固相萃取柱，英文简称SPE column或SPE cartridges，是从层析柱发展而来的一种用于样品萃取、分离和浓缩的样品前处理装置。它广泛应用于食品、农畜产品、环境样品以及生物样品中目标化合物的提取与净化。目前，该技术已成为众多国家标准（GB/T）及行业分析标准中的关键步骤。

一、固相萃取柱的工作原理

固相萃取技术的核心原理是液相色谱分离，其本质是利用目标化合物与样品基体在固定相（吸附剂）上吸附和解吸附能力的差异来实现分离纯化。一个完整的SPE操作通常包含以下四个基本步骤：

1、活化：用适当溶剂冲洗萃取柱，目的是润湿和活化吸附剂表面，创造出一个理想的样品接收环境，并去除柱内可能存在的杂质。

2、上样：将样品溶液以可控的流速通过萃取柱。在此期间，目标化合物及部分干扰物被吸附剂选择性保留。

3、清洗：使用强度较弱的溶剂冲洗萃取柱，目的是将吸附力较弱的干扰杂质洗脱下来，而目标化合物仍被牢固地保留在柱上，从而提高净化效果。

4、洗脱：使用强度较高的少量溶剂将目标化合物从吸附剂上洗脱下来并收集。此步骤实现了目标物的浓缩与纯化，便于后续仪器分析。

表1.固相萃取柱核心工作原理与步骤拆解

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二、三种常见固相萃取柱的操作方法

1. 反相固相萃取柱操作

应用范围：从极性基体（如水、尿液）中提取非极性至中等极性的目标物（如多环芳烃、农药残留）。

操作步骤：

活化：依次用3-5毫升甲醇淋洗，再用3-5毫升去离子水或缓冲液淋洗，并保持柱体湿润。

上样：使样品溶液以合适的流速均匀通过萃取柱。

清洗：用5毫升适当极性的溶剂（如纯水、缓冲液或低比例水/有机溶剂混合液）洗去杂质。

洗脱：用1-5毫升非极性溶剂（如甲醇、乙腈、乙酸乙酯）分批洗脱并收集目标物。

2. 正相固相萃取柱操作

应用范围：从非极性基体（如正己烷提取的植物油）中提取极性的目标物（如酚类、色素）。

操作步骤：

活化：用3-5毫升非极性溶剂（如正己烷）淋洗萃取柱。

上样：使样品溶液通过活化后的萃取柱。

清洗：用5毫升适当非极性的溶剂进一步清洗，去除弱保留杂质。

洗脱：用1-5毫升极性溶剂（如甲醇、丙酮、二氯甲烷）分批洗脱并收集目标物。

3. 离子交换固相萃取柱

应用范围：根据目标化合物的带电性质进行分离，广泛应用于酸性/碱性化合物、抗生素、核酸等的提取。

操作特点：其原理是基于目标物与吸附剂之间的离子静电相互作用。操作步骤需根据填料是阴离子交换还是阳离子交换而调整，通常要求样品和缓冲液在特定pH值下进行，以确保目标物和干扰物能有效电离并实现分离。

表2.三种常见 SPE 柱操作方法对比

三、固相萃取操作的注意事项

为确保实验的准确性、重现性并延长萃取柱的使用寿命，操作中需注意以下关键点：

流速控制：整个过程中，控制样品和溶剂以稳定且缓慢的流速通过萃取柱是关键。流速过快会导致吸附不充分或洗脱不完全，严重影响回收率。

避免柱床干涸：在活化和上样步骤后，务必确保萃取柱的吸附剂床层始终处于湿润状态。一旦干涸，会导致填料收缩，形成沟流，极大降低萃取效率。

溶剂兼容性：确保所有使用的溶剂与萃取柱的填料材质兼容。例如，在使用聚合物吸附柱时，需注意某些有机溶剂可能导致填料溶胀。

pH值调节：对于离子交换萃取或含有可电离基团的化合物，精确调节样品和缓冲液的pH值至关重要，它能确保目标物以正确的离子形态被吸附或洗脱。

收集容器：洗脱液应使用洁净的容器收集，避免交叉污染。对于痕量分析，建议使用经过硅烷化处理的玻璃容器以减少吸附损失。

表3.SPE 柱操作关键参数与控制标准

表4.SPE 操作常见问题、原因及解决方案​

固相萃取柱凭借其高效、可靠及易于自动化的特点，已成为现代实验室样品前处理的核心技术之一。通过理解其原理、掌握正确的操作方法并严格遵守注意事项，可以显著提高分析结果的准确度和精密度，为食品安全、环境监测和药物研发等领域提供可靠的数据支持。

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