从本质上讲，样品制备是将原始的复杂样品转化为适合仪器分析的干净、简单溶液的一系列步骤。 这个过程可以说是任何化学分析中最关键的阶段。最常见的步骤包括代表性取样、均质化、从样品基质中提取目标分析物、净化以去除干扰物，最后是浓缩或稀释以适应仪器的检测范围。
样品制备的最终目标不仅仅是处理样品，而是确保最终测量结果真实、准确且可重现地反映您打算测量的化合物。不良的样品制备是分析化学中错误的主要来源，即使是最先进的仪器分析也会因此失效。
基本目标：从原始样品到可测分析物
原始样品——无论是土壤、血液、水还是食品——都是极其复杂的混合物。这些混合物，被称为样品基质，包含数千种化合物，它们可能会干扰仪器检测您感兴趣的特定化合物（即分析物）的能力。
样品制备是连接复杂原始样品和仪器所需清洁溶液的桥梁。其目的是将分析物从基质中分离出来，去除干扰物质，并将其浓度调整到最佳测量水平。
制备流程的分步分解
虽然具体程序因样品和分析技术而异，但其基本原理遵循逻辑上的进展。
步骤1：代表性取样
这是最关键的一步。如果最初采集的样品不能准确代表整个批次、区域或患者，那么再细致的实验室工作也无法纠正这个错误。
目标是获得一个小的、易于管理的样品，其成分与大得多的源材料相同。这可能涉及从多个位置采集样品并将其合并（复合），或使用特定的统计协议。
步骤2：均质化
大多数原始样品并非均匀。土壤样品有鹅卵石和有机物；组织样品有不同的细胞类型。
均质化是通过研磨、混合或搅拌使样品均匀的过程。这确保了用于分析的任何小份样品（或等分试样）真正代表您采集的整个样品。
步骤3：提取（释放分析物）
提取是将分析物从固体或液体样品基质中分离出来的过程。技术的选择取决于分析物和基质的物理和化学性质。
常用方法包括：
- 液-液萃取 (LLE)： 使用优先溶解分析物而非基质组分的溶剂。
- 固相萃取 (SPE)： 将液体样品通过固体吸附剂，吸附剂保留分析物或干扰物。
- 索氏萃取： 用加热的溶剂连续洗涤固体样品以提取分析物。
步骤4：净化和纯化
提取很少是完美的；它通常会从基质中提取出其他可能干扰分析的化合物。净化步骤旨在去除这些干扰物。
此阶段进一步纯化您的样品提取物。技术可以简单到像过滤以去除颗粒，也可以复杂到使用第二个不同的SPE柱来选择性去除不需要的化合物。
步骤5：浓缩或稀释
分析仪器有最佳的检测浓度范围。
如果您的分析物含量非常低（痕量分析），您将需要浓缩样品。这通常通过蒸发溶剂来完成，通常使用温和的氮气流。
如果分析物浓度非常高，您必须用纯溶剂进行精确稀释，使其进入仪器的线性范围，并避免检测器饱和。
步骤6：衍生化（如有必要）
有些分析物以其天然形式难以检测。它们可能不够挥发，不适合气相色谱 (GC)，或者缺乏紫外或荧光检测器可见的特征。
衍生化是一种化学反应，将分析物转化为更“仪器友好”的形式，使其更易挥发、热稳定或可检测。
理解权衡：“垃圾进，垃圾出”原则
样品制备流程中增加的每一步都可能引入潜在的错误来源。一个成功的方案通常是纯度和回收率之间的折衷。
分析物损失的风险
每次转移、过滤或提取步骤都存在损失部分目标分析物的风险。一个10步的程序，如果每一步都损失5%的分析物，最终回收率仅为60%。如果能满足分析要求，更简单的方法通常更好。
污染的危险
反之，每一步都有可能引入污染。这可能来自不纯的溶剂、脏玻璃器皿、移液器吸头，甚至是实验室环境。污染会导致结果虚高或数据中出现干扰峰。
时间成本与数据质量
样品制备通常是分析中最耗时、最劳动密集的部分。在快速、简单的方法（例如“稀释直打”）和更复杂、多步骤的方案（可产生更干净的数据）之间存在持续的权衡。正确的选择完全取决于您的分析目标。
选择正确的制备策略
您的样品制备策略应与您的分析目标直接对齐。
- 如果您的主要重点是高通量筛选： 优先考虑速度和自动化，接受可能较低的数据质量。诸如“稀释直打”或简单的蛋白质沉淀等技术通常就足够了。
- 如果您的主要重点是痕量级定量： 强调稳健的净化和浓缩步骤，以去除基质干扰并将分析物带入仪器的最佳检测范围。
- 如果您的主要重点是识别未知化合物： 尽可能使用最温和的方法，以避免改变分析物，并尽量减少步骤以降低引入过程本身产生的假象的风险。
投入时间开发和验证一个稳健的样品制备方案是获得可靠和可辩护分析结果的最重要一步。
总结表：
| 步骤 | 关键行动 | 主要目标 |
|---|---|---|
| 1. 代表性取样 | 采集源材料的真实子集 | 确保样品准确反映整个批次或来源 |
| 2. 均质化 | 研磨、混合或搅拌样品 | 创建均匀混合物以进行一致分析 |
| 3. 提取 | 使用溶剂或吸附剂分离分析物 | 将目标化合物从样品基质中分离出来 |
| 4. 净化/纯化 | 去除干扰物质（例如，过滤、SPE） | 消除可能影响结果的污染物 |
| 5. 浓缩/稀释 | 调整分析物水平（蒸发或稀释） | 使样品落在仪器的检测范围内 |
| 6. 衍生化（可选） | 对分析物进行化学修饰 | 增强特定仪器（例如，GC、HPLC）的可检测性 |
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