離子色譜樣品預(yù)處理技術(shù)
  

對于大量復(fù)雜基體的樣品，離子色譜可以采用合適的方法，通過預(yù)處理后再用離子色譜法進(jìn)行分析，這樣一方面可以解決樣品復(fù)雜基體對離子色譜柱的沾污，另一方面也可以大大提高以復(fù)雜基體樣品測定結(jié)果和準(zhǔn)確性、提高分析方法的靈敏度。
有關(guān)樣品預(yù)處理方法，隨著國內(nèi)離子色譜的用戶水平的提高，出現(xiàn)了大量相關(guān)離子色譜的預(yù)處理方法，這些方法有如下幾方面的特點(diǎn)：(1)大部分樣品前處理方面，采用國產(chǎn)材料進(jìn)行，預(yù)處理的成本很低，更能適合于中國國情，可以在國內(nèi)廣泛推廣使用；(2)大部分樣品預(yù)處理方法采用離線方法，不需要昂貴的在線設(shè)備；但相對而言，樣品處理的時間比較長，需要的樣品量也比較多一些，在目前自動進(jìn)樣器還沒有國內(nèi)廣泛應(yīng)用的今天，這些方法是比較實(shí)用的；(3)與國際上出現(xiàn)的一些樣品預(yù)處理方法，國內(nèi)出現(xiàn)的樣品前處理絕大多數(shù)均出自于基層單位，實(shí)用性強(qiáng)；但卻相關(guān)的理論方面的探討比較少。因此，許多國內(nèi)采用樣品前處理方法，一方面可以再進(jìn)一步從理論角度進(jìn)行討論，另一方面也可以通過適當(dāng)改進(jìn)配合包括國內(nèi)和國外的儀器用于在線樣品的預(yù)處理。
最常用的樣品前處理技術(shù)比較
微膜過濾固相萃取技術(shù)透吸和滲吸技術(shù)
使用和生產(chǎn)的廠家所有HPLC和離子色譜廠家所有HPLC,GC和離子色譜廠家很少廠家仍在使用。
使用的材質(zhì)0.22um聚砜或尼龍膜C18/RP反相/離子交換/螯合樹脂填料0.2um醋酸纖維膜有機(jī)溶劑兼容性兼容兼容不兼容分析結(jié)果的準(zhǔn)確性很好。靠壓力保證分析的組份能夠全部通過，沒有損失。很好。靠壓力保證分析的組份能夠全部通過，沒有損失。不同樣品和不同組份在膜上擴(kuò)散系數(shù)和平衡速率的不同，所以很難保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確度、重復(fù)性和回收率。
使用的領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于IC/HPLC等色譜分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于IC/HPLC/GC等色譜分析領(lǐng)域在生命科學(xué)領(lǐng)域廣泛用于蛋白或多肽的脫鹽和去除小份子雜質(zhì)。很少用于色譜分析方面。
適用范圍僅用于去除顆粒物污染。使用簡單，價(jià)格便宜。適用于90%以上離子色譜分析樣品。無需增加專用設(shè)備既可以實(shí)現(xiàn)手動或自動在線使用。適用于各種樣品和污染物，是目前最好的離子色譜樣品前處理技術(shù)。使用簡單。無需增加專用設(shè)備既可以實(shí)現(xiàn)手動或自動在線使用。不同樣品可采用不同的萃取柱來完成。僅適合于去除分子量大于300萬道爾頓的生物有機(jī)污染物。不能截留大多數(shù)小分子有機(jī)物(如油脂，糖，色素，腐質(zhì)酸等)，實(shí)際使用意義很小。需配置專用裝置(如蠕動泵，切換閥等)才能實(shí)現(xiàn)自動在線使用，使用成本很低，已經(jīng)國產(chǎn)化，平均1元/樣品低，已經(jīng)國產(chǎn)化，價(jià)格十分便宜。很昂貴，裝置價(jià)格大約14000USD。消耗品必須使用進(jìn)口專用膜。
處理樣品時間快，一般在幾秒鐘內(nèi)快，一般在幾秒鐘內(nèi)慢，需要十幾到幾十分鐘
有機(jī)物(有機(jī)酸、有機(jī)胺、糖、氨基酸等)測定的適用性均能適用不同的分析對象可以選擇合適的萃取柱平衡時間太長，基本上無法用于離子色譜，也未見相關(guān)的報(bào)導(dǎo)
產(chǎn)品的通用性各廠家產(chǎn)品可以互用各廠家產(chǎn)品可以互用通用性差
由于離子色譜分析特殊性，對于離子色譜經(jīng)典的方法有堿熔法、干式灰化法、氧瓶/氧彈燃燒法、水蒸氣蒸餾法、高溫?zé)峤獾龋造o和牟世芬等就離子色譜的樣品前處理的新技術(shù)進(jìn)行綜述[1]，對國內(nèi)外在這方面的最新研究進(jìn)展作了介紹。本文從膜處理法、固相萃取處理法、分解處理法等幾種不同類型，分別加以討論。
1.膜處理法
1.1.濾膜或砂芯處理法
濾膜過濾樣品是離子色譜分析最通用的水溶液樣品前處理方法，一般如果樣品含顆粒態(tài)的樣品時，可以通過0.45或0.22μm微孔濾膜過濾后直接進(jìn)樣。由于一般的濾膜不能耐高壓，因此濾膜過濾只能用于離線樣品處理。有時需要在線樣品處理，或者將該方法用于儀器管路中，必須采用砂芯濾片。但濾膜過濾方法只能去除顆粒態(tài)不溶性物質(zhì)，對于極小顆粒或有機(jī)大分子可溶性化合物和金屬水溶性離子，照樣能夠進(jìn)入色譜柱干擾樣品的測定并沾污色譜柱。
此外，除非濾膜或砂芯是為離子色譜分析所特別設(shè)計(jì)的，濾膜或砂芯中均會含有一定量的無機(jī)陰、陽離子，這類離子的存在對水溶液中痕量的陰、陽離子分析會產(chǎn)生干擾，影響測定的準(zhǔn)確性。因此，對于痕量離子分析時，建議在測定樣品前用二次去離子水對濾膜進(jìn)行多次洗滌，并注射空白樣品，測定時進(jìn)行空白背景扣除。宣棟梁對［4］國產(chǎn)四種不同水相濾膜水洗后殘留陰離子進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)第一次進(jìn)樣時，各廣家生產(chǎn)的濾膜均發(fā)現(xiàn)含有mg/L級數(shù)量的陰離子，用淋洗液經(jīng)5次以上洗滌后，濾膜上大部分陰離子被洗脫，陰離子的含量基本上趨于穩(wěn)定，因此，可以通過空白試驗(yàn)對樣品進(jìn)行測定。
由于濾膜處理法的局限性，國外曾有人嘗試采用滲析法和超濾法，由于滲析法所需要的平衡時間比較長，而超濾所需的成本比較高，而對污染物的去除率并不徹底。最近有公司宣傳的"英藍(lán)"技術(shù)其原理就是使用滲透膜或超濾膜技術(shù)處理樣品。在IC中使用的滲透或超濾膜只能用醋酸纖維材料做,因?yàn)槠鋵Φ鞍椎奈奖容^低.而其他抗有機(jī)溶劑的材料如硝酸纖維膜和尼龍膜對蛋白質(zhì)的吸附性高,如果使用會影響分析的重復(fù)性和膜的使用壽命.但是醋酸纖維膜的缺點(diǎn)是:1.只能使用水和乙醇,不能兼容強(qiáng)有機(jī)溶劑(會溶解),所以不耐正相和反相溶劑;2.萬通使用的膜為0.2u(大約是300萬分子量大小)不能截留大多數(shù)小分子有機(jī)物,只能截留分子量達(dá)到300萬道爾頓很大的物質(zhì)如懸浮顆粒,大分子蛋白等.實(shí)際IC樣品中大量存在的是小分子有機(jī)物如腐質(zhì)酸,脂肪,油污等等,這些物質(zhì)無法用滲透或超濾膜去除.如牛奶樣品,只有絡(luò)蛋白可以用所謂"英藍(lán)"技術(shù)去除,而大量的脂肪和其他小分子有機(jī)物缺無法解決.所以這一技術(shù)其使用效果并不好而且很有限,只是起到一般過濾的作用.如果用戶不了解這些信息,只是相信商業(yè)宣傳,實(shí)際使用后會發(fā)現(xiàn)使用"英藍(lán)"技術(shù)處理樣品后反而其分析柱的使用壽命會縮短,因?yàn)榇罅?英藍(lán)"技術(shù)無法去除的小分子有機(jī)物會進(jìn)入分析柱.使用滲透或超濾膜技術(shù)的另外問題是需要外加蠕動泵循環(huán)加壓,使的儀器的機(jī)構(gòu)變復(fù)雜,故障率高,使用麻煩和成本高(如膜的更換,蠕動泵硅膠管的更換,泵的維護(hù)等等)
1.2.電滲析處理法
而在國內(nèi)比較的特色的工作是采用電滲析法，與其它的膜處理方法相比，電滲析處理法有一定的選擇性，因此不僅可以有效去除顆粒物、有機(jī)污染物，而且也可以去除重金屬離子的污染物。是處理復(fù)雜基體樣品最有效的方法之一。
1.3.電解中和法
與電滲析法相比，電化學(xué)電解中和器利用水電解中和所產(chǎn)生氫離子或氫氧根離子可以對高濃度酸和堿進(jìn)行中和處理。本實(shí)驗(yàn)室利用國產(chǎn)的電化學(xué)自再生抑制器，讓高濃度的堿通過中和器，而外加水電解抑制的離子色譜的電導(dǎo)池餾分作為中和器外加水電解作為再生液。只要濃度足夠低，就可以實(shí)現(xiàn)對高濃度堿中痕量陰離子的分析，類似方法也可以實(shí)驗(yàn)高濃度酸中痕量陽離子的分析。與國外商品化的中和器相比，我們自己構(gòu)造的中和器可以在任何類型的離子色譜儀上采用，而且整個裝置只有進(jìn)口設(shè)備價(jià)格的1/40。
2.固相萃取法
固相萃取是國內(nèi)離子色譜樣品前處理應(yīng)用最廣泛的一種方法，對不同的溶液中的污染物，可以分別利用反相、離子交換、螯合樹脂等多種手段進(jìn)行，從而萃取手段上也可以利用常規(guī)的固相萃取法和固相微萃取法，但固相微萃取法一般是利用了在液相色譜上樣品濃縮和去除基體干擾的反過程，因此固相微萃取法用于離子色譜中，更為方便，而且一個固相微萃取柱可以多次使用。