Какие методы используются при пробоподготовке? Руководство по экстракции, очистке и концентрированию

По своей сути, пробоподготовка включает в себя ряд процессов, используемых для обработки образца перед его анализом. Эти методы предназначены для выделения интересующих соединений (аналитов) из остальной матрицы образца, удаления мешающих веществ и концентрирования аналитов до уровня, подходящего для аналитического прибора. Основные методы можно условно разделить на экстракцию, очистку и концентрирование.

Центральная цель пробоподготовки — преодолеть разрыв между сложным образцом из «реального мира» и точными требованиями чувствительного аналитического прибора. Успешная подготовка гарантирует, что окончательный анализ будет точным, надежным и свободным от помех.

Почему пробоподготовка является критически важным этапом

Прежде чем углубляться в конкретные методы, крайне важно понять, почему этот этап так важен. Аналитический прибор, такой как хроматограф или спектрометр, может измерять только то, что ему подано.

Удаление помех

Исходный образец (например, кровь, почва, пища) содержит тысячи соединений помимо целевого аналита. Эти мешающие соединения могут маскировать сигнал от вашего аналита, что приводит к неточным результатам.

Концентрирование аналита

Часто аналит присутствует в следовых количествах, значительно ниже предела обнаружения прибора. Методы пробоподготовки используются для концентрирования аналита, увеличения его сигнала и обеспечения возможности обнаружения.

Обеспечение совместимости с прибором

Конечный экстракт образца должен находиться в растворителе и состоянии, совместимом с прибором. Например, образец для газовой хроматографии должен быть летучим, а образец для жидкостной хроматографии должен быть растворен в подходящей подвижной фазе.

Основы методов пробоподготовки

Вместо того чтобы рассматривать пробоподготовку как единый этап, эффективнее думать о ней как о рабочем процессе с отдельными стадиями. Многие методы могут служить нескольким целям в рамках этой структуры.

Этап 1: Экстракция

Экстракция — это процесс отделения целевого аналита от основной матрицы образца.

Жидкостно-жидкостная экстракция (ЖЖЭ) — это классический метод, при котором образец растворяется в одном растворителе, а аналит экстрагируется во второй, несмешивающийся растворитель, в котором он обладает более высокой растворимостью.

Твердофазная экстракция (ТФЭ) — это более современный и эффективный метод. Образец пропускается через картридж, содержащий твердый материал (сорбент), который избирательно удерживает либо аналит, либо помехи, позволяя их разделить.

Твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ) — это безрастворительный метод, при котором покрытое волокно подвергается воздействию образца. Аналиты адсорбируются на волокне, а затем термически десорбируются непосредственно в прибор, что делает его идеальным для летучих и полулетучих соединений.

QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe — Быстрый, Простой, Дешевый, Эффективный, Надежный и Безопасный) — это упрощенный метод, популярный в пищевой и сельскохозяйственной промышленности. Он включает первоначальную экстракцию растворителем с последующей стадией очистки с использованием различных сорбентов для удаления помех, таких как жиры и пигменты.

Этап 2: Очистка

Очистка уточняет экстракт с первого этапа, удаляя любые совместно экстрагированные помехи, которые все еще могут влиять на анализ.

ТФЭ очень часто используется для очистки. Выбирая правильную комбинацию сорбента и растворителей, вы можете избирательно вымывать помехи, сохраняя при этом аналит связанным с картриджем, или наоборот.

Этап 3: Концентрирование

Этот заключительный этап подготавливает очищенный экстракт для ввода в прибор.

Выпаривание под мягким потоком азота — распространенный метод удаления экстракционного растворителя. При этом остается концентрированный аналит.

Замена растворителя следует за выпариванием. Высушенный аналит повторно растворяется (реконституируется) в небольшом, точно отмеренном объеме другого растворителя, который лучше подходит для аналитического прибора.

Понимание компромиссов

Выбор метода пробоподготовки никогда не сводится к поиску единственного «лучшего» варианта; это балансирование конкурирующих факторов.

Скорость против селективности

Более простые, быстрые методы, такие как базовая ЖЖЭ, могут не удалять все помехи. Более сложные, многоступенчатые методы ТФЭ обеспечивают превосходную очистку (высокую селективность), но требуют больше времени и разработки метода.

Расход растворителя против стоимости

Традиционные методы, такие как ЖЖЭ, часто используют большие объемы органических растворителей, которые дороги и вызывают экологические проблемы. Современные методы, такие как ТФМЭ, не содержат растворителей, а ТФЭ использует значительно меньше растворителя, что снижает как отходы, так и затраты.

Потенциальная потеря аналита

Каждый этап переноса, фильтрации или выпаривания сопряжен с риском потери части целевого аналита. Более простой рабочий процесс с меньшим количеством этапов иногда может улучшить извлечение и точность, даже если конечный экстракт не идеально чист.

Выбор правильного метода для вашего анализа

Выбор метода должен определяться типом образца, свойствами аналита и вашей конечной аналитической целью.

• Если ваша основная задача — анализ сложного образца с большим количеством помех (например, плазма крови, сточные воды): Для эффективной очистки необходим высокоселективный метод, такой как твердофазная экстракция (ТФЭ).
• Если ваша основная задача — обнаружение загрязнителей на следовом уровне (например, пестицидов в пищевых продуктах): Ваш рабочий процесс должен включать значительный этап концентрирования, такой как выпаривание растворителя и реконституция.
• Если ваша основная задача — высокопроизводительный скрининг многих образцов (например, лаборатория контроля качества): Наиболее эффективным будет оптимизированный протокол, такой как QuEChERS, или использование автоматизированных систем ТФЭ.
• Если ваша основная задача — анализ летучих или полулетучих соединений (например, ароматов в кофе): Безрастворительный метод, такой как твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ), идеально подходит для предотвращения потери целевых аналитов.

В конечном итоге, хорошо разработанная стратегия пробоподготовки является основой любого надежного и точного аналитического результата.

Сводная таблица:

Этап	Назначение	Ключевые методы
Экстракция	Выделение аналита из матрицы образца	Жидкостно-жидкостная экстракция (ЖЖЭ), твердофазная экстракция (ТФЭ), QuEChERS, твердофазная микроэкстракция (ТФМЭ)
Очистка	Удаление совместно экстрагированных помех	Твердофазная экстракция (ТФЭ)
Концентрирование	Увеличение сигнала аналита для обнаружения	Выпаривание растворителя, замена растворителя

Оптимизируйте точность и эффективность вашей лаборатории с помощью правильного оборудования для пробоподготовки. KINTEK специализируется на предоставлении надежного лабораторного оборудования и расходных материалов для всех ваших потребностей в пробоподготовке, от картриджей для твердофазной экстракции (ТФЭ) до наборов QuEChERS и систем выпаривания. Наши решения разработаны, чтобы помочь вам достичь точных результатов без помех, экономя ваше время и сокращая потребление растворителей. Свяжитесь с нами сегодня (#ContactForm), чтобы обсудить, как мы можем поддержать конкретные задачи и цели вашей лаборатории.

Визуальное руководство