Значение на предварителната обработка на пробата
Примерната предварителна обработка е отнемаща време и податлива на грешки стъпка в инструменталния анализ (особено хроматографски анализ). Качеството на лечението с проби директно влияе върху крайния резултат от хроматографския анализ. Следователно, за да се подобри ефективността на анализа и определянето, подобряването и оптимизирането на методите и техниките за подготовка на извадката за хроматографски анализ е важен въпрос. Тъй като някои проби принадлежат към сложни матрични системи, съдържащи компоненти като протеини, масла, въглехидрати, пигменти и др., Сложният фон на матрицата ще създаде големи проблеми с извличането, разделянето, пречистването и определянето на целевите съединения, които ще бъдат анализирани. Следователно, примерната предварителна обработка е не само сложна и трудна, но също така има решаваща роля в точността, надеждността и чувствителността на резултатите от анализа.
Процент на изразходваното време за предварителна обработка на пробата
За високо чувствителни инструменти на LC/MS/MS правилната предварителна обработка на пробата е от решаващо значение за намаляване на матричните смущения и обогатяване на компонентите.
Принципи на предварителна обработка на пробите
Избягвайте химически промени в компонентите по време на приготвянето; предотвратяване и избягване на замърсяване на предварително определени компоненти; минимизиране на въвеждането на неподходящи съединения в процеса на приготвяне; и го направете възможно най-опростен и лесен.
Цел на предварителната обработка на пробата
Премахване на частици; намаляване на пречещите примеси; концентрат микрокомпоненти; подобряване на чувствителността и селективността на откриване; подобряване на ефекта на разделяне; защита на хроматографските колони и инструменти; заместване на разтворителя.
Тенденция на развитие на предварителната обработка на пробите
▶ Общата предварителна обработка на пробата включва: Метод на храносмилането: Метод за поставяне на пробата с киселина, окислител, катализатор и др. В рефлукс устройство или затворено устройство, отопление и разлагане и унищожаване на органичната материя. Метод на мокро храносмилане
1. Метод на храносмилане на азотна киселина (за по-ясни проби от воден разтвор) 2. Метод на храносмилане на азотна киселина-перхлонова киселина (храносмилане на проби, съдържащи трудно окислено органично вещество) 3.=5: 2, често добавяйки малко количество водороден пероксид) 4. Метод на храносмилане на сулфурна киселина-фосфорна киселина (помага за елиминиране на интерференцията на Fe 3+ йони по време на определяне) 5. Сулфурска киселина-касиев перманганат по време Метод на храносмилане (често използван за определяне на проби от воден разтвор на живак) 6. Метод на храносмилане на азот-хидроген-хидроген на пероксид: Някои хора използват този метод за усвояване на биологични продукти, за да определят азот, фосфор, калий, бор, арсен, флуорин и други елементи 7. Метод на многокомпонентно храносмилане: Необходима е три- или повече киселина или окислителна храносмилателна система. Метод на суха пепел (метод за разлагане с висока температура)
1. Методът на пепелта не използва или използва малко количество химически реагенти за разлагане на пробите и може да се справи с по-големи проби с тегло, така че е полезно да се подобри точността на определяне на микроелементите. 2. Температурата на опепеляване обикновено е 450-550 градуса, което не е подходящо за обработка на проби с летливи компоненти и времето за опепеляване също е относително дълго. 3. Според вида на пробата и свойствата на компонентите, които ще се измерват, се избират различни тигели и температури на опепеляване. Често използвани тигли са от кварц, платина, сребро, никел, желязо, порцелан, политетрафлуоретилен и други свойства. Принципът е, че тигелът не реагира с пробата и е стабилен при температурата на обработка. 4. Обикновено не се добавят други реагенти към опепеляващите биологични проби, но за да се насърчи разлагането и да се потисне загубата на изпаряване на определени елементи, често се добавя подходящо количество спомагателен опепеляващ агент. След като пробата е напълно опепелена, тя се разтваря в разредена азотна киселина или солна киселина за анализ и определяне.
Conventional pretreatment methods Extraction and enrichment 1. Extraction method 1. Oscillation extraction method (vegetables, fruits, grains) 2. Tissue crushing extraction (extracting organic pollutants from animal and plant tissues) 3. Soxhlet extraction (commonly used to extract organic pollutants such as pesticides, petroleum, phenylhydrazine and pyrene from biological and soil samples) 2. Volatilization and evaporation concentration The volatile separation method uses the high volatility of certain components or converts the components to be measured into volatile substances, and then uses inert gas to take them out to achieve the purpose of separation. Evaporation concentration refers to heating the water sample on a hot plate or in a water bath to slowly evaporate the water, so as to reduce the volume of the water sample and concentrate the components to be measured. 3. Distillation method uses the different boiling points of the components of the water sample to separate them from each other; when determining volatile phenols, cyanides, and fluorides in water samples, they must first be pre-distilled and separated in an acidic medium; distillation has three functions: digestion, enrichment, and separation. 4. Ion exchange method uses ion exchangers to exchange reactions with ions in the solution for separation. Ion exchangers can be divided into inorganic ion exchangers and organic ion exchangers (ion exchange resins). ㈤ Coprecipitation method: The phenomenon that a poorly soluble compound in a solution carries out certain coexisting trace components in the process of forming a precipitate. The principle of coprecipitation is based on surface adsorption, the formation of mixed crystals, the interaction and inclusion of heteroelectron nuclei colloidal substances, etc. 1. Coprecipitation separation using adsorption: Common carriers include Fe (OH) 3, Al (OH) 3, Mn (OH) 2 and sulfides, etc. 2. Coprecipitation separation using the formation of mixed crystals 3. Coprecipitation separation using organic coprecipitants ㈥ Adsorption method: Use porous solid adsorbents to adsorb one or several components in the water sample on the surface to achieve the purpose of separation. Commonly used adsorbents include activated carbon, alumina, molecular sieves, large mesh resins, etc. The polluted components adsorbed and enriched on the surface of the adsorbent can be desorbed by organic solvents or heated for determination. ㈦ Chromatography Chromatography is divided into column chromatography, thin layer chromatography, paper chromatography, etc., and adsorbents are divided into inorganic adsorbents and organic adsorbents. ㈧ Sulfonation and saponification Sulfonation: The interfering substances such as fats and waxes in the extract can undergo sulfonation reaction with concentrated sulfuric acid to generate highly polar sulfonic acid compounds, which are separated from the pesticides in the extract as the sulfuric acid layer separates. The sulfonation method uses the saponification reaction of oils and fats with strong alkali to generate fatty acid salts and separate them. ㈨ Low-temperature freezing method is based on the principle that the solubility of different substances in the same solvent varies with temperature to separate them from each other. ㈩ Principle of extraction: The distribution coefficient of substances in different solvent phases is different, so as to achieve the separation and enrichment of components. Types of conventional liquid-liquid extraction Extraction of organic substances: Organic substances separated in the aqueous phase are easily extracted by organic solvents Extraction of inorganic substances: First, a reagent is added to combine with the ionic components in the aqueous phase to generate a substance that is uncharged and easily soluble in organic solvents. The reagent, organic phase, and aqueous phase together form an extraction system. According to the different types of extractables generated, it can be divided into chelate extraction system, ion-association complex extraction system, ternary complex extraction system, and synergistic extraction system. Overview of solid phase extraction (SPE) It is developed by combining liquid-solid extraction and column liquid chromatography technology. SPE is a column chromatography separation process, which has many similarities with high performance liquid chromatography (HLPC) in terms of separation mechanism, stationary phase and solvent selection. The particle size of SPE filler (>40 μm) е по -голям от този на HLPC (3-10 μm). Следователно SPE може да се използва само за разделяне на съединения с много различни свойства на задържане. SPE технологията с ниска ефективност на разделяне се използва главно за обработка на проби. Целта на SPE е да премахне вещества, които пречат на последващия анализ от извадката; обогатяване на компонентите на следите и подобряване на аналитичната чувствителност; Променете разтворителя на пробата, за да съответства на аналитичния метод; in-situ дериватизация; Примерно обезсоляване; и улеснява съхранението и транспортирането на проби. Колона за инсталиране на SPE: Размерът на частиците на пълнителя е различен от пълнителя на колоната HLPC, а останалата част е същата. Най -използваната е фазата C18. Този тип пълнител е силно хидрофобна и показва задържане на повечето органични вещества във водната фаза; Използват се и други материали с различни свойства на селективност и задържане. SPE фази с активни групи или покрити с активни съединения могат да се използват за анализ на реакциите на дериватизация. SPE диск: Много подобен на мембранните филтри. Екстракторът на диска е PTFE диск, съдържащ пълнител или лист от стъклени влакна, натоварен с пълнител; Пълнителят представлява около 60% до 90% от общия SPE диск, а дебелината на диска е около 1 мм. Разликата от първия е съотношението дебелина/диаметър на леглото (L/D). Подходящ за обогатяване на замърсители на следи от вода. МИКРОЕКСТРАЦИЯ НА ПОМИСКАТА ФАЗА (SPME) Офлайн и онлайн SPE офлайн SPE 1. SPE и анализът се извършват независимо и SPE осигурява подходящи проби за последващ анализ. 2. За да се осигури достатъчен контакт между разтвора на пробата и пълнителя, потокът на разтворителя не може да бъде твърде висок. 3. Той може да бъде завършен с автоматизирани инструменти. Автоматичният SPE инструмент се състои от багажник на колони, бутална помпа, течен резервоар, тръбопровод и пробен процесор. Онлайн SPE е известен още като онлайн пречистване и технология за обогатяване, която се използва главно за създаване на HLPC анализ SPE метод за предварителна обработка Цел: 1. Премахване на примеси, които могат да съществуват в пълнителя; 2. Разтворете пълнителя и подобрете възпроизводимостта на добавянето на пробата за екстракция на твърда фаза 1. За да се предотврати загубата на аналити, концентрацията на разтворител на пробата не трябва да е твърде висока; 2. При извличане с механика на обратната фаза, водата или буферът се използва като разтворител и количеството на органичния разтворител не надвишава 10% (v/v); 3. За да се преодолее загубата на аналити по време на добавяне на проби, слабите разтворители могат да се използват за разреждане на пробата, намаляване на обема на пробата, увеличаване на количеството пълнител в колоната SPE и избиране на адсорбенти, които имат силно задържане на аналита. Елуиране и събиране на аналити (друг случай е, че примесите се запазват, докато аналитите преминават през колоната) (извличане на твърда фаза с твърда дисперсионна среда) 1. За колони за екстракция на обратна фаза, разтворът на почистване е вода или буфер, съдържащ подходяща концентрация на органична форма разтворител; 2. За да определите оптималната концентрация и обем на почистващия разтворител, добавете пробата към колоната SPE, почистете я с 5 до 10 пъти повече от обема на коритото на колоната SPE, събирайте и анализирайте отпадъчните води на свой ред и получете профила на елуирането на почистващия разтворител за аналита. Увеличете силата на почистващия разтворител от своя страна и определете подходящата якост и обем на почистващия разтворител според профила на елуирането на аналита с различни якости; 3. Цел на елуирането и събирането: напълно да се елуират аналитът и да го събират в най -малката обемна фракция, като същевременно запазват възможно най -много примеси, които са по -силно запазени от аналита на колоната SPE; 4. За да се увеличи концентрацията на аналита или да регулира свойствата на разтворителя за последващ анализ, събраната фракция на анализа може да бъде издухана суха с азот и след това да се разтвори в малък обем на разтворител. Прилагане на SPE анализ на околната среда 1. Концентрацията на аналитите в проби от околната среда като повърхностни води е много ниска и аналитът трябва да бъде обогатен преди анализа. 2. Съставът на биологичните течности е сложен и съдържа голямо количество протеин. Преди анализа пробата трябва да бъде предварително обработена, за да се отстрани протеинът. Анализ на лекарството Клиничен анализ на храните и напитките Анализ на твърдата фаза микроекстракция (SPME) Твърда фазова микроекстракция интегрира "проби, екстракция, концентрация и инжектиране" и може да се използва заедно с газова хроматография или високоефективна течна хроматография за технология за предварителна обработка. Теория на микроекстракцията на твърда фаза Равновесно теория: По време на процеса на адсорбция се установява адсорбционно равновесие между твърдата и течната или газовата фаза. В рамките на определен период от време, поради бавния процес на пренос на маса, равновесието не се достига напълно. Селективността на екстракцията на покритието основно зависи от работата на материала на покритието. Според принципа, че аналитът лесно се извлича от плътна фаза с подобна полярност, се избира подходящо SPE покритие. Най -често използваните вещества за твърди фазови покрития са полиметилсилоксан (PDMS) и полиакрилат (PA), като и двете могат да се използват за газова хроматография и течна хроматография. Първият се използва най-вече за неполярни съединения като летливи съединения, полициклични ароматни въглеводороди и ароматни въглеводороди, а вторите се използват най-вече за полярни съединения като триазини и фенолни съединения. Твърдата фазов слой може да бъде покрит върху кварцовото влакно в не-свързана, свързана или частично омрежена форма. Добавянето на някои полимери към покритието може да увеличи повърхността на покритието и да подобри ефективността на SPME. 1. Полидиметилсилоксан-дивинилбензен (PDMS-DVB), използван за ароматни въглеводороди и летливи съединения. 2. Полиетилен гликол-дивинилбензен (CW-DVB), използван за полярни съединения като алкохоли. 3. Полиетилен гликол-шаблонна смола (CW-TPR), използвана за йонизирани повърхностноактивни вещества 4. Кварцови влакна, покрити с графитно въглеродно черно, използвано за анализ на замърсители на следите във вода и въздух. 5. Установяване на въглеродни нанотръби и титанови диоксидни нанотръби методи 1. Поддържайте консистенцията на условията на вземане на проби. 2. Факторите, влияещи върху вземането на проби, включват време за вземане на проби, температура, дълбочина на влакната и др. 3. Поддържайте линейна връзка между стойността на отговора и първоначалната концентрация на аналита. Концентрацията на пробата не може да бъде твърде висока и обемът на пробата не може да бъде твърде малък, така че екстракцията да е в линейния диапазон на адсорбционната изотерма. 4. Добавянето на електролити към пробата може да увеличи йонната сила на разтвора, като по този начин намалява разтворимостта на аналита и подобрява ефективността на екстракция; Промяната на рН на пробата има по -голям ефект върху скоростта на екстракция на киселинни и алкални вещества. ЗАБЕЛЕЖКА: Ефектът от добавянето на сол в микроекстракцията понякога е различен от този на конвенционалната извличане на течност-течност и експерименталните условия трябва да бъдат оптимизирани. 5. Разбъркването може да съкрати времето за извличане. Микровълновата екстракция (MAE) Микровълновата екстракция има кратко време за извличане, добра селективност, висока степен на възстановяване, ниско използване на реагенти, ниско замърсяване, може да използва водата като екстрактант и може автоматично да контролира условията на приготвяне на пробата; Той има по -малко приложения и понастоящем се използва при извличането на полициклични ароматни въглеводороди, остатъци от пестициди, органометални съединения, активни съставки в растения, вредни вещества, метали в минерали, лекарства в кръвта и остатъци от пестициди в биологични проби. Принципи и характеристики на методите за извличане на микровълнова абсорбират микровълни (вода, етанол, киселина, алкали и соли) Висока ефективност на микровълнова извличане: 1. Директно действие на микровълни върху отделените вещества; 2. По-изгодно е да се използват полярни разтворители, отколкото неполярни разтворители за микровълнова извличане; 3. Използването на затворени контейнери позволява да се извършва екстракция на микровълнова печка при температура, много по-висока от точката на кипене на разтворителя, като значително подобрява ефективността на микровълновата екстракция отразява микровълни (метални вещества) предаване на микровълни (не полярни вещества) Микровълнова извличане Оборудване и методи (основните компоненти са специално произведени микровълново отопление на отоплителни средства, контейнери за извличане и устройства за контрол на налягането и температурата, оборудвани според различни изисквания) много кухина 2450MHz: Множество проби могат да бъдат подготвени наведнъж, лесно е да се контролира условията на извличане , и извличането е бързо. Конвенционален метод за извличане на микровълнова печка: Смесете полярни разтворители или смес от полярни разтворители и неполярни разтворители с извлечените проби, поставете ги в контейнери за приготвяне на микровълнови проби и ги загрявайте в система за приготвяне на микровълнова проба в затворено състояние. Контролирайте налягането или температурата и времето на извличането според изискванията на извлечените компоненти; В края на отоплението филтрирайте пробата и филтратът се измерва директно или се измерва след съответната обработка. При нормални обстоятелства времето за нагряване на извличане на микровълнова е около 5 до 10 минути. Общият обем на екстракционния разтворител и пробата не трябва да надвишава 1/3 от обема на чашата за приготвяне на пробата. Фокусиране на един режим 2450MHz: Не се изисква контрол на налягането и температурата, обемът на подготовка на пробата е голям, само една проба може да се приготви наведнъж, а времето за извличане е дълго. Екстракция на свръхкритична течност (SCF)
Суперкритичната течност (SCF) е течност, чиято температура и налягане са по-високи от критичната точка. Неговите собствени характеристики са: 1. Коефициентът му на дифузия е по-малък от този на газа, но с един порядък по-висок от този на течността; 2. Вискозитетът му е близък до този на газ; 3. Плътността му е подобна на тази на течността и лека промяна в налягането може да доведе до значителна промяна в плътността му; 4. Промените в налягането или температурата могат да доведат до фазови промени. Основен принцип В свръхкритичното състояние суперкритичната течност влиза в контакт с веществото, което трябва да се отдели, така че да може селективно да извлече компонентите на полярността, точката на кипене и относителната молекулна маса на свой ред, а плътността и диелектричната константа на суперкритичната течност се увеличават с увеличаване на налягането на затворената система и полярността се увеличава. Компонентите с различни полярности могат да бъдат извлечени стъпка по стъпка чрез използване на програмно усилване. Разтворимостта на суперкритичен CO2: 1. Липофилни и нискокипящи компоненти могат да бъдат извлечени при ниско налягане (104kPa); 2. Колкото повече полярни групи има едно съединение, толкова по-трудно е да се извлече; 3. Колкото по-висока е относителната молекулна маса на съединението, толкова по-трудно е да се извлече. Модификаторът CO2 е неполярен разтворител и обикновено се добавя полярен разтворител, за да се подобри неговата разтворимост в CO2, така че се нарича модификатор. По-често използваните са метанол, ацетон, етанол, етилацетат и др. Действието на модификатора е ограничено. Докато променя разтворимостта на суперкритичната течност, това също ще отслаби ефекта на улавяне на системата за екстракция, което ще доведе до увеличаване на коекстрактите, което може да попречи на аналитичното определяне. Количеството на използвания модификатор трябва да бъде малко, като цяло не надвишава 5%. Прилагането на технология за извличане на свръхкритична течност има големи предимства при извличането на естествени вещества; може да се използва заедно с GC, IR, MS, LC и др., за да се превърне в ефективен аналитичен метод.
