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样品前处理的重要性

2023-09-12 [2278]

样品前处理对分析检测实验员来说是至关重要的一环,其占据整个分析过程的60%以上的时间,主要的分析误差也是来自样品前处理环节。


首先必须讲解的是微量样品前处理技术,毕竟微量样品前处理更需要技巧。(主要是固相萃取技术哦!)


针头过滤器、超速离心是除去固体颗粒的微量样品前处理技术,而固相萃取(Solid-phaseextraction,SPE)和固相微萃取(Solid-phasemicro extraction,SPME)是两种从各类复杂样品中提取净化微量待测组分的新技术,它们具有分离速度快、操作简单、萃取效率高、无乳化等特点,在环境分析、药物分析、形态分析等方面有广泛应用,尤其适用色谱分析样品前处理。


分析样品制备技术:将采集样品转化为适合(色谱)分析测定的形态


(1)固相萃取(张海霞、朱彭龄,分析化学2000,28(9):1172)


它的优点是:节省时间,交叉污染机会小,重现性好,回收率高,适用于微量试液处理。


固相萃取的关键是根据样品的性质正确选择固相萃取小柱及洗脱条件。


图一.jpg



活化(再生) 加样 洗涤 洗脱


(2)固相微萃取


固相微萃取集“采样、萃取、浓缩、进样”于一体,能够与气相色谱或高效液相色谱仪联用样品前处理技术。


※与SPE 相比SPME具有以下优点:


(1)不使用有机溶剂萃取,降低了成本,避免了二次污染;


(2)操作时间短,从萃取进样到分析结束不足1h;


(3)样品用量少,几mL~几十mL;


(4)操作简便,可减少待测组分的挥发损失;


(5)检测限达 μg/L~ng/L水平;


(6)适于挥发性有机物、半挥发性有机物及不具挥发性的有机物。


※固相微萃取的使用:关键在于“纤维头的选择”,这种情况类似于色谱柱的选择,主要根据分析对象的分子量和极性。固相微处理技术适用于气体、水样、生物样品(如,血、尿、体液等)的萃取提取。


※固相微萃取技术条件的选择:


纤维表面固定相


表1常用固定相和适用范围


图二.jpg


固相微萃取法在农药残留分析中的应用


表2 SPME法在农药残留分析中的应用


图三.jpg


※Duang!你最关心的蛋白质样品前处理!


蛋白质的分离、纯化对蛋白质结构功能研究具有重要意义,蛋白质分离技术是利用蛋白质的特性,如,溶解度、分子质量大小、等电点、吸附特性和其它离子的生物亲和力等的不同,选择合适的分离模式并建立合适的纯化方法。常用的分离方法包括沉淀法、色谱法和电泳及毛细管电泳。


几种方法供你选择!


(1)沉淀法

利用蛋白质在溶液中的不同溶解度。蛋白质的溶解度取决于分子中氨基酸的类型和电荷数,通过改变缓冲液pH值、离子强度、介电常数或温度而改变蛋白质的溶解度。主要使用的沉淀分离技术有盐析、等电点沉淀、溶剂分级分离。


(2)透析法

利用半透膜只允许小分子透过而大分子不能透过的原理来分离溶液中的蛋白质。通常至少需要12h。


(3)超滤法

采用半透膜在一定压力下,按照分子质量大小分离溶质的一门技术。与透析相似,但速度快得多。


蛋白质的构成成分:氨基酸前处理


1.氨基酸的分离和检测手段,以往用化学分析法、层析法、比色法、气相色谱法、氨基酸自动分析仪。

2.随着高效液相色谱及填料的发展,HPLC在氨基酸检测方面显示了其优越性,但大多数氨基酸无紫外吸收和荧光发射特性,为提高分析检测灵敏度和分离选择特性,通常将氨基酸衍生,衍生方式有柱前衍生法与柱后衍生法。

3.HPLC与各种衍生相结合的氨基酸分析技术,构成了具有广泛适用性的现代氨基酸分析技术。


样品处理


测定蛋白质中的总氨基酸,必须先把蛋白质水解成游离氨基酸。可采用酸水解、碱水解和酶水解方法,其中以酸水解法应用广泛。


(1)酸水解

条件:常用硫酸或盐酸进行水解。一般用6mol/LHCl,4mol/LH2SO4煮沸回流24小时左右。


优点:可蒸发除去盐酸,水解cedi,终产物为L-α-氨基酸,产物单一,无消旋现象。


缺点:色氨酸破坏,丝氨酸和苏氨酸有一小部分被水解,同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。


(2)碱水解

条件:分析色氨酸可采用碱水解法,一般与5mol/L NaOH煮沸10~20小时。


优点:水解cedi,色氨酸不被破坏,水解液清亮。


缺点:产生消旋产物,破坏的氨基酸多。


(3)酶水解

某些氨基酸对酸或碱不稳定,在酸或碱水解时易被破坏,某些蛋白质样品在酸或碱水解不完全,影响某些氨基酸的回收率。对这些样品可采用酶水解法。酶水解法可定量测定天东氨酸、谷氨酸和色氨酸。


条件:蛋白酶,如,胰蛋白酶、糜蛋白酶,常温37~40℃, pH值5~8 。


优点:氨基酸不被破坏,不发生消旋现象。


缺点:水解不完全,中间产物多。



生物样品分析前处理技术


为什么要进行前处理?


存在形式多样:游离型药物、与蛋白质结合型药物、代谢物、葡萄糖醛酸苷、硫酸酯缀合物等。


成分复杂:蛋白质、糖、脂肪、尿素、Na+、K+、X-等。


(1)去除蛋白质


释放结合型药物、减少提取过程中乳化、保护仪器、提高灵敏度。。。


加入与水混溶的有机溶剂


中性盐


强酸


加入含锌盐、铜盐的沉淀剂


酶解法


(2)缀合物的水解


酸水解/酶水解


(3)有机破坏


测定生物样品中的金属离子,常用HNO3-HClO4作为消解剂,一般得到高价态金属离子。


(4)分离、纯化和浓集


使被测物在所用分析技术的检测范围内,常用萃取法:


液-液萃取法(LLE)


液-固萃取法(LSE)


相当于缩小的柱色谱法


浓集


末次萃取液尽量少


挥去萃取溶剂


(5)化学衍生化


可使药物:具有能被分离的性质


提高灵敏度


增强稳定性


提高对光学异构体分离的能力


各类仪器样品前处理大汇总!


1.核磁共振波谱仪


(1)送检样品纯度一般应>95%,无铁屑、灰尘、滤纸毛等杂质。一般有机物须提供的样品量:1H谱>5mg,13C谱>15mg,对聚合物所需的样品量应适当增加。


(2)该仪器配置仅能进行液体样品分析,要求样品在某种氘代溶剂中有良好的溶解性能,进样前应先选好所用溶剂。常备的氘代溶剂有氯仿、重水、甲醇、丙酮、DMSO、苯、邻二氯苯、乙腈、吡啶、醋酸、三氟乙酸。


(3)检测前尽量提供样品的可能结构或来源。


2.红外光谱仪


为了保护仪器和保证样品红外谱图的质量,该仪器分析的样品,必须做到:


(1)样品必须预先纯化,以保证有足够的纯度;


(2)样品须预先除水干燥,避免损坏仪器,同时避免水峰对样品谱图的干扰;


(3)易潮解的样品,请用户自备干燥器放置;


(4)对易挥发、升华、对热不稳定的样品,请用带密封盖或塞子的容器盛装并盖紧,同时必须在样品分析任务单上注明;


(5)对于有毒性和腐蚀性的样品,必须用密封容器装好。送样时必须分别在样品瓶标签的明显位置和分析任务单上注明。


3.气相色谱-质谱联用仪


气相色谱仪均使用毛细管柱(不能使用填充柱)。进入气相色谱的样品,必须在色谱柱的工作温度范围内能够汽化。


4.液相色谱-质谱联用仪


(1)易燃、易爆、毒害、腐蚀性样品必须注明。

(2)为确保分析结果准确、可靠,要求样品溶解,不得有机械杂质;未配成溶液的样品请注明溶剂,已配成溶液的样品请标明浓度。

(3)请尽可能提供样品的结构式、分子量或所含官能团,以便选择电离方式。

(4)液相色谱–质谱联用时,所有缓冲体系一律用易挥发性缓冲剂,如乙酸、醋酸铵、氢氧化四丁基铵等配成。凡要求定量分析需提供标准对照品。


5.飞行时间质谱仪


(1)试样的种类、组分及样品量

该仪器擅长测定多肽、蛋白质,也可以测定其它生物大分子如多糖、核酸和高分子聚合物、合成寡聚物以及一些相对分子质量较小的有机物,如,C60或C60的接枝物等。被测样品可以是单一组分也可以是多组分的,但样品组分越多,谱图就越复杂,谱图分析的难度也越大;如果电离过程中组分之间存在相互抑制作用,则不一定能保证每个组分都出峰,常规测定的样品量约为1-10皮摩尔/微升。


(2)样品的溶解性

被测样品必须能够溶于适当的溶剂、是未溶解的固体或纯液体。若样品为溶液,则应提供样品的溶剂、浓度或含量等信息。


(3)纯度

为取得高质量的质谱图,多肽和蛋白质样品应避免含氯化钠、氯化钙、磷酸氢钾、三硝基甲苯、二甲亚砜、尿素、甘油、吐温、十二烷基硫酸钠等。如果被测样品在预处理过程中不能避免使用上述试剂,则必须用透析法和高效液相色谱法对样品进行纯化。水、碳酸氢铵、醋酸铵、甲酸铵、乙腈、三氟乙酸等都是用于纯化样品的合适试剂。蛋白质样品纯化后,应尽可能冻干。样品中的盐可通过离子交换法祛除。


6.紫外-可见吸收光谱仪


(1)样品溶液的浓度必须适当,且必须清澈透明,不能有气泡或悬浮物质存在;

(2)固体样品量>0.2g,液体样品量>2mL。 


7.气相色谱仪

能直接分析的样品应是可挥发、且是热稳定的,沸点一般不超过300℃,不能直接进样的,需经过样品前处理。


8.液相色谱仪

样品要干燥,能提供要检测组份的结构;对于复杂样品,尽可能提供样品中可能还有其它哪些成分。


9.元素分析仪


(1)尽可能提供分子式和元素的理论含量或其它相关信息;

(2)样品必须是不含吸附水的均匀固体微粒或液体,并经过提纯。如,样品不纯(含吸附水、有机溶剂、无机盐或其它杂质)会影响分析结果,使测试值与计算值不符;

(3)样品应有足够的量,以满足方法和仪器的线性和灵敏度。


10.离子色谱仪

送检样品可以溶于水,或稀酸、稀碱,所用的酸碱不能含有待测离子。对于样品中含有待测元素,但在水、酸、碱溶液中以非离子状态存在的化合物,需要进行相应的样品前处理。



11.原子荧光光谱仪


(1)样品分析一般要求

原子荧光光谱仪分析的对象是以离子态存在的砷(As)、硒(Se)、锗(Ge)、碲(Te)等及汞(Hg)原子,样品必须是水溶液或能溶于酸。


(2)固体样品

①无机固体样品:样品经简单溶解后保持适当酸度。


检测砷(As)、硒(Se)、碲(Te)、汞(Hg),介质为盐酸(5% ,v/v);


检测锗(Ge),介质为硫酸(5%,v/v);


检测汞(Hg),介质也可为硝酸(5%,v/v),检测(As)介质也可为硫酸(2%,v/v)。


由于铜、银、金、铂等金属对待测元素的干扰较大,因此,该几类合金样品中的砷、硒、碲、汞不宜采用该仪器测定。


②有机或生物固体样品:样品经硝化处理为溶液并保持适当酸度,其介质酸度与无机样品同。


(3)样品中待测元素限量要求

由仪器灵敏度及分析方法决定,样品含待测元素上下限为0.05μg/g-500μg/g,不在此含量范围内的样品使用该仪器检测将无法保证检测结果的准确可靠。


(4)样品份量

每检测1个元素,要求固体样品量不少于2g,液体样品量不少于20mL,水样不少于100mL 。




(来源:化学分析计量,实验与分析,互联网)