CN101995353A - 一种用于样品前处理的超滤膜-固相萃取联用装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超滤膜-固相萃取联用装置及其应用。首先选择截留大于特定分子量分子的超滤膜并裁剪成与固相萃取小柱内径相同大小的膜片，以筛板固定超滤膜在固相萃取材料上层。有机溶剂提取样品，将浓缩后的样品溶液以上述联用萃取装置进行提取、净化和富集。本发明依据膜孔径大小超滤膜可简便、高效截留及分离脂类、蛋白质、糖类等大分子的特点，与固相萃取联用实现对具有复杂基质样品中痕量目标化合物的同步分离、萃取、净化和富集。本发明制备成本低廉，易于批量生产以及自动化操作，不仅适用于需要多步预处理才能进入各种仪器分析的复杂样品分析，例如生物组织、代谢物和食品样品分析，还可应用于天然产物、生物分子的分离、纯化或制备。

Description

一种用于样品前处理的超滤膜-固相萃取联用装置及其应用

技术领域

本发明属于化学分析仪器测试领域，尤其涉及高效实用的超滤膜-固相萃取联用装置，适用于生物、环境、食品和医药等具有复杂基质的样品中痕量目标化合物的提取、净化、分离和富集。

背景技术

具有复杂基体样品中痕量目标化合物的检测常常需要进行多步样品前处理，才能进入仪器进行分析。传统的样品前处理方法主要有液-液萃取、索氏抽提、超声波辅助提取等，存在不同程度的局限性，如操作过程繁杂、试剂消耗大、分离效率低等。

固相萃取技术是自20世纪70年代发展起来样品前处理技术，它利用固相吸附剂将目标化合物吸附，使之与样品基体和干扰化合物分离，然后以洗脱液洗脱或加热解吸，从而达到净化、分离和富集目标化合物的目的。固相萃取技术具有回收率和富集倍数高、溶剂使用量小、操作简便以及易于实现自动化操作等优点。但是目前使用的商品化固相萃取柱大多以30-80μm颗粒型材料填装，对上样提取液要求高，尤其当样品溶液中存在生物大分子、蛋白质或脂类等干扰组分时，易造成柱内堵塞或污染，导致分离柱效偏低、吸附效率和选择性较差，从而在复杂样品痕量目标化合物分析应用中受到限制。因此，迫切需要改进固相萃取介质的排污性能，开发一种透过率高、抗污染能力强、成本低廉且易于实现操作自动化的新型固相萃取装置。

超滤膜是一种额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。超滤膜分离技术是一个以压力驱动的膜分离过程，它利用多孔材料的拦截能力，截留分子量大于特定值的分子以及粒径大于2～20纳米的颗粒，筛出小于孔径的分子，从而达到分离干扰组分的目的。超滤膜通常使用的材料是高分子聚合物，造价较低、比表面积大，且以疏水性为主，抗污染能力强。近年来，超滤技术广泛用于微粒的脱除，包括细菌、病毒和其它颗粒物的除去，在食品工业、电子工业、水处理工程、医药、化工等领域已经获得广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、易得的超滤膜-固相萃取装置，其可以消除固相萃取中品基质存在的生物大分子、蛋白质和脂类带来的干扰，提高固相萃取作为样品前处理方法的萃取效率、重现性以及回收率。

本发明的另一个目的是提供该种超滤膜-固相萃取装置的应用。

本发明的操作简便、成本低廉，通过在商品化的固相萃取介质上加载超滤膜，与固相萃取材料形成联用萃取装置。当样品提取液加入到活化后的联用装置中，在萃取柱上端施加一定正压力，样品提取液缓缓经过上筛板，通过超滤膜截留分子量大于某特定分子量的分子，再通过固相萃取材料进行萃取，最后以洗脱溶剂洗脱目标化合物。上述超滤膜-固相萃取联用装置解决了复杂样品基质中大分子、蛋白质和部分脂类干扰物质对痕量目标化合物分析的影响。

上述超滤膜-固相萃取联用装置中，超滤膜的材料可以是一切具有孔径范围在纳米级至微米级的微孔滤膜。

上述超滤膜-固相萃取联用装置中，超滤膜可以是单层或者多层的。

上述超滤膜-固相萃取联用装置中，固相萃取材料可以是一切具有萃取功能的固体材料，包括键合硅胶材料、有机高分子聚合材料、无机基质固相材料以及混合型固相材料。固相载体可以是均相的，也可以是多相的。

附图说明

图1本发明超滤膜-固相萃取联用装置，其中a为超滤膜，b为筛板、c为固相萃取填料、d为目标化合物、e为干扰组分。1为样品提取液，2为上样，3为截留大分子干扰组分，4为淋洗除去小分子干扰组分，5为洗脱目标组分。

图2加标猪肝样品的重构离子色谱图(加标1.0μg/kg)，其中a曲线为2.0μg/L混合标准溶液，b曲线为经超滤膜-固相萃取联用装置萃取色谱图(液相色谱-串联质谱分析)，c为加标猪肝样品经普通固相萃取柱(如HLB固相萃取填料)萃取色谱图。

具体实施方式

为了消除复杂样品中生物大分子、蛋白质、脂类等干扰物质对固相萃取的影响，有效利用超滤膜以分子量大小截留分子的特点，可以从以下两方面进行优化：一是选择不同孔径的超滤膜，如选择截留分子量为3000道尔顿的超滤膜，可去除样品溶液里的蛋白质；二是可通过增加超滤膜的层数，通过由大到小的截留分子量分步过滤去颗粒、蛋白质以及水溶性大分子等，降低柱压、提高通过率和回收率。

实施例(采用超滤膜-固相萃取联用装置，以LC-MS/MS测定加标猪肝样品中多种类兽药残留)。实验步骤如下：

1.称取5g猪肝(均质)，置于50-mL聚丙烯具塞离心管内，添加以甲醇配置的浓度为100μg/L的混合标准溶液50μL(添加浓度为1μg/kg)，加入30μL葡萄糖醛酸酶以及8mL醋酸钠缓冲溶液(pH＝5.5)，高速涡旋仪充分混匀1min，37℃水浴振荡12h。

2.加入5g无水Na₂SO₄(精确到0.01g)，加入15mL乙腈充分涡旋1min，在室温下往复振荡20min，9500r/min高速-4℃冷冻离心5min，小心移出上层有机层至50-mL离心管。再加入15mL乙腈涡旋1min，以机械匀浆机13000r/min均质2分钟，往复振荡10min，9500r/min高速-4℃离心5min，移出上层有机层，合并两次提取液。

3.将上述约30mL提取液在43℃下减压旋转蒸发，浓缩至约2mL，并移置25mL具塞离心管，再以5mL甲醇/水(5％，v/v)溶液充分润洗旋转蒸发瓶，合并润洗液和浓缩液。

4.所采用的超滤膜-固相萃取联用装置(图1所示，超滤膜截留分子量为1000道尔顿)，以及HLB(200mg，6mL)固相萃取小柱均依次用6mL甲醇、6mL甲醇/水(5％，v/v)溶液活化超滤膜-固相萃取柱，将步骤3的样品预处理液加到联用装置或SPE小柱中，控制流速为1滴/秒，上样完成后，4mL5％甲醇水溶液淋洗除去杂质，真空泵抽干1min，以去除联用装置里的水分。

5.5％氨水甲醇溶液洗脱，收集洗脱液。45℃下氮气浓缩至约1mL，甲醇/水(5％，v/v)溶液重新定容到2mL，涡旋混匀，过0.2μm滤膜，供仪器分析。

本实施例以超滤膜-固相萃取联用装置对含有痕量分析组分的复杂样品进行浓缩，具有以下优点：

1.由于本发明所述的联用装置采用截留分子量为1000道尔顿的超滤膜与固相萃取柱联用，能有效去除复杂生物样品(如猪肝)中蛋白质、脂类、糖类等干扰组分，所得到的色谱图干扰组分显著减少如图2曲线所示。

2.通过截留分子量和固相萃取两种分离方式的组合，可实现复杂基质中痕量分析组分的保留和富集，同时去除基质中分子量大于截留分子量1000道尔顿的分子，对实施例中大部分目标化合物达到0.1～1.0μg/g的分析灵敏度，可用于复杂样品(如生物、环境、医药样品)中多种目标化合物的同时分离富集

3.与单采用常规的商品化固相萃取柱如HLB、PEX、MCX、C18对多种目标物残留的分离富集相比，利用本发明所述的超滤膜-固相萃取联用装置的净化富集能力更优越，目标化合物的回收率令人满意。

Claims (8)

1.一种超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于它包括：固相萃取填料、超滤膜、空柱和筛板。

2.根据权利要求1所述的超滤膜-同相萃取联用装置的制备方法，包括以下步骤：(1)固相萃取柱空管底部放入一筛板，(2)将一定量的固相萃取填料装入柱内，(3)再在固相萃取填料上放入筛板，(4)压紧填料和滤膜制备成超滤-固相萃取柱。

3.根据权利要求1-2所述的超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于滤膜可以是一切具有孔径范围在纳米级至微米级的微孔滤膜。

4.根据权利要求1-2所述的超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于超滤膜是单层或者多层的。

5.根据权利要求1-2所述的超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于超滤膜与固相萃取材料同时作为萃取-分离。

6.根据权利要求1-5所述的超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于所述的固相萃取填料为键合硅胶材料、有机高分子聚合材料、无机基质固相材料以及混合型固相材料。

7.根据权利要求1-5所述的任一超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于使用前仅需以适合活化固相萃取填料的有机溶剂、水或者混合溶液进行预处理。

8.根据权利要求1-5所述的超滤膜-固相萃取联用装置，其特征在于应用于样品提纯、浓缩和净化等样品前处理过程。

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