固相萃取柱（SPE 柱）是實驗室樣品前處理的核心工具，廣泛用於食品、環境、醫藥等領域的樣品純化與富集，能有效去除雜質、提高後續檢測準確性。很多新手在操作時容易因步驟不當導致回收率低、純度差，本文結合實用需求，詳細拆解固相萃取柱的操作流程、關鍵要點及問題解決方案，幫你快速掌握正確用法。

一、固相萃取柱操作前必做：3 步準備工作

操作前的準備直接影響實驗結果，需重點確認耗材、溶劑和工具的適配性，避免後續失誤：

1. 選對固相萃取柱：根據目標物性質定類型

不同機理的 SPE 柱適用於不同極性、電荷的目標物，選錯柱子會直接導致萃取失敗，常見類型及適用場景需精準匹配：

反相柱（如 C18、C8）：通過疏水作用保留非極性 / 弱極性物質（如農藥殘留、多環芳烴），典型用於環境水樣中有機汙染物富集、食品中獸藥殘留檢測；

正相柱（如矽膠、Florisil）：通過極性作用保留極性物質（如維生素、酚類），典型用於油脂樣品中極性雜質去除、農產品中除草劑純化；

離子交換柱（如 SCX、SAX）：通過離子作用保留帶電物質（如氨基酸、生物堿、有機酸），典型用於生物樣本（血清、尿液）中藥物代謝物提取、食品中添加劑分離；

親和柱（如免疫親和柱）：通過特異性結合保留特定目標物（如黃曲黴毒素、抗生素），典型用於食品中痕量毒素檢測、醫藥中雜質精準去除。

同時需確認柱容量（如 100mg/3mL、500mg/6mL），樣品中目標物總量需≤柱容量（通常 100mg 填料可吸附 1-10mg 目標物），避免過載導致萃取失效。

2. 配好溶劑：4 類溶劑功能不同，純度要達標

溶劑需根據 SPE 柱類型選擇，且必須為色譜純或分析純（避免雜質幹擾檢測），具體用途需明確區分：

活化溶劑：核心作用是去除柱內雜質（如生產殘留的填料碎屑、防腐劑）、活化填料活性位點。反相柱常用 “強溶劑（甲醇）+ 弱溶劑（超純水）” 組合；正相柱常用正己烷、乙酸乙酯；離子交換柱常用含一定離子強度的緩衝液（如 0.1mol/L 鹽酸）；

上樣溶劑：用於溶解或稀釋樣品，極性需與活化後填料一致，避免目標物提前洗脫。反相柱上樣溶劑含水量需≥80%；離子交換柱需根據目標物電荷調節樣品 pH（如酸性目標物調至 pH=2，增強與陽離子填料的結合力）；

淋洗溶劑：僅洗脫與填料弱結合的雜質，極性介於活化溶劑與洗脫溶劑之間。反相柱常用 5%-10% 甲醇水溶液；正相柱常用 10%-20% 乙酸乙酯 - 正己烷混合液；

洗脫溶劑：需將目標物從填料上完全洗脫，極性需滿足 “反相柱用強極性溶劑（如純甲醇、乙腈），正相柱用弱極性溶劑（如甲醇、乙醇）”；離子交換柱常用高濃度鹽溶液（如 1mol/L 氯化鈉）或酸堿溶液。

3. 備齊工具：這些設備不能少

核心設備：固相萃取裝置（負壓 manifold，用於控製溶劑流速）、真空泵（需將負壓穩定在 0.02-0.05MPa，避免壓力過高或過低影響萃取）；

輔助工具：移液槍（1mL/10mL/50mL 規格，用於精準量取溶劑和樣品）、0.22μm/0.45μm 濾膜（過濾樣品中的懸浮顆粒或沉澱，防止堵塞填料）、離心管（用於樣品預處理，如離心除雜）、收集管（需匹配後續分析儀器，如 10mL 離心管、2mL 色譜進樣瓶）。

二、固相萃取柱核心操作：2 種機理，步驟不同（附操作要點）

固相萃取的核心是 “選擇性吸附與解吸”，根據保留目標物或保留雜質的不同，操作步驟分為 “四步法” 和 “三步法”，是新手易混淆的部分，需重點區分並嚴格執行：

（一）機理 1：填料保留目標物（常用，如富集農藥殘留）

適用於目標物含量低、需富集，或樣品中雜質較多需純化的場景（如環境水樣中農藥殘留檢測、醫藥樣品中微量成分提取），操作分 4 步，每步要點直接影響目標物回收率：

1. 活化：關鍵是 “不讓填料幹化”

操作流程：① 用 3-5 倍柱體積（BV，如 3mL 規格柱子加 9-15mL 溶劑）的強溶劑，以 1-2 滴 / 秒的流速緩慢推過填料；② 換用 3-5 倍柱體積的弱溶劑，繼續緩慢衝洗，平衡填料至與上樣溶劑極性一致；

核心目的：去除柱內雜質，打開填料的活性吸附位點，為後續目標物吸附做準備；

必看注意：活化後必須保持填料層被溶劑覆蓋（液麵高於填料 1-2mm），一旦填料幹涸出現裂縫，吸附能力會驟降，需重新活化。

2. 上樣：流速不能快，避免 “穿透”

操作流程：① 將預處理後的樣品（已過濾除雜、調節 pH）用移液槍緩慢加入柱中；② 若樣品體積較大（如 100mL 水樣），可打開真空泵，通過負壓控製流速≤5mL/min；

核心目的：讓目標物與填料充分接觸，被填料選擇性吸附在表麵；

必看注意：① 流速不可過快（＞5mL/min 會導致目標物 “來不及吸附”，直接隨樣品流出，即 “穿透”，大幅降低回收率）；② 若樣品渾濁或含沉澱，必須先過 0.45μm 濾膜，否則會堵塞填料孔隙，導致後續流速極慢甚至無法推進。

3. 淋洗：隻除雜質，不丟目標物

操作流程：① 加入 3-5 倍柱體積的淋洗溶劑，以 1-2 滴 / 秒的流速緩慢衝洗；② 淋洗結束後，打開真空泵抽 10-15 秒，抽幹柱內殘留的淋洗液；

核心目的：洗脫與填料弱結合的雜質（如食品樣品中的色素、生物樣品中的蛋白質），同時保留目標物；

必看注意：淋洗溶劑強度需通過預實驗確定（可先測試 3%、5%、10% 甲醇水溶液等梯度濃度），強度過高會導致目標物被一同洗脫，強度過低則無法有效去除雜質；抽幹時不可過度，避免填料幹涸。

4. 洗脫：確保目標物 “全出來”

操作流程：① 加入 1-3 倍柱體積的洗脫溶劑，讓溶劑充分浸潤填料，可浸泡 1-2 分鍾（增強目標物與填料的解吸效果）；② 以 1-2 滴 / 秒的流速緩慢推過填料，用幹淨的收集管收集洗脫液；③ 為提高回收率，可重複洗脫 1 次（換用新的洗脫溶劑），合並兩次收集的洗脫液；

核心目的：將吸附在填料上的目標物完全洗脫，用於後續檢測（如 HPLC、GC）；

必看注意：洗脫溶劑體積需控製在 1-5mL，避免體積過大導致後續濃縮（如氮吹）耗時過長；若目標物易揮發或氧化，收集後需立即濃縮或加入穩定劑（如加 0.1% 甲酸防止降解）。

（二）機理 2：填料保留雜質（如去除食品色素）

適用於目標物含量高、雜質少，需快速收集目標物的場景（如食品中果糖、葡萄糖的純化，農產品中水溶性維生素的提取），操作僅 3 步，核心是 “及時收集目標物流出液”：

1. 活化：與 “保留目標物” 機理一致

用對應溶劑預處理填料（如正相柱用乙酸乙酯活化），平衡柱體極性，全程確保填料不幹涸，避免影響雜質吸附效果。

2. 上樣：從加樣品開始，就收集流出液

操作流程：將樣品溶液緩慢加入柱中，從樣品第一次接觸填料開始，立即將收集管接在柱出口，以 1-2 滴 / 秒的流速控製樣品流出，此時目標物隨溶液穿出柱子，雜質被填料吸附；

核心目的：快速分離目標物與雜質，避免目標物在柱內滯留導致損失；

必看注意：不可等樣品全上完再收集，否則部分目標物會被填料短暫吸附，導致回收率降低。

3. 洗脫（收集）：確保目標物 “全洗出”

操作流程：上樣結束後，繼續用 3-5 倍柱體積的淋洗溶劑（與上樣溶劑極性一致，如純水）衝洗柱子，收集所有流出液（包括上樣時的流出液），合並後用於後續分析；

核心目的：將柱內殘留的目標物完全衝出，避免因目標物滯留導致的損失。

三、新手必知：5 個常見問題 + 解決方案（附回收率低原因）

很多人操作後會遇到 “回收率低”“純度差”“柱子堵塞” 等問題，其實多是細節把控不當導致，對應解決方案如下：

1. 回收率低（＜70%）

核心原因：① 填料活化後幹涸，活性位點失效；② 上樣流速過快，目標物未吸附就 “穿透”；③ 洗脫溶劑強度不足，目標物未完全解吸；④ 柱容量過載，目標物無法被完全吸附；

解決方案：① 活化後始終保持液麵覆蓋填料，若幹涸需重新活化；② 降低上樣流速至≤5mL/min，或采用重力上樣（不用負壓）；③ 提高洗脫溶劑強度（如反相柱可改用甲醇 + 乙腈混合液），或增加洗脫體積、延長浸泡時間；④ 減少樣品上樣量，或更換更大容量的 SPE 柱（如從 100mg/3mL 換為 500mg/6mL）。

2. 洗脫液純度差（雜質多）

核心原因：① 淋洗溶劑強度不夠，與填料弱結合的雜質未被洗脫；② 樣品預處理不充分，含大量色素、懸浮顆粒等幹擾物；

解決方案：① 適當提高淋洗溶劑強度（如反相柱可將甲醇濃度從 5% 提升至 10%），或增加淋洗體積；② 上樣前用 0.22μm 濾膜過濾樣品，或先通過液液萃取（如用乙酸乙酯萃取）預處理，提前去除部分雜質。

3. 柱子堵塞，流速極慢

核心原因：① 樣品中含大量懸浮顆粒或沉澱，堵塞填料孔隙；② 真空泵負壓過大，導致填料被壓實；

解決方案：① 樣品先離心（5000rpm，5 分鍾）取上清液，或用 0.45μm 濾膜過濾後再上樣；② 將真空泵負壓降至 0.02-0.03MPa，避免填料壓實（壓實後不可逆，需更換新柱）。

4. 平行實驗結果差異大

核心原因：① 各次操作中溶劑流速不一致；② 溶劑體積添加錯誤（如活化僅用 2 倍柱體積，未達 3-5 倍要求）；③ 淋洗、洗脫階段的浸泡時間不統一；

解決方案：① 用固相萃取裝置的負壓閥精準控速，或用移液槍勻速推注溶劑；② 嚴格按 “3-5 倍柱體積” 用量，用刻度管或移液槍精準量取溶劑；③ 統一浸泡時間（如固定為 1 分鍾），避免隨意調整。

5. 目標物降解（檢測不到目標峰）

核心原因：① 樣品 pH 不適宜，導致目標物在萃取過程中降解（如酸性目標物在堿性環境中分解）；② 洗脫後放置時間過長，目標物被氧化或揮發；

解決方案：① 上樣前根據目標物性質調節樣品 pH（如酸性目標物調至 pH=2-3，堿性目標物調至 pH=8-9）；② 洗脫後立即進行濃縮、定容，或加入穩定劑（如易氧化物質可加維生素 C，易揮發物質需密封低溫保存），並盡快進行後續檢測。

四、固相萃取柱應用場景：這些領域都在用

掌握正確操作後，固相萃取柱可廣泛應用於多領域樣品前處理，常見場景如下：

食品檢測：去除蜂蜜中的色素、蛋白質雜質，富集雞肉、魚肉中的獸藥殘留，如氟喹諾酮類、磺胺類等；

環境監測：富集河流、湖泊水樣中的多氯聯苯、有機磷農藥，用螯合型 SPE 柱提取土壤中的重金屬（如鉛、鎘、汞）；

醫藥領域：從血清、尿液中提取抗生素、抗腫瘤藥物的代謝物，純化中藥提取物，如從黃芪中提取黃芪甲苷，去除多糖、鞣質等雜質；

農產品檢測：去除蔬菜（如菠菜、生菜）中的葉綠素幹擾，富集水果（如蘋果、葡萄）中的展青黴素、多菌靈等真菌毒素和農藥殘留。