Technischer Tipp zur Probenvorbereitung
Niveau: Grundlagen
Betrachtungen im Umgang mit festen Proben und SPE
Die Festphasenextraktion wird routinemäßig als Probenvorbereitungstechnik vor der HPLC- und GC-Analyse gewählt. Sie bietet:

• Aufreinigung;
• Voranreicherung des Analyten;
• Wechsel des Lösungsmittels.

Dies funktioniert gut für alle homogenen flüssigen Proben, aber eine feste Probe kann natürlich nicht direkt in ein SPE-Kartusche gegeben werden. Im Folgenden wird untersucht, wie feste Proben vor der SPE am besten zu behandeln sind.

Die erste Stufe der Probenvorbehandlung besteht in der Homogenisierung der festen Probe mit einem geeigneten Lösungsmittel. Das zu diesem Zweck ausgewählte Lösungsmittel muss:

• den Analyten wirksam auflösen.
• die Probenmatrix wirksam auflösen, obwohl dies nicht notwendig ist, wenn die Probe gut mit dem Lösungsmittel vermischt ist.
• Im Idealfall ein schwaches Lösungsmittel sein, wenn es auf das SPE-Sorbens kommt. Dies ist unter Umständen nicht möglich, und es kann erforderlich sein, die Probe vor dem Aufgeben auf die SPE-Kartusche einzudampfen und zu rekonstituieren.

Nachdem eine Suspension der Probe in einem geeigneten Lösungsmittel hergestellt wurde, sollte die Probe zur gründlichen Durchmischung gevortext und anschließend zentrifugiert werden, um die unlöslichen Bestandteile der Matrix zu pelletieren. Das Lösungsmittel sollte dann für die weitere Behandlung entfernt werden.

An diesem Punkt muss der SPE-Mechanismus ausgewählt werden:
Reversed Phase SPE Methode
Mechanismus Schwaches Lösungsmittel Starkes Lösungsmittel
Umgekehrphase Wasser/Puffer Acetonitril/Methanol (am stärksten Hexan)
Normalphase Hexan/Heptan Mittelpolare organische Lösungsmittel wie DCM, MTBE, IPA (am stärksten ist Wasser))
Ionenaustausch Wässriger Puffer mit einem pH-Wert, der die Ionenaustauschwechselwirkungen zwischen Analyt und SPE-Sorbens fördert Organisches Lösungsmittel, typischerweise Methanol mit einem pH-Wert, der die Ionenaustauschwechselwirkungen unterbricht.

An diesem Punkt müssen sowohl die Eigenschaften des Analyten als auch des Probenlösungsmittels berücksichtigt werden. Umkehrphasenextraktionen sind für mäßig polare bis mäßig hydrophobe Analyten wirksam, aber nur, wenn sie in einem schwachen Lösungsmittel wie Wasser gelöst sind. Ist die Probe in einem mittelpolaren Lösungsmittel gelöst, muss die Probe entweder verdünnt oder alternativ eingedampft und rekonstituiert werden. Das Gleiche gilt für die Normalphase, bei der die Proben in Hexan/Heptan gelöst werden müssen, damit die Analyten beim Beladen der Probe in das SPE-Kartusche erfolgreich zurückgehalten werden.

Die folgenden Beispiele sollen dieses Konzept verdeutlichen.

1) Die Extraktion von PCBs aus dem Boden.
PCBs sind hydrophob und lösen sich leicht in einem unpolaren Lösungsmittel auf. Der Boden kann getrocknet, gewogen und dann mit Hexan (oder Heptan) extrahiert werden. Nach gründlichem Mischen und Zentrifugieren kann die resultierende Lösung direkt auf ein konditioniertes Silika-SPE-Kartusch aufgetragen werden, so dass eine Normalphasenextraktion durchgeführt werden kann.

2)  Tylosin aus Fleisch.
Tylosin ist ein Antibiotikum mit einem log P von 1,0. Die Extraktion aus Fleisch mit einer Mischung aus Acetonitril und Wasser (80:20) bricht alle hydrophoben Wechselwirkungen auf und setzt das Tylosin frei. Nach der Zentrifugation muss die resultierende flüssige Probe vor der Umkehrphasenextraktion weiter mit Wasser verdünnt werden, um die Lösungsmittelstärke zu verringern.


3) Enilconazol aus Orangen.
Enilconazol ist ein in der Landwirtschaft weit verbreitetes Fungizid, das häufig bei Zitrusfrüchten eingesetzt wird. Es kann leicht mit Acetonitril aus Orangen extrahiert werden. Da Enilconazol basisch ist, fördert die Zugabe von HCl zum Acetonitril-Extrakt die Protonierung des Analyten, so dass er direkt auf einem starken Kationenaustausch-SPE-Material zurückgehalten werden kann. Dies vereinfacht den Extraktionsprozess erheblich, da keine Verdünnung der Probe erforderlich ist (im Gegensatz zur Umkehrphasen- oder Normalphasenextraktion, bei der 100 % Acetonitril dazu führen würde, dass der Analyt während der Beladung nicht zurückgehalten wird).



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