高效液相(xiàng)色譜儀(HPLC)現已成爲有機(jī)化學分(fēn)析的重要手段之一。同樣,在食品分(fēn)析中,無論是殘留分(fēn)析還(hái)是成分(fēn)分(fēn)析,HPLC也已成爲不可(kě)或缺的分(fēn)析儀器。和其它分(fēn)析儀器一樣,你(nǐ)若想讓HPLC很好地爲你(nǐ)工(gōng)作(zuò)、得(de)到可(kě)靠的數據,首先你(nǐ)要保養好它,使它處于一個良好的待機(jī)狀态,這樣你(nǐ)操作(zuò)它進行分(fēn)析時就(jiù)可(kě)以比較順利地獲得(de)理(lǐ)想的結果。而且良好規範的操作(zuò)習慣可(kě)以延長儀器使用壽命。
大(dà)家在學校(xiào)或接受儀器公司培訓的時候,老師(shī)或工(gōng)程師(shī)會提出很多的操作(zuò)注意事(shì)項。但(dàn)要是總結歸納一下,最重要的有三點:脫氣、過濾和沖洗。本文圍繞這三點進行討(tǎo)論, 給新從(cóng)事(shì)HPLC分(fēn)析的工(gōng)作(zuò)者一點操作(zuò)建議(yì),希望能對正确的操作(zuò)儀器有一點幫助。更歡迎有經驗的專家介紹使用經驗,提出好建議(yì)。
一.脫氣
流動相(xiàng)脫氣對于避免HPLC系統出問(wèn)題,順利得(de)到一個理(lǐ)想的數據是一個很有效的措施。HPLC系統内是不希望有氣泡存在的。HPLC泵在輸送液體(tǐ)時要産生(shēng)很大(dà)的力量,由于氣體(tǐ)的壓縮比與液體(tǐ)相(xiàng)比大(dà)的多,因而當氣泡存在時,你(nǐ)将觀察到瞬間的流速降低和系統壓力下降。如(rú)果這個氣泡足夠大(dà),液相(xiàng)泵将不能輸送任何溶劑,而且如(rú)果壓力低于預先設定的壓力低限,泵将停止工(gōng)作(zuò)。有些泵設計(jì)可(kě)以很好地排除氣泡,而也有一些泵設計(jì)當氣泡存在時将停止運轉。當一個氣泡通過輸液泵時,由于系統壓力大(dà),氣泡通常會溶解在流動相(xiàng)溶液中,随流動相(xiàng)通過柱子。但(dàn)是到達檢測器流通池時系統壓力又恢複到了大(dà)氣壓,因而氣泡可(kě)能在檢測器流通池中又顯現,在色譜圖上會出現不規律的毛刺。爲解決這個問(wèn)題,有些儀器公司設計(jì)一個反壓控制器,這樣可(kě)以在檢測器出口提供足夠的壓力保持氣泡始終溶解在流動相(xiàng)中直到它們流出檢測器。當然,這個壓力不能超過流通池所能承受的壓力極限,否則可(kě)能損壞檢測器。紫外/可(kě)見(jiàn)光(guāng)(UV/VIS)檢測器的液相(xiàng)色譜圖中的噪音毛刺通常是氣泡進入并通過流通池的征兆。有些檢測器對空氣的存在也非常敏感,但(dàn)表現出的征兆與UV/VIS不同,例如(rú)有報導說(shuō),當使用熒光(guāng)(FL)檢測器時,流動相(xiàng)中溶解氧的存在可(kě)能會使一些化合物失去(qù)熒光(guāng)性。此外,對于利用待測物質在電極表面發生(shēng)氧化還(hái)原反應引起電流變化而進行檢測的電化學(EC)檢測器,對流動相(xiàng)中的溶解氧的存在也非常靈敏。此外,氣泡的存在有時還(hái)會導緻保留時間不重現。所以,必須注意消除流動相(xiàng)中的空氣,并且還(hái)應避免空氣由管路(lù)(如(rú),PTFE管)滲透進
流動相(xiàng)中。如(rú)果适當地關注在使用之前脫去(qù)流動相(xiàng)中溶解進的空氣,上述這些問(wèn)題均能避免,或把影(yǐng)響降至最低。常用的脫氣方法有如(rú)下幾種:
1.吹氦脫氣法:
利用氦氣在液體(tǐ)中溶解度比空氣低的特性,在0.1MPa 壓力下,以約60mL/min 流速通入流動相(xiàng)儲液容器中10~15min,可(kě)以很有效地從(cóng)流動相(xiàng)中排除溶解的空氣,能排除接近80%的氧氣。采用一個高效分(fēn)布式噴射流裝置,一體(tǐ)積的氦氣可(kě)從(cóng)流動相(xiàng)中将等體(tǐ)積的幾乎全部氣體(tǐ)排除。這意味着1L氦氣通過1L流動相(xiàng)就(jiù)可(kě)完成排氣這個工(gōng)作(zuò)。這種脫氣方法雖然好,但(dàn)我們國(guó)内氦氣價格較高,很少有實驗室采用此方法。
2.加熱(rè)回流法:
此法的脫氣效果較好。在操作(zuò)時要注意冷(lěng)凝塔的冷(lěng)卻效率,否則溶劑會丢失,混合流動相(xiàng)的比例會有變化。
3.抽真空脫氣法:
此法可(kě)使用真空泵,降壓至0.05~0.07MPa 即可(kě)除去(qù)溶解的氣體(tǐ)。但(dàn)是由于真空脫氣會使混合溶劑組成發生(shēng)變化,從(cóng)而影(yǐng)響到實驗的重現性,因此多用于單溶劑體(tǐ)系的簡單分(fēn)析。
4.超聲波脫氣法:
将欲脫氣的流動相(xiàng)置于超聲波清洗器中,用超聲波震蕩10~20min。此法的脫氣效果最差。
5.在線脫氣法:
現在商品的HPLC 儀器,均可(kě)配在線脫氣機(jī)。在線脫氣使用簡單,低故障,有效。建議(yì)購(gòu)買儀器時一定要購(gòu)買,有的公司是作(zuò)爲選購(gòu)件(jiàn),所以與儀器公司談配置時應與公司确認。
二.過濾
任何顆粒物進入HPLC系統後都(dōu)會在柱子入口端被篩闆擋住,最後的結果是将柱子堵塞,表現出的特征是系統壓力增加并使色譜峰變形。因此,要采取各種預防措施,包括操作(zuò)步驟和商品儀器自(zì)身(shēn)的各種過濾設計(jì),努力防止或減少顆粒物進入HPLC系統中,從(cóng)而延長儀器和色譜柱的使用壽命,并提高數據的可(kě)靠性。在HPLC系統中,顆粒物的主要來(lái)源有三個途徑:流動相(xiàng)、被測樣品和儀器系統部件(jiàn)的磨損物。
1.流動相(xiàng)
如(rú)果流動相(xiàng)均由高效液相(xiàng)色譜級溶劑組成,流動相(xiàng)沒有必要過濾。這是因爲高效液相(xiàng)色譜級的有機(jī)溶劑,例如(rú)乙腈、甲醇等,在制造的工(gōng)藝過程中都(dōu)已經過了0.2μm微孔濾膜過濾。同樣,無論你(nǐ)是買的HPLC 級的水還(hái)是在實驗室使用超純水淨化系統制備的水,最後一步也是通過0.2μm微孔濾膜,然而,如(rú)果有任何一種緩沖液中加入了固體(tǐ)物,例如(rú),磷酸鹽,流動相(xiàng)過濾将是必要的一個步驟。雖然緩沖鹽可(kě)能是可(kě)溶解的、高純的,但(dàn)它還(hái)是可(kě)能含有顆粒物質,例如(rú)在蓋試劑瓶的塑料内蓋時,塑料瓶蓋子與瓶口邊緣擠壓就(jiù)會産生(shēng)塑料顆粒。在這種情況下,添加的一種固體(tǐ)物可(kě)能完全溶解了,但(dàn)是少量雜質顆粒存在于流動相(xiàng)中成爲殘渣。流動相(xiàng)通過0.45μm微孔濾膜過濾對于從(cóng)流動相(xiàng)中除去(qù)所有顆粒物是一個有效方法。0.2μm微孔濾膜也可(kě)以用,但(dàn)是它們就(jiù)這個應用而言并不比0.45μm微孔濾膜更有效,而且它的過濾速度會更慢(màn),特别是當實驗室使用的試劑和水的質量不太好時。建議(yì)實驗室在編寫制定他(tā)們流動相(xiàng)制備标準操作(zuò)程序(SOPs)時規定,可(kě)以借鑒國(guó)際上同類實驗室的規定,即:流動相(xiàng)制備僅采用HPLC級液體(tǐ)時不需要過濾,反之所有流動相(xiàng)組成在使用前必須過濾。在連接儲液瓶和泵的輸液管的末端入口采用下沉式過濾器(常見(jiàn)材質有熔融玻璃砂芯濾闆和微孔金屬的兩種)也是很重要的。這個過濾器的規格爲≥10μm的微孔物質,所以,它不能取代流動相(xiàng)過濾步驟,但(dàn)是它能除去(qù)系統中的塵土(tǔ)并保證儲液瓶、輸液管使用的可(kě)靠性。
2.被測樣品
液相(xiàng)系統中的第二個顆粒物來(lái)源是被測樣品。一些實驗室在将他(tā)們的樣品放(fàng)置在自(zì)動進樣器盤(或手動進樣)以前,所有樣品都(dōu)先通過一個0.45μm針筒式過濾器過濾。這是一個有效除去(qù)被測樣品中顆粒物的方法。但(dàn)是這個過程也有一點需要關注:你(nǐ)使用了針筒式過濾器就(jiù)不可(kě)能100%得(de)到通過過濾器的被測樣品,總會有或多或少的丢失。丢失來(lái)自(zì)這樣幾方面:過濾器濾膜的吸附、過濾器濾出的顆粒物上的吸附、針筒式濾膜過濾器與針筒連接處的滲漏等。如(rú)果有丢失,過濾後液體(tǐ)中被測物的含量或濃度與原基本樣液的含量或濃度還(hái)相(xiàng)同嗎(ma)?這個問(wèn)題一般需要通過實驗确認。确認這步是要增加工(gōng)作(zuò)量和費用的。過濾器的使用是一種消耗,每個過濾器的價格從(cóng)幾元到十幾元。但(dàn)在做食品中殘留物分(fēn)析時,由于基質大(dà)多比較複雜,所以過濾這步已成爲不可(kě)或缺的一步。在實際分(fēn)析工(gōng)作(zuò)中,一般檢測每一組樣品會帶一個外标、一個添加回收或是質控樣品,所以,隻要最終檢測時得(de)到的信噪比能滿足檢出限要求,可(kě)将這步視爲系統誤差而忽略。
3.儀器系統部件(jiàn)的磨損物
最後,在HPLC系統中顆粒物的另一個主要來(lái)源是輸液泵密封墊和進樣閥旋轉軸的磨損。關于輸液泵密封墊的磨損更換有兩種不同建議(yì)。第一種建議(yì)認爲,在一般實驗室中輸液泵密封墊通常使用壽命爲六個月到一年(nián),因此建議(yì)半年(nián)或一年(nián)更換這些密封墊,實驗室應基于上述觀點制定定期預防性維護計(jì)劃。該觀點認爲:與輸液泵密封墊顆粒堵塞柱子而更換新柱子的費用相(xiàng)比,更換密封墊的費用低些。一些輸液泵有玻璃砂芯或篩網,可(kě)在流路(lù)中濾掉從(cóng)泵密封墊磨損下來(lái)的顆粒物,防止這些顆粒物随流動相(xiàng)流至柱頭。若有這種裝置應查閱輸液泵操作(zuò)手冊,查看(kàn)推薦的這種過濾器清洗或更換的間隔。另一種建議(yì)則認爲,原裝密封墊的密封效果最好,更換以後容易引起流動相(xiàng)滲漏。所以,隻要不漏液就(jiù)不要輕易更換密封墊。兩種說(shuō)法都(dōu)有其道理(lǐ),具體(tǐ)如(rú)何操作(zuò),建議(yì)與儀器公司工(gōng)程師(shī)溝通,各公司的儀器還(hái)是有些不同的。自(zì)動進樣器旋轉軸的密封随着使用時間也會磨損,但(dàn)是在我的經驗中,即便是高負荷的運轉旋轉軸密封墊也可(kě)以使用幾年(nián)。如(rú)果你(nǐ)的自(zì)動進樣器系統有計(jì)數進樣閥轉動次數的功能,你(nǐ)可(kě)以設定一個警鈴當預設閥轉動次數已達到時提醒你(nǐ)。曾有一種說(shuō)法,進樣器最多轉動20,000次,這僅僅是進樣10000個;但(dàn)這似乎不是實驗室涉及的常規樣品分(fēn)析使用壽命,它們的實際使用壽命會更長。旋轉軸密封磨損後會滲液,比較明顯的特征是同一樣品多次進樣後,峰面積值差别比較大(dà)(RSD>5%)。當然,輸液泵的密封墊和旋轉軸的密封墊磨損将增加更多研磨物在流動相(xiàng)中,加速對這些部件(jiàn)的損傷。此外,如(rú)果你(nǐ)日(rì)常運行的流動相(xiàng)有緩沖鹽,如(rú)磷酸緩沖鹽,密封墊的磨損會更快(kuài)。無論顆粒物源于何物,實驗時都(dōu)要将其除去(qù)。推薦在HPLC系統中采用一個0.45或0.5μm的在線多孔過濾器,接在自(zì)動進樣器和柱子之間,即使已使用了保護柱。這個在線過濾器将成爲擋闆代替柱頭的濾闆,而且如(rú)采用一個玻璃砂芯濾闆,既便宜,更換又方便(幾分(fēn)鍾就(jiù)可(kě)更換)。若采用在線過濾,HPLC系統檢測每批樣品開始前記錄下壓力值,當壓力上升一定值,例如(rú),25%或增加500psi,應該更換玻璃砂芯濾闆了,更換以後沖洗幾分(fēn)鍾系統将恢複到原來(lái)的壓力值。
三.沖洗
使HPLC系統良好運行的第三個要點是保持系統的清潔。你(nǐ)需要關注流動相(xiàng)流經該系統的所有地方,對于這些地方經常性的沖洗,将使你(nǐ)的系統保持在“Ready”狀态:
1.流動相(xiàng)儲液瓶
首先要經常清洗流動相(xiàng)儲液瓶,或者每做一批新樣品更換一次流動相(xiàng)。一個髒的儲液瓶将會污染注入的流動相(xiàng)。建議(yì)儲液瓶中緩沖液使用時間不要超過一周,而有機(jī)溶劑使用時間不要超過一個月。也有人(rén)建議(yì)儲液瓶中保持用溶劑充滿,直到更換分(fēn)析方法儲液瓶需更換新溶劑(流動相(xiàng)組成發生(shēng)變化)時,将舊溶劑倒掉更換新溶劑,這樣勝于将溶劑用完,但(dàn)這對于分(fēn)析樣品量少的實驗室而言似乎有些浪費。儀器公司的工(gōng)程師(shī)建議(yì)儲水瓶的水要天天換,每周瓶子還(hái)應該用異丙醇清洗一次。有的實驗室則在水裡(lǐ)加入0.1~1 mM的甲酸抑制微生(shēng)物的生(shēng)長。這些做法看(kàn)起來(lái)有些繁瑣,但(dàn)卻能起到“磨刀不誤砍柴工(gōng)”作(zuò)用。
2.泵
接下來(lái)要沖洗的是泵。千萬不要一分(fēn)析完沖幾分(fēn)鍾後就(jiù)停泵,特别是當流動相(xiàng)中含有難揮發的緩沖液(如(rú),磷酸鹽)時。如(rú)果儀器不是連續使用,當流動相(xiàng)蒸發時,難揮發物就(jiù)會粘在活塞密封墊的表面,難揮發物将形成固形物沉澱。這是泵密封墊磨損和單向閥滲漏的主要原因之一。所以,無論使用長短(duǎn),在停泵以前一定要用非緩沖液流動相(xiàng)沖洗泵在半個小時以上,要是流動相(xiàng)中有難揮發緩沖鹽則建議(yì)沖洗的時間應該更長些。
3.自(zì)動進樣器
自(zì)動進樣器也要按規定清洗。現在的儀器多配有自(zì)動進樣器的沖洗液瓶,通常隻要注意及時更換、補充沖洗液即可(kě)。自(zì)動進樣器用的洗滌液也要采用與流動相(xiàng)相(xiàng)同的方式處理(lǐ),并根據溶劑的有效期和規定,清洗儲液瓶或更換洗滌液。現在的自(zì)動進樣器設置、操作(zuò)都(dōu)很簡單,如(rú)果時間允許(特别是利用夜間運行),每次分(fēn)析完後設置進1、2針純溶劑(如(rú)甲醇、乙腈),也是一個好做法。
4.色譜柱
對柱子的污染是随使用時間而增加。通常表現是:運行走基線時在記錄的色譜圖中基線噪音增加,泵壓也增加。解決這個問(wèn)題的最有效方法就(jiù)是在每一批樣品分(fēn)析結束後或準備卸下柱子時用大(dà)量的流動相(xiàng)沖洗柱子(例如(rú),甲醇、乙腈和水)。用梯度沖洗效果更好,具體(tǐ)的比例要根據柱子的說(shuō)明書(shū)和性質而定。
5.檢測器
如(rú)果是正常使用,檢測器将依據其性質并按照(zhào)說(shuō)明書(shū)規定進行洗。例如(rú)UV/VIS 檢測器或FL 檢測器,在對柱子和系統進行沖洗時也就(jiù)一同對檢測器流通池中污染物進行了清洗。但(dàn)是蒸發光(guāng)檢測器或質譜儀則需要按照(zhào)說(shuō)明書(shū)進行定期清洗。這些檢測器在使用時會有難揮發污染物沉積,如(rú)質譜儀離(lí)子源的噴針、毛細管、錐孔闆、預四極等部件(jiàn),因而,需要定期清洗。而且對聯有這些檢測器的系統沖洗時,最好與這些檢測器斷開,以減少對檢測器的污染。總之,實驗室日(rì)常使用的液相(xiàng)色譜儀要是能認真做好這三項工(gōng)作(zuò)——脫氣、過濾和沖洗,你(nǐ)的儀器可(kě)以得(de)到良好的預防性維護,使用時就(jiù)會感到比較順手。當然,在實際操作(zuò)時遇到的問(wèn)題并沒有這麽簡單,但(dàn)這三個良好習慣将是正确操作(zuò)、使用HPLC系統的基礎。