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【色谱】珍藏:高效液相色谱基础知识详解!

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2017-09-30 09:30
来源:化学先生,农业检测,食品实验室服务
互联网
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  高效液相色谱是现在食品实验室中应用非常广泛的一款仪器,但是还有很多小伙伴对它的原理、使用维护等知识不太了解。今天小编就从HPLC概述、工作原理、结构组成、常见故障及维护、HPLC应用等方面来给大家科普下HPLC的基础知识。

  高效液相色谱法概述

  高效液相色谱法(HPLC)是上个世纪七十年代迅速发展起来的一项高效、快速的分析分离技术,是现代分离测试的重要手段。

  1、色谱法的分离原理是:

  溶于流动相(mobile phase)中的各组分经过固定相时,由于与固定相(station phase)发生作用(吸附、分配、排阻、亲和)的大小、强弱不同,在固定相中滞留时间不同,从而先后从固定相中流出。又称为色层法、层析法。

  HPLC是在经典的液相色谱法基础上发展起来的,其以液体作为流动相,并采用颗粒极细的高效固定相的柱色谱分离技术。其分离机制与常规柱色谱相同,但填料更加精细,需高压泵推动,柱效高,分析速度快。与气相色谱不同的是液相色谱中流动相亦参与组分的分离过程,其组成、比例和pH值可灵活调节,分离模式多样。在实际操作中主要通过改变流动相的组成来调节样品在色谱柱的保留值和选择性,从而使不同样品得到分离。

  高效液相色谱法自20世纪60年代问世以来,由于使用了高压输液泵、全多孔微粒填充柱和高灵敏度检测器,实现了对样品的高速、高效和高灵敏度的分离测定。高效液相色谱由于吸取了经典液相色谱的研制经验,并引入微处理机技术,极大的提高了仪器的自动化水平和分析精度。现在用微处理机控制的高效液相色谱仪,其自动化程度很高,既能控制仪器的操作参数(如溶剂梯度洗脱、流动相流量、柱温、自动进样、洗脱液收集、检测器功能等),又能对获得的色谱图进行收缩、放大、叠加,以及对保留数据和峰高、峰面积进行处理等,为色谱分析工作者提供了高效率、功能齐全的分析工具。

  高效液相色谱法的应用范围十分广泛,对样品的适用性广,不受分析对象挥发性和热稳定性的限制,几乎所有的化合物包括高沸点、极性、离子型化合物和大分子物质均可用高效液相色谱法分析测定,因而弥补了气相色谱法的不足。在目前已知的有机化合物中,可用气相色谱分析的约占20% ,而80% 则需用高效液相色谱来分析。HPLC因其具有分离效能高、分析速度快、检测灵敏度好、能分析和分离高沸点且不能气化的热不稳定生理活性物质的特点而被广泛应用于生物化学、药物及临床分析,世界各国己将该法收载于药典。

  火焰离子化检测器、手性、化学发光、核磁共振、质谱检测器等新型检测技术

  GC与LC的比较

  由于HPLC分析不受温度和样品沸点限制,因此具有更广阔的应用潜力。经过30多年的迅速发展,高效液相色谱法在基础理论、仪器装置和色谱柱等方面的研究已趋于成熟,现已成为化学化工、环境、药学、食品等多个领域中最具优势的分离分析方法之一。

  2.基本原理

  液相色谱根据分离机理的不同可分为:

  液固吸附色谱

  液液分配色谱

  离子交换色谱

  离子对色谱法

  分子排阻色谱(或凝胶渗透色谱)

  (一)液-固吸附色谱

  流动相为液体,固定相为固体吸附剂,根据物质吸附作用的不同来分离物质。

  (二)液-液分配色谱

  流动相和固定相都是液体的色谱法即为液-液色谱,是利用样品组分在两种不相溶的液相间的分配来进行分离。一种液相为流动相,另一种是涂于载体上的固定相。

  流动相极性小于固定相极性的液-液色谱法称为正相分配色谱法。

  流动相极性大于固定相极性的液-液色谱法称为反相分配色谱法。

  (三)离子交换色谱

  (四)离子对色谱法

  (五)分子排阻色谱法

  3.结构组成

  (1)泵的基本原理

  (2)仪器:四元泵

  (3)仪器:手动进样器——六通阀/定量环:

  (4)仪器:自动进样器

  (5)色谱柱:柱温箱、色谱柱外挂架

  (6)仪器:检测器——紫外

  (7)仪器:化学工作站

  (8)固定相与流动相

  (9)流动相(反相)

  常见故障及维护

  1.HPLC对流动相的一般要求

  流动相就比如人体的血液,其质量直接影响到整个系统的正常运行与否。

  应该使用HPLC级的溶剂,不能互相混溶的溶剂不可以直接切换!一般在水相和与其不混溶的溶剂切换时,使用异丙醇作为过渡溶剂。

  注意溶剂的截止波长。截止波长是指该溶剂可以在紫外检测器中使用的最低波长,低于该波长后,溶剂会有很强的紫外吸收,从而影响极限的稳定性、干扰对所分析物质的检测。

  HPLC所使用的水必须是新鲜的和经过0.45μm滤膜过滤过的。建议每天更换新鲜的水。长期不用时,必须把使用水的管路用有机溶剂置换,防止长霉。

  仪器使用完后要采用适当的溶剂冲洗等方法维护色谱柱和系统。如果使用了缓冲盐一定先将盐要冲洗干净。

  仪器长期不用时,不建议使用纯乙腈封存。因为乙腈有生成聚合物的趋势。建议使用甲醇、甲醇/水或乙腈/水封存。

  当有流路堵塞时,可以尝试将之反接后冲洗。污染的溶剂或溶剂瓶里的藻类生长将会缩短溶剂过滤器的使用寿命,并且影响泵和系统的的性能。这在水溶剂或磷酸盐缓冲液(pH 4 至7) 中尤其如此。

  (1)过滤器

  检查溶剂过滤器

  查看过滤器是否变色(尤其是盛放水相的溶剂瓶)–拧开脱气机出口或比例阀入口管线,此时溶剂会因为重力流出。当脱气机或溶剂过滤头堵塞时,溶剂会流出不畅或不流出–临时取下过滤器,检查柱前压力是否正常。

  清洁溶剂过滤器

  将堵塞的溶剂过滤器从瓶头组件中拿下,用水冲洗残留之溶剂,然后将过滤器放在装有浓硝酸(35%左右)的烧杯里浸一小时。用二次蒸馏水彻底冲洗过滤器至水为中性可以把过滤器放在塑料烧杯内超声清洗。但是不可使用玻璃器皿将过滤器重新装好。

  建议:

  定期清洗溶剂过滤器及溶剂瓶(可以高温灭菌),每三个月至少清洗一次。

  (2)泵的使用要点

  将装有溶剂瓶的溶剂箱放在泵上面或较高处。当在四元泵上使用盐溶液或有机溶剂时,建议将盐溶液接在下面的梯度阀口上,将有机溶剂接在上面的梯度阀口上,有机溶剂通道最好在水或盐溶液通道的正上面。建议用水定期冲洗所有MCGV通道除去可能在阀口析出的盐结晶。

  操作泵之前,用至少两个体积(标准脱气机30mL,对微脱气机10mL)冲洗真空脱气机,特别是当泵关闭了一段时间后(例如,过夜),以及在通道中使用挥发性混合溶剂时,防止溶剂瓶内的玻璃滤头(过滤器)堵塞及长菌,当滤头表面有黑色或黄色污染层说明发生了堵塞,应立即清洗或更换。

  定期检查排液阀的过滤白头。检查方法:拧开排液阀,以水作流动相。

  对于标准脱气机(G1322A),流速5mL/min水,若压力大于10bar,则建议更换。

  对于微量脱气机(G1379A),流速2mL/min水,若压力大于5bar,则建议更换。

  当使用低流速时,检查所有1/16英寸接头有无渗漏(用压力测试或漏液测试。每当更换泵密封垫时排液阀虑芯也应更换。

  更换活塞密封垫时检查活塞杆上是否有划痕。有划痕的活塞将导致轻度渗漏,并降低密封垫的使用寿命。应尽早更换有划痕的活塞。

  使用缓冲溶液时,关泵前先用水冲洗系统。当需要长时间使 用0.1摩尔或更高浓度的缓冲液时,最好选用密封垫清洗附件,以减少对密封垫及活塞杆的磨损。

  如果使用了高浓度的缓冲盐,可以考虑用热水(50-60℃)来冲洗盐通道来确保没有缓冲盐残留在系统中。

  更换活塞密封垫后应按照密封垫安装步骤对其进行磨合,但磨合不适用于正相密封垫。

  当泵头安装有柱塞清洗附件时,由于该附件中也有密封垫,这样就会增加活塞杆运动时的阻力。所以开泵前一定要用10%异丙醇,并将其流速调至约2-3滴/分钟使溶液流过冲洗装置。(对于二元泵SL,如果不使用盐溶液可以不开)10%异丙醇有助于降低水的表面张力,并有抑菌作用。不要用其它溶剂代替。

  当泵头安装有冲洗附件而不开启10%异丙醇,会使密封垫及活塞杆的寿命减短(二元泵SL除外),泵头如果发出“吱吱”声不影响使用和泵的精度如果有必要,可以改变压缩因子(compressibility)来达到更好的效果。

  (3)自动进样器

  样品在进样前必须经过适当的预先处理,需要经过亚微米滤膜的过滤或者离心,防止样品中的微小颗粒堵塞管路,最好使用流动相作为溶剂配制样品,所用溶剂应该对样品有较好的溶解性。

  针座是喇叭口朝上暴露在空气中的,有时空气中的较大灰尘颗粒可能恰好落在针座的流路内而引起针座的堵塞。这时候可以尝试卸下针座,将它接在泵的出口上反冲,一般能解决问题。

  如果经常使用缓冲溶液,除了泵头之外,ALS计量泵的柱塞及密封圈,六通阀的转子密封圈和定子密封圈应该定期清洗,防止有盐的颗粒磨损ALS一定要使用Agilent的样品瓶及瓶盖;使用不兼容的或者加工精度差的样品瓶及瓶盖会引起ALS故障率的增加及性能的降低。

  (4)DAD常见故障及原因

  2.HPLC日常维护

  3.HPLC常见故障诊断

  HPLC的应用

  在环保方面,HPLC可以应用在:

  (1)农药残留量分析:含氯农药 、有机磷 农药 、除虫菊等;

  (2)致癌物质:硝基呋喃及其代谢物、霉素、亚硝胺、苯并芘等;

  (3)水质分析:内分泌污染物等;

  (4)其它……

  在生化方面,HPLC可以应用于:

  (1)蛋白质分析;

  (2)肽类的分析;

  (3)核酸;

  (4)氨基酸 ;

  (5)其它……

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