来源:固相萃取回收率低填料活化(DNA Lab Space 实验教程)| 编译:DNA Lab Space
做SPE的人都有过这种经历:方法照文献抄的,柱子是原装的,标准品新鲜配的,结果回收率一跑只有55%,平行样还飘。别急着怀疑仪器,八成问题出在柱子本身——填料没活化好。这篇教程按上柱流程拆成五个模块,从低级错误到疑难杂症逐层排查,每一步都给出判断依据、验证动作和具体参数,你照着做就能把回收率拉回85%以上。
第一步:先花5分钟排掉这几个低级错误
新手栽跟头,往往不是方法错,是动作糙。下面4条,中一条就够你忙半天。
1. 甲醇润柱后让柱子干掉。 抽真空把甲醇抽过筛板、填料变白,C18链直接塌陷。解决:润柱后立刻续水平衡,液面永远不低于筛板。
2. 活化体积抠门。 100 mg的柱子只过0.5 mL甲醇。解决:按填料量给,100 mg柱用甲醇1 mL、水平衡1 mL,500 mg柱翻倍。
3. 样品溶剂太"强"。 用含20%乙腈的溶液上C18柱,目标物直接穿柱。解决:稀释到有机相≤5%,再上样。
4. 全程靠重力自然滴。 流速忽快忽慢,柱床被冲乱。解决:接真空歧管控在-5 kPa左右,或者用正压,稳定在1 mL/min。

第二步:按流程分模块系统排查
回收率低不是单一原因,得把柱子拆成"活化—上样—淋洗—干燥—洗脱"五段,逐段看目标物漏在哪一段。做法很简单:每段流出液都单独收集,进一针,看目标物出现在不该出现的地方。下面按段说。
1. 活化与平衡:填料没润湿
现象:上样流出液里目标物占比超过30%,回收率常年在40%上下。
原理:C18、HLB这类反相填料表面是疏水长链,出厂干燥状态下链是蜷缩的。纯水根本润不进去,水只是从颗粒缝隙里"绕"过去,目标物没有分配位点可结合。甲醇、乙腈这类有机溶剂先把链撑开,水再把柱子里的有机相置换掉,填料才真正"开门营业"。
解决步骤:甲醇1 mL过柱,流速1 mL/min,约1滴/秒,别抽干;紧接着水平衡1 mL,同样速度;平衡完的柱子不能放超过10分钟,放久了填料又干。
验证方法:用0.1%亚甲蓝水溶液1 mL过柱,正常活化的C18柱颜色均匀、无白斑;有白斑说明润湿不完全,重新活化。
2. 上样:pH和溶剂强度没对上
现象:上样流出液里有明显目标峰。
原理:反相保留靠目标物呈中性分子态。酸性化合物(pKa 4左右)在pH 7的水里解离成离子,根本不保留;碱性化合物在酸性条件下同理。样品溶剂里有机相超过5%,洗脱强度就接近淋洗液,目标物跟着穿柱。
解决步骤:酸性化合物把样品调至pH 2–3,碱性化合物调至pH 8–9(用C18时);用MCX柱则反过来,上样液调到0.1%甲酸、pH<2,让碱性物带正电被阳离子交换位点抓住。 solvent强度不够就用0.1%甲酸水或20 mM磷酸盐缓冲液稀释5倍再上。
验证方法:收集全部上样流出液,氮吹浓缩后进样,目标物峰面积应低于总量的5%。
3. 淋洗:洗得太狠
现象:淋洗液里目标物超过5%,回收率偏低但上样流出液干净。
原理:淋洗的目的是冲走基质,但甲醇比例超过10%就开始和目标物抢位点。100 mg柱淋洗体积超过2 mL,保留弱的化合物也会被拖走。
解决步骤:C18柱用5%甲醇水(或5%乙腈水)1 mL淋洗,一次即可;MCX柱用0.1%甲酸水1 mL,别加有机相。淋洗靠真空慢抽,30秒抽完。
验证方法:淋洗液单独收集进样,目标物占比<5%算合格;超标就把甲醇比例降到2%。
4. 干燥:水没抽干净
现象:洗脱液浑浊、分层,或者回收率忽高忽低。
原理:C18和HLB柱床残留的水会把洗脱液里的甲醇稀释,实际洗脱强度掉一档;离子交换柱(MCX/MAX)残水还会导致洗脱液pH变化,目标物解离不出来。
解决步骤:淋洗后真空抽5–10分钟,-5 kPa,室温;离子交换柱可延长到15分钟。别用高温烘,40°C以上某些聚合物填料会变形。
验证方法:抽完对着光看柱床,呈均匀粉末状、无镜面反光即可。
5. 洗脱:体积和次数不够
现象:第一次洗脱只回收60%,第二次洗脱还能检出30%。
原理:洗脱是分配平衡过程,1 mL甲醇一次过柱,只有部分目标物被带出;分两次、每次0.5 mL,总回收率能差15个百分点以上。
解决步骤:甲醇或乙腈1 mL,分两次各0.5 mL;每次加液后浸泡30秒再抽,流速压到0.5 mL/min。碱性化合物用含0.5%氨水的甲醇,酸性化合物用含0.5%甲酸的甲醇。
验证方法:洗脱液分两管收集,第二管目标物应低于总量10%;高于这个数说明该换更强溶剂或加体积。

第三步:进阶疑难,看看你踩的是哪一种
情况一:柱床干裂、出现沟流。 真空抽得太狠(低于-20 kPa)或上样流速超过2 mL/min,填料被冲出一条通道,液体走捷径,一半填料根本没接触样品。判断方法:回收率低且平行样差异大(RSD>15%)。解决:弃用该柱,重新装柱或换预装柱;后续全程控流速在1 mL/min以内,真空不超过-5 kPa。
情况二:硅胶基质柱回收率随批次漂。 碱性化合物在C18硅胶柱上会和残余硅醇基发生次级作用,怎么洗都有10–20%下不来。解决:洗脱液里加0.1%三乙胺封端,或者直接换聚合物基质的HLB柱。验证:同一批样品上两种柱子对比,差异>10%就换柱。
情况三:基质效应伪装成回收率低。 实际回收率90%,但基质抑制让峰面积掉了40%。判断方法:做基质加标(空白基质加标准品)和纯溶剂标准曲线对比,斜率差>15%就是基质效应。解决:改内标法,用同位素内标校正;或增加淋洗强度、上样前做蛋白沉淀。
避坑总结:3条结论 + 2个好习惯
1. 活化体积按填料量算,100 mg柱甲醇1 mL打底,润完立刻续水,液面不见底。
2. 上样前必调pH和有机相比例,酸性调pH 2–3、碱性调pH 8–9,有机相压到5%以下。
3. 洗脱分两次、每次0.5 mL、浸泡30秒,比一次1 mL快抽多回收10–15%。
日常两个好习惯:每批新柱子先做一次空白加标验证回收率,记录批号;每段流出液都留样,出问题直接定位,不用重做整批。
需要配套工具?
SPE做完往往接LC-MS/MS定量,标准品从哪来?重组蛋白表达是最常见路径。做表达构建时,引物设计可以用站内工具先跑一遍,避免错配;序列拿到后做密码子优化,提高可溶性表达比例;表达出来条带在包涵体里,再用蛋白可溶性优化工具调标签和促溶条件。三步串起来,标准品和阳性对照就不愁了。