การสกัดสาร (Extraction)

          เป็นการแยกสารออกจากกันด้วยวิธีการต่างๆ มีวัตถุประสงค์เพื่อลดตัวรบกวนออกจากสารที่สนใจ ช่วยให้การวิเคราะห์หรือใช้ประโยชน์สารที่สนใจทำได้ง่ายมากยิ่งขึ้น หากใช้เกณฑ์การแบ่งโดยใช้สถานะของตัวทำละลายเป็นหลักจะสามารถแบ่งเทคนิคการสกัดออกเป็น 2 เทคนิคด้วยกัน ได้แก่

 Liquid phase Extraction การสกัดโดยใช้ตัวทำละลายที่อยู่ในสถานะของเหลวเพื่อสกัดสารที่สนใจจากตัวอย่างของเหลว หรือของแข็ง เช่นเทคนิค Liquid-Liquid Extraction (LLE) เทคนิค Soxhlet Extraction และเทคนิค Accelerated Solvent   Extraction (ASE) เป็นต้น

Solid phase Extraction การสกัดโดยอนุภาคของแข็งที่มีความสามารถในการดูดซับสารที่สนใจ หรือ ตัวรบกวนออกจากตัวอย่างของเหลว หรือ แก๊ส เช่น เทคนิค Solid-Phase Extraction (SPE) และเทคนิค Solid-Phase Micro Extraction (SPME) เป็นต้น

รูปที่ 1 แสดงส่วนประกอบของ SPME

สำหรับเทคนิค SPME ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในการสกัดสารเพื่อวิเคราะห์ร่วมกับเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี (Gas Chromatography; GC) โดยสามารถใช้ได้กับตัวอย่างที่เป็นของเหลว และ ของแข็ง แบ่งการสกัดเป็นสองแบบคือ

1. สกัดโดยจุ่มลงตัวอย่างโดยตรง (Direct immersion technique) เหมาะสำหรับตัวอย่างที่เป็นของเหลว
2. สกัดแบบเฮดสเปซ (Headspace) เหมาะกับตัวอย่างที่เป็นของแข็ง หรือ ตัวอย่างที่สามารถใช้ความร้อนแยกสารที่สนใจออกจากตัวรบกวนได้

ข้อดีของเทคนิค SPME คือเป็นเทคนิคที่ช่วยลดขั้นตอนการเตรียมตัวอย่าง ไม่ใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในการสกัด      และปลอดภัยต่อผู้ใช้งาน แต่เทคนิค SPME มีข้อจำกัดเรื่องความคงทน เนื่องจากตัวดูดซับที่ใช้ถูกเคลือบบนไฟเบอร์ (Fiber) ที่มีขนาดเล็กจึงง่ายต่อการหักและเสียหาย ทำให้มีการพัฒนาต่อยอดเทคนิคนี้ขึ้นมาเพื่อให้สามารถใช้งานได้คงทนและเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดให้ดียิ่งขึ้น

รูปที่ 2 แสดงส่วนประกอบของ HiSorb™ probes

          เทคนิค HiSorb™ sorptive extraction เป็นเทคนิคการสกัดด้วยตัวทำละลายที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อเพิ่มขีดความสามารถในการสกัด โดยตัวดูดซับจะเคลือบอยู่บน HiSorb™ probes ที่มีความแข็งแรง และปริมาณของตัวดูดซับที่ใช้มีปริมาณมากกว่าเทคนิค SPME จึงทำให้สามารถใช้งานได้คงทนยาวนานกว่าและให้ประสิทธิภาพการวิเคราะห์ที่ดีกว่า SPME

สำหรับชนิดของตัวดูดซับที่ใช้กับ HiSorb™ probes มีให้เลือกใช้งานหลายชนิด ได้แก่ PDMS, PDMS/CWR, PDMS/DVB และ DVB/CWR/PDMS ทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการสกัดสารในตัวอย่างได้หลากหลาย เช่น การสกัดสารอินทรีย์ระเหยได้ (Volatile Organic Compounds; VOCs) ในตัวอย่างอาหารและเครื่องดื่ม การสกัดเพื่อวิเคราะห์กลิ่นไม่พึงประสงค์ในน้ำดื่ม การวิเคราะห์สารให้กลิ่นหอมในผลิตภัณฑ์อุปโภคต่างๆ และการวิเคราะห์สาร VOCs จากสารคัดหลั่งในร่างกาย เป็นต้น

รูปที่ 3 แสดงการสกัดด้วย HiSorb™ probes

ขั้นตอนการสกัดด้วยเทคนิค  HiSorb™  ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน ได้แก่

1. Extraction ขั้นตอนการสกัดสามารถเลือกใช้ได้ทั้งแบบจุ่มลงตัวอย่างโดยตรง (สำหรับตัวอย่างของเหลว) และแบบเฮดสเปซ (สำหรับตัวอย่างของแข็ง)
2. Wash สำหรับการสกัดแบบจุ่มลงตัวอย่างโดยตรง
3. Desorption การชะสารที่สนใจออกจากตัวดูดซับเข้าสู่ Focusing trap ที่มีตัวดูดซับและให้ความเย็นร่วมด้วย
4. Injection ชะสารที่สนใจจาก Focusing Trap ด้วยการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วเข้าสู่เครื่อง GC

รูปที่ 4 แสดงขั้นตอนการทำงานของเทคนิค HiSorb™ 

          สำหรับขั้นตอนการ Desorption หากเป็นการชะโดยตรงที่ส่วนฉีดสารของเครื่อง GC จะพบว่าลักษณะของพีก (Peak) ที่ปรากฏในโครมาโทแกรม (Chromatogram) มีลักษณะ Tailing และอาจจะพบตัวรบกวนจากน้ำที่ใช้ในขั้นตอนการล้างได้ ดังนั้นเทคนิค  HiSorb™  จึงเลือกใช้การชะตัวอย่างผ่าน Focusing Trap เพื่อช่วยในการลดตัวรบกวนจากน้ำและช่วยเพิ่มความเข้มข้นของสารที่สนใจ โดยสามารถเลือกชะตัวอย่างได้จากหลาย Prob เข้าสู่ Focusing Trap เดียวกัน ก่อนที่จะวิเคราะห์ช่วยเพิ่มความไว (Sensitivity) ในการวิเคราะห์ส่งให้มี Detection Limit ต่ำ และการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อชะสารที่สนใจออกจาก Focusing Trap ก็จะทำให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ดียิ่งขึ้น ลดการ Tailing ของ พีกลง ทำให้ง่ายต่อการวิเคราะห์และประมวลผลอีกด้วย

สรุปข้อดีของเทคนิค HiSorb™

1. สามารถสกัดได้ทั้งแบบจุ่มตรงหรือแบบเฮดสเปซ
2. มี Detection Limit ต่ำกว่าเทคนิค SPME
3. ทนทาน แข็งแรงกว่า SPME fiber
4. เลือกใช้งานแบบ Fully-automated ได้

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

Centri® Automated Extraction and Enrichment

          เครื่องสกัดสาร VOCs หรือ SVOCs แบบอัตโนมัติ รองรับการเชื่อมต่อกับ GC ทุกยี่ห้อ สามารถสกัดสาร VOCs หรือ SVOCs ในตัวอย่างของแข็ง หรือ ของเหลว เช่น ตัวอย่างอาหาร เครื่องดื่ม ดิน บรรจุภัณฑ์ หรือ วัสดุต่างๆ เป็นต้น  อีกทั้งสามารถวิเคราะห์ตัวอย่างอากาศผ่านการเก็บตัวอย่างด้วยหลอดเก็บตัวอย่างได้

          Centri® เป็นเครื่องที่มีระบบการเตรียมตัวอย่างโดยการใช้ความร้อนเพื่อสกัดสาร VOCs หรือ SVOCs โดยรวมเป็นเทคนิคที่ปราศจากการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ในการสกัด ช่วยลดของเสียจากห้องปฏิบัติการและเพิ่มความปลอดภัยต่อผู้ใช้งาน อีกทั้งยังทำงานร่วมกันกับ Focusing Trap ที่บรรจุตัวดูดซับที่ให้ความเย็นด้วยระบบไฟฟ้าช่วยเพิ่มความเข้มข้น (Pre-concentration) ก่อนฉีดสารเข้าสู่ GC ทำให้มีความไวสูงขึ้นเมื่อเทียบกับเทคนิคโดยทั่วไป เครื่อง Centri® สามารถทำงานอัตโนมัติเพื่อสกัดสารVOCs หรือ SVOCs ด้วยเทคนิคต่างๆ ดังนี้

     -Headspace and Headspace–trap

     -HiSorb™ high-capacity sorptive extraction

     -SPME and SPME–trap

     -Thermal desorption