การกำจัดสิ่งปนเปื้อนในอาหารและน้ำจากสิ่งแวดล้อม
ด้วยเทคนิค Solid Phase Extraction (SPE)

             ปัจจุบัน มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยถูกนำมาใช้ในการผลิตอาหารให้มีความความปลอดภัย การตรวจหาเชื้อโรคและสิ่งปนเปื้อนในอาหาร หรือแหล่งน้ำที่ใช้ในการเพาะปลูก จึงเป็นเรื่องที่สำคัญเป็นอย่างมาก ในห้องปฏิบัติการ มีการนำเทคนิคต่างๆ มาใช้ในการตรวจวิเคราะห์ และกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอันตรายต่อชีวิต อาทิ การวิเคราะห์การตกค้างของยาฆ่าแมลงศัตรูพืช, การระบุหาสารเคมีกลุ่ม perfluorinated (PFCs) ที่มาจากการผลิตเสื้อผ้าสิ่งทอ ที่สารมีคุณสมบัติที่ไม่ยอมให้ของเหลวหรือตัวกลางใดๆเข้าไปแทรกซึมได้ ทำให้สารชนิดนี้ย่อยสลายได้ยาก และเมื่อถูกปล่อยลงแหล่งน้ำ สารเหล่านี้จึงตกค้างอยู่ในแหล่งน้ำธรรมชาติ  ซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก
           
         ในขบวนการตรวจสอบสิ่งตกค้างในอาหารและแหล่งน้ำ มีการใช้เทคนิค  Solid Phase Extraction (SPE) มาใช้เพื่อเตรียมตัวอย่างให้สะอาด หรือทำให้สารที่สนใจมีความเข้มข้นมาก ก่อนการนำไปวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ เช่น  LC, LCMS, GC และ GCMS เพื่อให้ได้ผลการวิเคราะห์ที่ถูกต้อง (Accurate), แม่นยำ (Precise), สามารถวิเคราะห์สารที่สนใจในปริมาณต่ำ (low detection level) และไม่ทำให้เครื่องมือวิเคราะห์หรือวิธีวิเคราะห์มีปัญหา (reliable) จากสิ่งอื่นๆที่อยู่ในตัวอย่างที่มีความสลับซับซ้อนสูง เช่น ตัวอย่างอาหารและเครื่องดื่ม (Food and Beverage) หรือตัวอย่างจากสิ่งแวดล้อม (Environment) เป็นต้น
เทคนิคการทำ SPE มีสองแบบคือ แบบความดันบวก (Positive Pressure SPE) และ แบบความดันลบ (Negative Pressure SPE) ทั้งการทำ SPE สองแบบนั้นมีขั้นตอนหลักเหมือนกันคือ
1.      การเตรียม SPE cartridge (Conditioning)
2.      การโหลดตัวอย่าง (Loading Sample)
3.      การล้างเพื่อเอาสิ่งที่ไม่ต้องการออก (Washing)
4.      การชะเอาสารที่สนใจออกจาก SPE cartridge (Eluting)

         ในการทำ SPE ทั้งสองแบบนั้นจำเป็นต้องควบคุมสภาวะในการทำเพื่อให้ได้ผลที่ถูกต้องและคงที่ ซึ่งสภาวะที่สำคัญอย่างเช่นอัตราการไหลและปริมาตรของสารละลายในขั้นตอนต่างๆ ดังที่กล่าวในข้างต้นอาจส่งผลดังนี้
1.      ขั้นตอน Conditioning หากใช้สารละลายไม่เพียงพอหรือเกิดการแห้งของตัว SPE cartridge จะส่งผลให้ไม่เกิดการจับสารที่สนใจ และหลุดออกไปจาก SPE
2.      ขั้นตอนการโหลดตัวอย่าง หากอัตราการไหลที่เร็วเกินไปหรือไม่คงที่อาจส่งผลให้สารที่สนใจไม่จับกับ SPE และหลุดออกไปจาก SPE ได้เช่นกัน
3.      ขั้นตอนการล้าง หากอัตราการไหลเร็วเกินไป อาจส่งผลให้สารที่สนใจหลุดออกมาในขณะล้าง หรือถ้าปริมาตรของสารละลายในการล้างน้อยเกินไปจะทำให้สิ่งที่ต้องการล้างออกยังตกค้างและส่งผลต่อการวัด
4.      ขั้นตอน Eluting หากใช้ปริมาณสารละลายมากเกินไปจะส่งผลให้สารที่สนใจถูกเจือจาง

         ทั้งนี้ยังมีสภาวะอื่นๆ ที่สำคัญอีกตามลักษณะการใช้งานเช่น การทำให้ SPE cartridge แห้งก่อนการ Elute เพื่อไม่ให้มีน้ำตกค้างในการเตรียมตัวอย่างสำเครื่อง GC จากที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นได้ว่าถ้ากล่าวถึงเครื่องแบบทำด้วยมือ ผู้ใช้สามารถสามารถควบคุมสภาวะต่างๆ ที่สำคัญข้างต้นได้ง่ายกว่าถ้าใช้ SPE แบบความดันบวก เมื่อเปรียบเทียบ SPE แบบความดันลบ
           แต่อย่างไรก็ตาม กรณีที่มีตัวอย่างเป็นปริมาณมาก และตัวอย่างมีความสลับซับซ้อน จึงทำให้มีขั้นตอนในการเตรียมที่ยุ่งยากมากขึ้น และอาจทำให้มีข้อผิดพลาดจากการเตรียมตัวอย่างด้วยมือ ปัจจุบันจึงมีได้มีการพัฒนา เครื่องมือ SPE ให้เป็นแบบอัตโนมัติหรือ Automated Solid Phase Extraction 
       
        เครื่อง Automated Sample Preparation with Extraction Columns (ASPEC) ของ Gilson เป็นเครื่องสำหรับการเตรียมตัวอย่างแบบอัตโนมัติที่อยู่ในรูปของสารละลายโดยใช้คอลัมม์ที่มีของแข็งหรือ Stationary phase บรรจุอยู่ (SPE Cartridge) นำมาใช้ในการวิเคราะห์สิ่งปนเปื้อนในอาหาร  
               
         ASPEC Positive Pressure Manifold                                                   ASPEC GX-271 Automated Liquid Handing SPE     

            แหล่งที่มาข้อมล food safety: Gilson | Applications | Environment & Food Safety | Contaminants in Food) การวิเคราะห์หาปริมาณสารยาฆ่าแมลงที่ตกค้างในผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร (Pesticide Analysis: Gilson | Applications | Environment & Food Safety | Pesticide Analysis) การวิเคราะห์หาสารปนเปื้อนที่เป็นอันตรายในน้ำ (Water Analysis: Gilson | Applications | Environment & Food Safety | Water Analysis) เป็นต้น