樣品前處理對(duì)分析檢測(cè)來(lái)說(shuō)非常重要，這是因?yàn)闃悠非疤幚聿粌H耗費(fèi)整個(gè)分析過(guò)程的60%以上的時(shí)間，而且主要的分析誤差也來(lái)自樣品前處理環(huán)節(jié)。
隨著物質(zhì)分離、計(jì)算機(jī)、精密加工、機(jī)械制造、自動(dòng)化等技術(shù)的快速發(fā)展，樣品前處理技術(shù)也不斷豐富和創(chuàng)新，并呈現(xiàn)出如下趨勢(shì)：
(1)新的樣品前處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)。主要是在原有技術(shù)基礎(chǔ)上的改進(jìn)和創(chuàng)新，例如，在傳統(tǒng)溶劑提取基礎(chǔ)上，結(jié)合其他輔助技術(shù)形成的微波輔助溶劑萃取、加速(同時(shí)加熱和加壓)溶劑萃取使得從固體和半固體樣品中提取目標(biāo)組分變得更加快速和有效;源于色譜和柱層析技術(shù)的固相萃取已經(jīng)成為目前應(yīng)用最廣泛的樣品凈化技術(shù)。
(2)前處理儀器發(fā)展迅速。傳統(tǒng)的樣品前處理技術(shù)大多采用人工或以人工輔助的半自動(dòng)操作，少數(shù)自動(dòng)化前處理裝置也多為進(jìn)口產(chǎn)品，近年樣品前處理技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化和自動(dòng)化發(fā)展迅速。儀器自動(dòng)化不僅速度快，且重現(xiàn)性好。而且，樣品前處理自動(dòng)化為在線樣品前處理技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。例如，固相萃取最初基本是手工操作，一次只能處理一個(gè)樣品，接著出現(xiàn)了簡(jiǎn)易的固相萃取儀，可以多樣品同時(shí)操作，還可通過(guò)抽真空的方式調(diào)節(jié)洗脫液的流速，再后來(lái)全自動(dòng)固相萃取儀也商品化了，連同組分收集和樣品濃縮均可全自動(dòng)操作。目前國(guó)內(nèi)有不少?gòu)S商開(kāi)發(fā)出多種樣品前處理儀器。例如：北京萊伯泰科、上海屹堯、廈門睿科等廠商生產(chǎn)的全自動(dòng)固相萃取儀;上海屹堯、北京吉天、上海新儀等十多家廠商都能生產(chǎn)微波消解器;北京萊伯泰科生產(chǎn)的凝膠色譜凈化系統(tǒng);北京吉天等廠家生產(chǎn)的快速溶劑萃取儀等等。
(3)與后續(xù)測(cè)定儀器的在線聯(lián)用。一些典型的樣品前處理-測(cè)定聯(lián)用已經(jīng)作為一種固定的分析方法，并有成套專門儀器。例如：GC-MS、LC-MS、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜、裂解氣相色譜等等。還有一些樣品前處理與后續(xù)測(cè)定儀器在線聯(lián)用技術(shù)雖然暫時(shí)還沒(méi)有成熟的商品儀器，但許多儀器制造商或研究人員已經(jīng)自行組裝儀器，開(kāi)展方法研究或在部分領(lǐng)域嘗試實(shí)際應(yīng)用。例如：固相(微)萃取-色譜(或色質(zhì)聯(lián)用)在環(huán)境有機(jī)污染物、食品添加劑等樣品分析中已有很多研究報(bào)道。又如：瑞士萬(wàn)通的在線超濾(或滲析)凈化-離子色譜法就可用于在線除去食品、生物樣品中的大分子后測(cè)定樣品中的無(wú)機(jī)離子，牛奶、果汁等樣品可以直接進(jìn)樣分析其中的無(wú)機(jī)離子。
(4)儀器的小型化和微型化。樣品前處理儀器的小型化和微型化是整個(gè)分析體系小型化和微型化的需要。為滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、野外實(shí)驗(yàn)不斷增長(zhǎng)的需求，小型化、便攜式樣品前處理儀器也越來(lái)越受到關(guān)注。芯片實(shí)驗(yàn)室同樣也需要在芯片上實(shí)現(xiàn)各種樣品前處理操作，目前已經(jīng)可以在微流控芯片上進(jìn)行溶劑萃取、固相萃取、膜分離等多種樣品前處理操作。
(5)樣品前處理工作站。也稱綜合樣品前處理平臺(tái)，是將幾種前處理技術(shù)集成在一起，用來(lái)完成多項(xiàng)樣品前處理操作的綜合性前處理平臺(tái)，適合復(fù)雜樣品的前處理。例如，萊伯泰科研制的將凝膠色譜、全自動(dòng)固相萃取和自動(dòng)濃縮裝置組合在一起的前處理工作站，就適合食品、生物和醫(yī)學(xué)樣品的多項(xiàng)前處理的連續(xù)自動(dòng)操作。凝膠色譜先除去樣品基體物質(zhì)中的生物大分子，固相萃取進(jìn)一步將目標(biāo)組分從小分子混合物中分離、富集出來(lái)，自動(dòng)濃縮可以進(jìn)一步提高富集倍數(shù)。
在諸多發(fā)展趨勢(shì)中，儀器的自動(dòng)化使樣品前處理環(huán)節(jié)耗費(fèi)的時(shí)間減少，出現(xiàn)誤差的概率降低，值得特別關(guān)注。下面就樣品前處理儀器的自動(dòng)化進(jìn)展做進(jìn)一步介紹。在樣品前處理的各個(gè)環(huán)節(jié)和多種常用前處理方法中都有相應(yīng)的自動(dòng)化儀器，例如：
樣品分解：全自動(dòng)電熱消解儀，微波消解儀
溶劑萃取：加壓溶劑萃取儀、微波萃取儀、快速溶劑萃取儀
樣品過(guò)濾：自動(dòng)過(guò)濾頭取樣器
固相萃取：全自動(dòng)固相萃取儀
凝膠凈化：自動(dòng)凝膠凈化儀
定量濃縮：自動(dòng)判斷終點(diǎn)的多樣品濃縮儀
容器清洗：全自動(dòng)器皿清洗裝置
自動(dòng)樣品前處理的優(yōu)勢(shì)在于：簡(jiǎn)易靈活的軟件操作界面，先進(jìn)的流體檢測(cè)技術(shù)配合泵、閥的控制技術(shù)，可以將原本非常復(fù)雜冗長(zhǎng)的過(guò)程變得非常簡(jiǎn)單快速和易用，并且能夠減少樣品前處理本身造成的環(huán)境污染(廢液、廢氣排放)和對(duì)操作人員的化學(xué)傷害，因?yàn)榛瘜W(xué)分析中所消耗的化學(xué)試劑大部分用于樣品前處理。對(duì)于大量樣品的批量化處理，自動(dòng)化樣品前處理裝置能夠減少人工操作，使處理失誤率明顯下降，溶劑用量也能較好地控制，體現(xiàn)出其綜合的經(jīng)濟(jì)性。自動(dòng)化樣品前處理系統(tǒng)作為一類相對(duì)獨(dú)立的分析相關(guān)設(shè)備，目前已形成了可觀的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并被儀器界和學(xué)術(shù)界所關(guān)注。同時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣，包括食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、質(zhì)檢、商檢、疾控、科研等許多關(guān)鍵行業(yè)和領(lǐng)域。
現(xiàn)以萊伯泰科公司研制的幾款自動(dòng)化前處理儀器為例，簡(jiǎn)要介紹儀器的自動(dòng)化功能。
全自動(dòng)消解儀：將傳統(tǒng)的手工操作電熱消解實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不需要人工值守和不斷加強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑等危險(xiǎn)化學(xué)品，可以全自動(dòng)地將樣品處理到定容待測(cè)的狀態(tài)。這種裝置的各種功能如下圖所示。
萊伯泰科公司全自動(dòng)消解儀AutoDigiBlock S60
全自動(dòng)固相萃取儀：不僅實(shí)現(xiàn)固相萃取過(guò)程的自動(dòng)化，并且既可以使用SPE小柱，用來(lái)處理小體積樣品，又可以使用膜片式SPE盤，來(lái)處理大體積樣品，如環(huán)境水樣品。同時(shí)，多個(gè)樣品可以同時(shí)處理，以實(shí)現(xiàn)批量處理的快速性。這種裝置的主要功能如下圖所示。
萊伯泰科公司柱膜通用全自動(dòng)固相萃取儀Sepaths
全自動(dòng)平行定量濃縮：可將多個(gè)樣品同時(shí)進(jìn)行濃縮，并且自動(dòng)判斷終點(diǎn)并提示操作者，同時(shí)斷開(kāi)氮?dú)獯祾摺＿@使得大量樣品的濃縮工作翻得非常簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確可靠。
萊伯泰科公司平行濃縮儀MultiVap-8
未來(lái)，樣品前處理將更多地向綠色化學(xué)(無(wú)溶劑)、樣品微量化、裝置小型化發(fā)展。較為突出的，如固相微萃取(SPME)技術(shù)已日益成熟并成為多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)方法，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。液相微萃取(LPME)克服了傳統(tǒng)液-液萃取技術(shù)繁瑣、浪費(fèi)、污染等缺點(diǎn)，具有消耗溶劑少(僅需µL級(jí))，富集倍數(shù)大，萃取效率高，操作更簡(jiǎn)便，便于實(shí)現(xiàn)分析的自動(dòng)化等突出優(yōu)點(diǎn)，被廣泛研究和應(yīng)用，有著很大發(fā)展?jié)摿Α４送猓滦偷奈浇橘|(zhì)如石墨烯等各種納米材料、磁性介質(zhì)等也被大量用于樣品前處理，未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)后，將可能大大提高樣品前處理的效率。
