尝试将两种以上的样品前处理有机结合在一起。例如,ASE和固相萃取结合在一起、GPC净化和固相萃取结合在一起、微波辅助萃取和固相萃取结合在一起、超临界萃取和固相萃取结合在一起等。多种样品前处理技术的结合,使得我们可以自如的处理各种不同的样品。
3.2.4专属化
根据国标,会衍生出固定的固相萃取方法,同样仪器生产厂商会根据固定的方法,开发特定应用范围的固相萃取仪器,来满足人员的常规操作。来彻底代替人工,并提高样品的平行性、重复性。
3.2.5扩展性
在这个样品分析过程中,可能包含取样、搅拌、提取、浓缩、固相萃取、浓缩、过滤、分析几个部分。而目前大部分实现了固相萃取部分的自动化,这个也是目前固相萃取仪器推广过程中遇到的瓶颈所在。因此要求固相萃取仪器具有良好的扩展性,其中包含能串联浓缩仪、HPLC、GC、MS等仪器。最好能实现样品才能取样开始到最后分析的自动化,或者能实现样品管的通用性,降低样品转移的过程,避免造成损失。
3.3.1独特的硬件设计
l 操作简单灵活----12.1英寸触摸屏
l 零交叉污染----独立管道设计,独特的阀部件
l 相对同等仪器效率提高1-2倍----独特的泵系统及管路设计
3.3.2全程在线监测系统
l 压力报警、漏液报警等即时停止堵塞或故障通道,而不影响其他通道运行
l 安全保障系统
l 特有的封闭操作系统,减少操作人员在化学气雾中的暴露
l 可置通风橱-彻底的安全防护
l 采用氧化陶瓷、PEEK、PTFE材料,耐所有有机溶剂、耐酸碱
3.3.3可便捷追溯的软件系统
l 方法可追溯----200个方法存储功能
l 报告可输出----独特报告输出功能,可输出PDF、Excel等报告格式
l 操作简便----设置运行界面简洁、直观
3.3.4技术参数
l 同时处理4个样品,连续处理24个样品
l 1-30mL,各个厂家、各个规格萃取柱
l 0-5000mL上样量,兼顾小样到大体积样品
l 可双柱串联操作
l 0.1-30mL/min流速范围
l 5种溶剂可选
l 可选择多步收集,方便方法开发
4.1.1固相萃取方法
4.1.2谱图
4.2.2谱图
4.2.3实验结果: 回收率:85%-90%
4.3.1 固相萃取方法
4.3.2谱图
4.3.2谱图
4.4.1固相萃取过程
4.4.2谱图以及实验结果
博纳艾杰尔
第1楼2012/11/30
五、在线讲座提问及答案
【有奖问答一】 “卓睿”的英文名称
答:英文名称:Qdaura ,名字寓意四环之光。
【有奖问答二】自动化固相萃取的优势
答:a 提高工作效率;b 提高样品平行性、重现性;c 降低实验环境对操作人员造成的危害
【有奖问答三】卓睿全自动固相萃取仪器最多同时处理几个样品
答:同时处理4个样品,连续处理24个样品。
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以上为讲座“有奖问答”环节提问及答案
【常见问题一】自动化固相萃取仪器替代人工操作,效率问题
答:以处理一个样品需要10min为例:
注:明显自动化固相萃取仪器,在工作量上超出了人为操作的量
【常见问题二】运行成本问题
答:日前接触过很多品牌的固相萃取仪器,大多采用密封垫密封,密封垫只是一次性使用,尤其进口仪器来说,一个密封垫成本10-20块。高成本使很多实验室望而却步。卓睿全自动固相萃取仪器,采用整体密封方式,密封垫使用寿命在几十万次。
【常见问题三】兼容性问题
答:这里所说的兼容性,曾经接触过几个客户,他们在使用自动化固相萃取仪器过程中,发现使用不同规格,不同厂家的萃取柱的萃取柱,导致了密封不严的问题,或者说不能放入固相萃取仪器。卓睿全自动固相萃取仪器,兼容了1-30ml各个厂家,各个规格萃取柱。
【常见问题四】全自动固相萃取仪器的评价指标
答:1、技术参数*:特别注意一点,不是技术参数越强大越好。比如有些固相萃取仪器流速范围0.1-100ml/min,没有必要,经常使用的流速范围10以内足够;
2、兼容性:对于固相萃取柱的兼容性;
3、扩展性:是不是具有串柱功能,是不是具有自动定量浓缩功能等;
4、操作方式:工作站是不是使用方便,曾经有过客户采购了仪器,发现不会用。
5、售后服务:这个不多说了,使用过仪器的人员都了解,如果售后跟不上,很烦躁。
6、成本:目前固相萃取仪器,进口仪器的价格是国产仪器的2倍左右。当然如果不差钱,就无所谓了。
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以上为主讲人提供的常见问题解释
【Q1】这么多样品处理量,怎么保证平行性和交叉污染?
答:自动化固相萃取系统是通过电脑软件控制,所有的条件和参数都是预先设定,系统严格按照设定的程序进行工作,因此不会出现手工操作可能产生的各种人为错误。这个解决了样品的平行性;
关于交叉污染,目前主要通过以下方面解决:
1、样品通道和溶剂通道分离,没有交叉的可能性;
2、样品通道采用一次性样品管,其中的管路部分,可以采用淋洗液清洗,即达到淋洗spe柱的作用,又达到了清洗管路;
3、无样品针设计,不存在清洗管路外壁的现象;
4、样品之间管路相互独立;
【Q2】卓睿全自动固相萃取仪器复杂样品能分离?
答:关于复杂样品,通常采用串联萃取柱的方式。市场上产品大多单纯通过物理方式,连接2根萃取柱,而在最后洗脱的过程大多只需要清洗某一根柱子。因此很明显市场上大多数产品说可以实现萃取柱串联,但是并没有解决实际问题。应对这个问题,卓睿全自动固相萃取仪器,采用独特的串联模式。如图
2根色谱柱实现了串联,在洗脱过程中从3号入口,可以实现单独洗脱第二根色谱柱。
【Q3】怎么实现零交叉污染的?看您的资料虽然样品和溶剂是独立通道,但是流路在通过SPE柱时肯定有交叉或衔接的地方吧,怎么保证的没有交叉污染
答:首先,系统采用了样品通道和溶剂通道分离的模式;其次,系统采用了零死体积阀切换体系;阀体材料本身使用惰性材料;再次,系统使用1次性,惰性材料样品管;最后,样品经过的地方,可以使用淋洗液也经过,带走残留样品,保证无残留,无污染;
【Q4】那个泵是什么泵?为什么效率能提高这么多
答:系统采用无阀计量泵,没有单向阀,材料由陶瓷、PTFE构成。泵体系可以实现连续加样,连续输送液体。举个例子:同时按照10ml/min流速,跑10ml体积;无阀计量泵只需要1分钟;而注射泵需要先吸入液体,然后才推出液体,2个过程,时间也消耗2倍。
从管路设计方面,系统不采用吸样针,无需清洗针的步骤,也大大节约了时间。
【Q5】在“猪肉中多种β受体激动剂残留量的测定(Cleanert PCX)”这个应用中,活化程序中为什么要空气?这样柱子不就干了吗?对回收率会不会有影响?
答:这个是所有自动化萃取仪器都有的步骤,加入空气是为了吹扫管路中残留的活化液。关于色谱柱干的问题,目前通过以下方面解决;
1、精确计算管路体积,采用定量空气吹扫;
2、采用较低流速空气吹扫;
3、在方法建立之初,确定吹扫流速,吹扫的量,设置成默认值。
【Q6】这个仪器支持大体积上样么?大体积上样的时候怎么上的?有什么优势呢?
答:支持大体积上样,兼容0-5000ml的上样量,上样过程使用软件直接输入参数即可;优势:采用无阀计量泵上样,连续上样。比常规注射泵上样速度快1倍。
采用无单向阀设计,抗污染能力强。
【Q7】贵公司的萃取仪上样过程是怎么样的呀?定量精度是多少?我们单位几年前买的仪器,上样的那个针(不知专业术语叫什么)很容易坏,换一个成本很高呀
答:上样过程,是样品倒入样品管,然后在软件过程中使用空气把样品压入固相萃取柱。无进样针。也无需重复洗针。
系统采用全部上样,样品管所有样品都会加入到萃取柱内,不存在定量精度的问题,无残留上样。
【Q8】您的仪器看起来很实用呀,效率高,又没交叉污染,又是触摸屏的,那有没有什么缺点呀,比如会不会特别贵
答:关于选择仪器,选择合适自己使用的,前面文章也列举了各个厂家的品牌,根据自己的实际需要选择合适的仪器。楼上也写了关于仪器的评价指标。相比进口仪器,国产的仪器合适很多。
【Q9】想知道对于不同的样品怎样选择萃取方法?有什么指导原则?
答:个人经验:
1、首先了解自己样品的基质,然后目标物的特性;
2、通过文献,看看是不是有类似的方法,去模仿,然后建立萃取方法;
3、如果自己摸索方法可以尝试一下原则:填料的选择:
希望能帮到您,同样的目标物,在不同的基质体系下,选择的固相萃取方法也不一定相同。具体问题具体分析。
博纳艾杰尔
第2楼2012/11/30
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一、有奖问答
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