翻譯自 Homogenization and Extraction of PFAS from Solid Samples — 2023, Christopher Mitchell, Biotage
在全氟/多氟烷基化合物（Per- and Polyfluoroalkyl Substances; 簡稱 PFAS）的檢測中準確且有效的前處理步驟是確保分析品質的關鍵。目前，多數的檢測方法均以液相層析串聯質譜（Liquid Chromatograph-MS/MS）為主，具備高靈敏度與選擇性。然而 LC-MS/MS 所能分析的樣品需為液態，這對於非液態樣品如土壤、沉積物、水生生物組織等固體樣品來說，便須透過前處理方式將其轉化為適合分析的液態樣品。
「均質化和液固萃取 (Homogenization and Liquid-Solid Extraction)」技術就在這個地方扮演重要角色。接著來探討一下這個技術到底是什麼，以及如何實現這一過程。
均質化 (Homogenization）
所謂均質化是將大型、複雜、且成分不均的固體樣品，進行物理分解；使其變為具有一致性、均勻的混合樣品，且不會造成目標分析物的降解。當樣品經過合適的均質化處理後，可使分析會變得更加簡單。如果缺少充分的均質化，將導致結果無法代表整體樣品。為了解固體樣品中可能存在的變異性，下圖1顯示了在兩個樣品（罐頭鮪魚和冷凍鱈魚）在不同的部位，可檢測到不酮濃度的全氟/多氟烷基化合物。
| 分析物 | 鮪魚罐頭上部 | 鮪魚罐頭上部 | 冷凍鱈魚邊緣 | 冷凍鱈魚中間 |
|---|---|---|---|---|
| 3:3 FTCA | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.4 |
| 7:3 FTCA | – | – | – | 0.7 |
| 6:2 FTS | 1.5 | 0.3 | 0.1 | 0.3 |
| NEtFOSA | 0.1 | 0.1 | 0.06 | 0.08 |
| PFDA | – | – | – | 0.09 |
| PFDoA | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.07 |
| PFDoS | – | – | – | – |
| PFDS | – | – | – | 0.08 |
| PFNA | – | – | 0.08 | 0.09 |
| PFOS | 7 | 6 | 0.05 | 0.05 |
| PFOSA | 0.06 | 0.06 | 0.04 | 0.06 |
| PFPeA | 0.3 | 0.2 | – | – |
| PFTeDA | 0.1 | 0.1 | – | – |
| PFTrDA | – | – | 0.06 | 0.08 |
| PFUnA | 0.1 | 0.1 | 0.2 | 0.3 |
在實驗室環境中，常用的均質化技術確實非常多樣，包括珠磨機、研缽和研杵以及剪切等。雖然這些技術各有其適用性，但由於分析物的特性，防止污染將是關鍵。其中，珠磨機（Bead Mill Homogenizer）因具備自動化、高效率與較低污染風險，成為處理樣品時的理想選擇。值得注意的是，由於 PFAS 化合物容易吸附玻璃表面，容易導致分析物的損失。相較之下，陶瓷珠會比玻璃珠更合適，能降低污染與干擾風險。
由於應用的特性，應確保組織樣品在使用前儲存在聚丙烯 (Polypropylene; 簡稱PP) 管中並保持冷凍狀態，並在半解凍狀態下快速粉碎樣品，以提升均質效率且減少分析物降解。不應讓樣品在均質化過程中進行長時間磨碎，因為容器內部的碰撞會顯著提高樣品溫度，造成化合物的降解。均質過程中進行短暫的暫停或停留時間可以有助於改善這種現象，在均質化過程中保持低溫。因此，像 Biotage® Lysera 高效樣品均質機這樣的系統，就非常適合快速、有效且無污染地均質化固體樣品。
液固萃取 (Liquid Solid Extraction)
完成均質化後，下一步便是將樣品中所含的 PFAS 萃取至液相中。液固萃取（Liquid Solid Extraction; LSE）正如其名，是一項將液體溶劑導入固體樣品中，使分析物從樣品基質釋出的技術。這個過程將直接影響後續 LC-MS/MS 的分析結果。而使用均質機的好處在於，可以在樣品均質化過程中，同時進行全氟/多氟烷基化合物的萃取。不僅可省去轉移步驟，降低樣品損失與交叉污染風險，同時提升工作效率。
為了成功地從固體樣品中進行全氟/多氟烷基化合物的LSE，需要對萃取溶劑的種類及處理條件（pH值、時間）進行評估。以美國環境保護局（EPA）所發布的 EPA Method 1633 為例。
數據顯示，傳統方法（方法B）需將樣品以 0.3% NH4OH 或 0.05M KOH 的甲醇溶液進行 16 小時震盪萃取。然而在方法A 中，透過 Biotage® Lysera高效樣品均質機搭配相同的溶劑，僅需 15 分鐘便能達到類似的萃取效率。而加入醋酸改變萃取溶劑的組成，能明顯增強萃取效果，進而提升回收率。
這些數據顯示，高效均質可大幅提升樣品前處理的能力與效率。
補充資料
在整個樣品的處理流程中，污染控制是一項不可忽視的課題。由於全氟/多氟烷基化合物常存在於各類實驗耗材與環境背景中，例如 Teflon 材質的容器、塑膠管線、實驗人員的衣物等，極易造成樣品交叉污染。為此，國際標準皆建議採用不含氟材料的實驗器材，如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等。像 Biotage® Lysera高效樣品均質機等設備，提供PP容器與陶瓷珠，不僅能避免干擾，也簡化均質及萃取流程，降低外源性的污染。
全氟與多氟烷基化合物因其持久性與潛在風險，日益受到關注。分析固體基質中的含量有助於了解環境積累的狀況。而在其分析過程中，前處理的均質化與萃取不僅影響檢測準確性，更是整體流程效率與重現性的關鍵。
使用 Biotage® Lysera 高效樣品均質機這類高性能的樣品均質設備，實驗室能夠在確保樣品完整性與分析物穩定性的前提下，大幅提升處理速度與準確性。其結合均質與萃取於單一流程中的特性，不僅簡化了操作步驟，亦有效避免樣品轉移時的污染與損耗風險。配合正確的萃取溶劑選擇與條件控制，如適當的 pH 調整與短時間處理，均可進一步優化回收率與檢測靈敏度。
隨著國際間的監管愈加嚴格，未來的分析趨勢將朝向更快速、自動化、且低偵測極限的方向發展。在這樣的背景下，如何從樣品採集、儲存、處理到最終分析，建立起一條可靠且高效的分析流程，是環境污染評估的基礎。
在面對多樣化的固體樣品型態時，建立一套標準化、可重現且高效率的前處理流程，是每個分析實驗室不可忽視的重要工作。而 Biotage® Lysera 高效樣品均質機不僅是設備上的選擇，更代表著一種符合現代分析需求、兼顧效率與準確性的實驗策略。
