干货丨离子交换固相萃取方法问题解决集锦

固相萃取技术广泛应用于食品、饲料、环境、医药等行业领域的相关检测，其在样品前处理技术中的重要性已经不言而喻，对于可离子化的目标化合物，常会考虑使用离子交换柱进行样品处理，比如动物源性食品中的β-受体激动剂以及磺胺药类的检测，常使用离子交换的方式经行样品处理，今天就专门和大家讲一讲样品前处理中离子交换柱的一些原理和使用过程中的问题解决方案，以供大家参考。

一、离子交换固相萃取的原理

在一定的操作环境下，使得带电荷的目标物质与带相反电荷的填料之间产生阴阳离子之间的库仑作用力而被吸附，在一定的溶剂环境下，又能打破这种库仑作用力，而解析目标物质。

CNW离子交换萃取小柱

二、pH与pKa的关系

对于酸性化合物：

HA=  H++A-

Ka=[H+ ]*[A-]/[HA]

pKa= -log（[H+ ]*[A-]/[HA]）

pH=pKa +log([A-]/[HA])

[A-]/[HA]= 10^(pH-pKa)

因此，当pH>pKa+2时，99%化合物离子化。

 对于碱性化合物： 

HB+=  H++B

pKa= -log（[H+ ]*[B]/[HB+]

pH=pKa +log([B]/[HB+])

[B]/[HB+]= 10^(pH-pKa)

因此，当pH<pKa+2时，99%化合物离子化。

三、离子交换固相萃取填料量的计算

填料的离子交换容量单位：A meq/g

填料的质量为：M1g

M1g填料的离子交换容量为：M1g*Ameq/g =M1*A meq

目标化合物：质量为M2g（需要富集量）；分子式量为C g/mol；电荷数为B

则： 

M1*A meq=目标化合物的物质的量*带电荷数=M2g/（Cg/mol）*B

反推得：M1=M2B/（A*C）

四、样品上样量的预估计算

假设使用GCMS检测，化合物的ZD检测下线为：100pg，进样量为2uL。

为了仪器能正常检出，样品最少量为100uL；因此处理100uL的样品，需要化合物的JD量：100uL/（2uL/100pg）=5000pg=5ng。又假设：化合物的限度值为3ug/L，我们需要做到定量下限为限度值的1/10，即：3ug/L *1/10 =0.03ng/mL，那么需要处理的上样样品量为：X=5ng/（0.03ng/mL）=166.7mL。即：最小处理样品量为：166.7mL，萃取ZZ浓缩到100uL。

五、离子交换萃取需要注意的问题

1. 分析物和吸附剂必须被完全离子化，以保证充分保留，否则可能导致低的回收率。

2. 高浓度的盐或离子会干扰离子交换萃取，如果样品离子浓度＞0.1M，则可以用水稀释样品，以降低离子强度；或者先用非极性萃取对样品进行脱盐处理。

3.离子交换是一种非常慢的相互作用，在使用SPE固相真空装置时，应调整真空控制阀，在上样和洗脱过程中尽量降低样品和溶剂的流速。

4.在萃取之前将吸附剂上的离子对转换成更低选择性的离子对。

5.键合吸附剂与分析物中的非极性部分之间的次级相互作用，会造成洗脱不彻底的现象，如在洗脱液中加入一些有机溶剂，则可以提高分析物的回收率。

6.分析物在强离子交换吸附剂上无法洗脱时，可以使用弱离子交换吸附剂。注意：离子交换作用是比极性和非极性相互作用慢得多，因此，为了保证可靠的萃取结果，流速的控制至关重要。

7.上样要求：低的离子强度；低选择性的竞争离子；pH使得填料和目标物质均带上电荷。

六、部分离子交换萃取柱的标准应用（https://www.anpel.com.cn/TechCenter.html）

1.GB 23200.92—2016动物源食品中五氯酚残留量的测定 液相色谱-质谱法；MAX

2.GB/T22286-2008 动物源性食品中多种 9-受体激动剂 残留量的测定 液相色谱 串联质谱法；MCX

3.SN/T2226-2008 进出口动物源性食品乌洛托品残留量的检测 液相色谱/质谱法 ；MCX

4.GB/T 20361-2006 水产品中孔雀石绿和结晶紫残留量的测定；PRS（丙磺酸柱） 

CNW MCX小柱应用于猪肉中磺胺类药物检测的lCMSMS谱图

CNW MCX小柱应用于猪肉中磺胺类药物检测的回收率测试数据