通常的(de)一(yī)維LC無法獲得的(de)高(gāo)分離(lí)得以實現
在1個峰內(nèi)含有若幹成分吧(ba)?樣品越複雜、類似成分越多,則在1個峰中就越有可(kě)能含有多個成分。單一(yī)分離(lí)系統無法分離(lí)的(de)成分,如(rú)果使用互相獨立的(de)2個系統的(de)話,則可(kě)以實現分離(lí)。
如(rú)上例所示的(de)峰,在單一(yī)分離(lí)系統中重疊的(de)成分,通過使用2個分離(lí)系統實現了分離(lí)。另外,1維LC确認到74個峰,而通過使用Nexera-e,在同一(yī)分析時間內(nèi)檢測出超過200個峰。
最大限度利用2個不同分離(lí)系統,實現全2維分離(lí)
全二維液相色譜将兩種獨立的(de)分離(lí)系統加以結合,可(kě)大幅度地(dì)提高(gāo)分離(lí)性能,是全新的(de)分析方法。通過多個分離(lí)系統的(de)組合,可(kě)以分離(lí)使用一(yī)維LC難以分離(lí)的(de)成分,為(wèi)此,可(kě)應用于複雜樣品的(de)分析。另外,與一(yī)般的(de)二維LC不同,獲取的(de)數據反映出第1維與第2維雙方的(de)分離(lí)結果,可(kě)最大限度地(dì)應用雙方的(de)分離(lí)系統。
複雜樣品分離(lí)不充分,造成峰重合
将一(yī)維分離(lí)的(de)成分進一(yī)步以第2根色譜柱進行分離(lí), 即使複雜的(de)樣品也可(kě)實現高(gāo)分離(lí)
通常的(de)1維LC與Comprehensive 2D-LC的(de)差異
全二維液相色譜将一(yī)維系統的(de)洗脫液在二維譜圖上進一(yī)步細緻地(dì)分割解析,在線連續地(dì)在二維系統實施分離(lí)。通過2個環路的(de)閥構成一(yī)維與二維系統相交的(de)流路結構,切換閥使這些環路交替地(dì)重複進行一(yī)維洗脫液分割和(hé)向二維系統注入的(de)動作。
全二維液相色譜系統的(de)流路與動作
在二維譜圖上解析各成分
全二維液相色譜分析的(de)優點不僅僅是高(gāo)分離(lí)。在二維譜圖上,第一(yī)維軸與第二維軸可(kě)分别為(wèi)不同的(de)分離(lí)條件,因此,各成分的(de)物性與圖上的(de)位置相關。在二維譜圖上進行解析,可(kě)對具有類似結構的(de)化合物分組,可(kě)直接觀察到各成分群,或在圖上解析未知成分的(de)性質。
磷脂39成分的(de)同時分析
PG:磷脂 PE:磷脂酰乙醇胺 PA:磷脂酸
PI:磷脂酰肌醇 PS:磷脂酰絲氨酸 PC:磷脂酰膽堿
磷脂各成分通過第1維正相系統基于極性基團種類進行分離(lí),通過第2維反相系統基于脂肪酸鏈長(cháng)進行分離(lí)。
上圖按種類分組表示各成分。
磷脂有以正離(lí)子(zǐ)模式較強檢出的(de)成分和(hé)以負離(lí)子(zǐ)模式較強檢出的(de)成分,但利用LCMS-8050的(de)高(gāo)速正負離(lí)子(zǐ)切換[UFswitching]檢測,可(kě)以在1次分析中獲得兩組數據。
由擁有卓越性能的(de)Nexera X2構築
為(wèi)實現全二維液相色譜,要求各構成組件具有最好的(de)性能。比如(rú),二維分析系統滿足超快速梯度分析,即高(gāo)流量且超高(gāo)壓的(de)送液要求。并且,為(wèi)了解析樣品間的(de)差異,還要求在上述分析條件下具有非常高(gāo)的(de)保留時間重現性。 Nexera-e采用具有世界領先水平的(de)Nexera X2的(de)各組件,具備充分滿足上述嚴苛要求的(de)性能。比如(rú),送液單元LC-30AD可(kě)最高(gāo)至3 mL/min的(de)高(gāo)流量區域,并以130 MPa耐壓實施送液。與同樣可(kě)耐壓130 MPa的(de)高(gāo)壓流路切換閥FCV-32AH組合,擴大了二維分析系統的(de)選擇範圍。
Nexera-e 系統(PDA型号)
Nexera-e采用本公司自(zì)行開發的(de)低(dī)容量流路切換閥。
全二維液相色譜需要頻繁的(de)切換流路,因此,如(rú)果閥的(de)密封因磨損易産生粉末,則可(kě)能在分析中造成流路堵塞等,有可(kě)能對分析産生重大影響。流路切換閥FCV-32AH采用了在開發Nexera X2的(de)自(zì)動進樣器過程中培育優異技術,排除了這種擔心。
對于基本上以超快速分析為(wèi)主的(de)全二維液相色譜來說,檢測器的(de)高(gāo)速采樣也非常重要。
Nexera X2的(de)光電二極管陣列檢測器SPD-M30A最高(gāo)達200 Hz,三重四極杆型質譜儀LCMS-8050也通過采用UFMS技術而實現了超高(gāo)速掃描,可(kě)從容地(dì)采集數據。
标準品分析中各成分的(de)保留時間重現性(n=6)
(1: Acetanilide, 2: Methyl paraben, 3: Acetophenone, 4: Propyl paraben, 5: Butyrophenone, 6: Benzophenone, 7: Hexanophenone)
二維數據變換與二維數據上的(de)定性・定量解析
數據采集所獲得的(de)數據通過全二維液相色譜解析軟件ChromSquare變換為(wèi)二維等高(gāo)線數據。色譜圖上的(de)峰在等高(gāo)線數據上被識别為(wèi)點,以這個點為(wèi)單位進行定性·定量解析處理(lǐ)。
磷脂标準樣品的(de)LC×LC/MS數據解析
(左上:等高(gāo)線圖(放大),左下:MS譜圖,右上:第2維的(de)色譜圖,右下:等高(gāo)線圖(整體))
随着指針的(de)移動,顯示表示MS譜圖。比如(rú),可(kě)以對有特征的(de)點簡便地(dì)使用MS譜圖進行定性分析。
與通常的(de)HPLC分析相同,可(kě)根據标準樣品的(de)分析結果制作标準曲線,根據此标準曲線進行未知樣品的(de)定量分析。
點整體的(de)MS譜圖(紅(hóng)線)和(hé)數據點的(de)MS譜圖(藍線)
标準曲線
Comprehensive Chromatography
全二維色譜法
全二維色譜技術作為(wèi)可(kě)以迅速、全面地(dì)解析複雜樣品中成分的(de)微小差異的(de)有效分離(lí)技術,近年(nián)來,在香料、環境、化學(xué)等領域的(de)需求日益增加。
傳統的(de)色譜法
想要詳細地(dì)分離(lí)化合物群,想要分離(lí)隐藏在主成分中的(de)多個微量成分。食品、生物、石化樣品多具有複雜的(de)組成,有時無法使用傳統的(de)色譜法充分予以分離(lí)。
實現全二維分離(lí)
全二維液相色譜将兩個獨立的(de)分離(lí)系統相結合,可(kě)大幅度地(dì)提高(gāo)分離(lí)性能,是全新的(de)分析方法。通過多個分離(lí)系統的(de)組合,可(kě)以分離(lí)使用1維LC難以分離(lí)的(de)成分,為(wèi)此,可(kě)應用于複雜樣品的(de)分析。
2維譜圖:必要的(de)信息一(yī)目了然
表示出反映化合物結構的(de)圖像模式,在多組分混合物的(de)分組分析中顯示威力。
磷脂各成分(左圖)通過第1維的(de)正相系統基于極性基團的(de)種類進行分離(lí),通過第2維的(de)反相系統基于脂肪酸的(de)鏈長(cháng)進行分離(lí)。輕質油分析(右圖)呈現與苯環數或碳數對應的(de)模式。
PG:磷脂 PE:磷脂酰乙醇胺
PA:磷脂酸 PI:磷脂酰肌醇
PS:磷脂酰絲氨酸 PC:磷脂酰膽堿
最大限度提高(gāo)了色譜分離(lí)檢測能力、使以往難以分離(lí)的(de)結構類似化合物實現高(gāo)分離(lí)分析的(de)全二維色譜 e-Series,基于LC(液相色譜)的(de)LC×LC系統「Nexera-e」以及基于GC(氣相色譜)·GC-MS(氣質聯用儀)的(de)GC×GC系統「Ultra-e」組成産品線,使用專用軟件「ChromSquare)」進行數據解析。
LCxLC, LCxLCMS
(Nexera-e)
GCxGC, GCxGCMS
(Ultra-e)
基于Comprehensive Chromatography的(de)應用
葛根湯提取物
在1個峰內(nèi)含有若幹成分吧(ba)?樣品越複雜、類似成分越多,則在1個峰中就越有可(kě)能含有多個成分。單一(yī)分離(lí)系統無法分離(lí)的(de)成分,如(rú)果使用兩個獨立的(de)分離(lí)系統的(de)話,則可(kě)以實現分離(lí)。
葛根湯提取物基于Nexera-e的(de)分離(lí)與基于通常1維LC的(de)分離(lí)
如(rú)上例所示的(de)峰,在單一(yī)分離(lí)系統中重疊的(de)成分,通過使用2個分離(lí)系統實現了分離(lí)。另外,1維LC确認到74個峰,而通過使用Nexera-e,在同一(yī)分析時間內(nèi)檢測出超過200個峰。
磷脂
全二維液相色譜分析的(de)優點不僅僅是高(gāo)分離(lí)。在2維譜圖上,第1維軸與第2維軸可(kě)分别為(wèi)不同的(de)分離(lí)條件,因此,各成分的(de)物性與圖上的(de)位置相關。在2維譜圖上進行解析,可(kě)對具有類似結構的(de)化合物分組,可(kě)直接觀察到各成分群,或在圖上解析未知成分的(de)性質。
磷脂39成分同時分析
PG:磷脂 PE:磷脂酰乙醇胺 PA:磷脂酸
PI:磷脂酰肌醇 PS:磷脂酰絲氨酸 PC:磷脂酰膽堿
磷脂各成分通過第1維正相系統基于極性基團種類進行分離(lí),通過第2維反相系統基于脂肪酸鏈長(cháng)進行分離(lí)。
上圖按種類分組表示各成分。
磷脂有以正離(lí)子(zǐ)模式較強檢出的(de)成分和(hé)以負離(lí)子(zǐ)模式較強檢出的(de)成分,但利用LCMS-8050的(de)高(gāo)速正負離(lí)子(zǐ)切換[UFswitching]檢測,可(kě)以在1次分析中獲得雙方數據。
礦物油的(de)芳烴類(MOAH)的(de)分析
從原油經過各蒸餾、提純過程生産出的(de)礦物油産品含有礦物油飽和(hé)烴類(MOSH)、礦物油芳烴類(MOAH)。近年(nián),發生了礦物油混入食品危害健康的(de)問題。混入源可(kě)能是包裝材料的(de)印刷油墨直接混入,或是作為(wèi)再生原料的(de)報紙上的(de)油墨等。在此介紹基于GC×GC的(de)意大利面的(de)MOAH分析。
在礦物油分析中,首先提取粉碎樣品,然後分離(lí)MOSH成分與MOAH成分,并進行定量。比如(rú),使用Ag矽膠SPE小柱在線SPE法分離(lí)的(de)樣品分割中還出現了目标成分之外的(de)峰,妨礙定量。對此峰進行解析還有助于确定污染源。
下圖是GC×GC分析市售意大利面的(de)MOAH分割的(de)結果。在MOAH Cloud上存在強峰,通過質譜譜庫檢索,确認了峰成分。大多是脂類化合物。MOAH定量使用GC×GC-FID,對對應面積積分區域部分進行積分,然後扣除不要要的(de)峰強度,得到了1.6mg/Kg(C<25)的(de)結果。在包裝前測定的(de)意大利面樣品中不含一(yī)系列的(de)脂類化合物,因此,可(kě)以污染認為(wèi)是來自(zì)包裝。
意大利面的(de)MOAH分割的(de)GCxGC-qMS色譜圖
(1st色譜柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25µm), 2nd色譜柱:Supelcowax-10(L=1m, i.d.=0.1mm, df=0.10mu;m),調制時間:6sec)
島津的(de)三重四極杆型質譜儀GCMS-TQ8030可(kě)高(gāo)速實施掃描模式、MRM數據采集,還可(kě)進行scan/MRM同時測定。在此,介紹基于GCMS-TQ8030的(de)scan/MRM同時測定模式的(de)柑橘精油非目标定性分析,以及食品添加劑所含柑橘油的(de)MRM目标分析的(de)例子(zǐ)。1st色譜柱使用SLB-5ms,2nd色譜柱使用IL-60。
下圖表示掃描部分的(de)2維色譜圖。另外,列表表示通過譜圖相似度檢索一(yī)緻的(de)不同極性的(de)16種單/倍半萜。
Q3掃描部分的(de)柑橘精油的(de)2維色譜圖和(hé)鑒定結果
(調制時間:5sec)
No | 化合物名 | No | 化合物名 | No | 化合物名 |
1 | citronellal | 2 | terpinen-4-ol | 3 | α-terpineol |
4 | decanal | 5 | neral | 6 | geranial |
7 | perillaldehyde | 8 | thymol | 9 | linalool isobutyrate |
10 | α-copaene | 11 | dodecanal | 12 | methyl, N-methyl anthranilate |
13 | (E,E), α-farnesene | 14 | δ-cadinene | 15 | caryophyllene oxide |
16 | α-sinensal |
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進行了3種保存劑——鄰苯基酚 (OPP)、丁基羟基甲苯 (BHT)、丁基羟基苯甲醚 (BHA)的(de)MRM目标定量分析。對于OPP在0.1 ppm-100 ppm範圍,而對于BHA和(hé)BHT在0.5 ppm-200 ppm範圍測定了标準曲線。下圖表示1 ppm水平的(de)MRM的(de)2維色譜圖。從柑橘精油檢測出57 ppm的(de)OPP,未檢出BHT和(hé)BHA。(BHT和(hé)BHA的(de)LOD分别為(wèi)3 ppb、11 ppb。)
1ppm水平的(de)內(nèi)标IS(,4-二溴苯)、BHT、OPP、BHA的(de)
MRM GC×GC-MSMS 2維色譜圖。
進行通常GC/MS/MS的(de)MRM而有峰重疊的(de)情況下,如(rú)果使用GCxGC-MSMS,則有可(kě)能實現色譜分離(lí)。
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馬黛茶的(de)分析
馬黛茶作為(wèi)恢複疲勞的(de)滋補劑或興奮性飲料,在南美各國(guó)被普遍消費。對從巴西超市買來的(de)馬黛茶樣品(Ilex paraguariensis的(de)枝葉)的(de)揮發成分進行了GCxGC分析。
馬黛茶的(de)GCxGC-qMS色譜圖
(1st色譜柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色譜柱Equity 1701(L=1.5m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm), 調制時間:6sec)
一(yī)維色譜柱使用微極性色譜柱,二維色譜柱使用具有适合高(gāo)速分析的(de)尺寸的(de)中極性色譜柱。得到的(de)二維色譜圖上檢測出非常多的(de)成分,在二維圖的(de)下部(低(dī)極性區域)檢測出烴組,并且,檢測出引人注目的(de)化合物咖啡因。
GCxGC分析和(hé)單GC分析的(de)比較 |
| 檢出峰數 | 鑒定峰數 |
GCxGC-MS | 1000以上 | 241 |
單GC-MS | 200 | 70 |
通過實施質譜圖譜庫檢索,在檢出的(de)1000個以上的(de)峰中,可(kě)鑒定241個。可(kě)知,GCxGC是分析複雜樣品的(de)有效手段。
馬黛茶的(de)GCxGC-qMS色譜圖和(hé)鑒定結果例
No | 化合物名 | No | 化合物名 | No | 化合物名 |
20 | 4-hydroxy-2-butanone | 30 | 5-methyl-3-methylene-5-hexen-2-one | 40 | alpha-pinene |
21 | methylpyrazine | 31 | 2-heptanone | 41 | 2-octanone |
22 | furfural | 32 | nonane | 42 | 2-heptenal, |
23 | isovaleric acid | 33 | 4-heptenal, | 43 | 2,2-dimethyl-3-heptanone |
24 | (2E)-hexenal | 34 | 2-butoxyethanol | 44 | 5-ethyl-2(5H)-furanone |
25 | 2-allylfuran | 35 | 2,4-hexadienal | 45 | 5-methyl furfural |
26 | (2Z)-hexenal | 36 | 2(5H)-furanone | 46 | benzaldehyde |
27 | furfuryl alcohol | 37 | gamma-butyrolactone | 47 | hexanoic acid |
28 | hexanol | 38 | pyrazine, 2,5-dimethyl- | 48 | 3-methyl-2(5H)-furanone |
29 | pentanoic acid | 39 | 2,7-dimethyloxepine | 49 | 1-octen-3-ol |
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血漿中的(de)脂肪酸
食物中的(de)脂肪與高(gāo)血壓、心髒病、肥胖、高(gāo)膽固醇血症等一(yī)系列病理(lǐ)有很深的(de)關系,被人們普遍關注,近年(nián)來,廣泛使用色譜裝置實施調查。但目前的(de)方法存在i)因質譜圖相似,不能确定脂肪酸同分異構體的(de)雙鍵位置、ii) GC分離(lí)能力低(dī)、iii) 因靈敏度低(dī),無法檢測微量水平的(de)峰等問題。 在此,嘗試使用具有高(gāo)分離(lí)能力、高(gāo)靈敏度的(de)GC×GC法确定人血漿中的(de)脂肪酸甲酯。
血漿中脂肪酸甲酯的(de)二維色譜圖
(1st色譜柱:SLB-5ms(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色譜柱:Supercowax-10(L=0.95m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm), 調制時間:6sec)
Peak | FAME | Peak | FAME | Peak | FAME | Peak | FAME |
1 | C8:0 | 18 | a-C19:0 | 35 | C18:2ω6 (st) | 52 | C22:4ω6 |
2 | C9:0 | 19 | C19:0 | 36 | C20:2 | 53 | C22:4ω3 |
3 | C10:0 (st) | 20 | C20:0 (st) | 37 | C20:2ω6 (st) | 54 | C24:4ω6 |
4 | C11:0 (st) | 21 | C21:0 (st) | 38 | C22:2ω6 (st) | 55 | C20:5ω3 (st) |
5 | C12:0 (st) | 22 | C22:0 (st) | 39 | C24:2ω6 | 56 | C20:5ω1 |
6 | i-C14:0 | 23 | C23:0 (st) | 40 | C18:3ω6 (st) | 57 | C21:5 |
7 | C14:0 (st) | 24 | C24:0 (st) | 41 | C18:3ω3 (st) | 58 | C22:5ω6 |
8 | i-C15:0 (st) | 25 | C14:1ω5 (st) | 42 | C18:3 | 59 | C22:5ω3 (st) |
9 | a-C15:0 (st) | 26 | C16:1ω7 (st) | 43 | C19:3 | 60 | C24:5ω3 |
10 | C15:0 (st) | 27 | C17:1ω7 (st) | 44 | C19:3ω6 | 61 | C24:5 |
11 | i-C16:0 (st) | 28 | C18:1ω9 (st) | 45 | C20:3ω6 (st) | 62 | C20:6ω1 |
12 | C16:0 (st) | 29 | C19:1 | 46 | C20:3ω3 (st) | 63 | C22:6ω3 (st) |
13 | i-C17:0 (st) | 30 | C20:1ω9 (st) | 47 | C22:3ω6 | 64 | C23:6 |
14 | a-C17:0 | 31 | C22:1ω9 (st) | 48 | C18:4ω3 | 65 | |
15 | C17:0 (st) | 32 | C24:1ω9 (st) | 49 | C20:4ω6 (st) |
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16 | i-C18:0 | 33 | C16:2ω6 | 50 | C20:4ω3 (st) |
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17 | C18:0 (st) | 34 | C17:2 | 51 | C21:4 |
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可(kě)知FAME的(de)峰與碳數(C)、雙鍵數(DB)、雙鍵位置(ω)對應,有規則地(dì)在2維色譜圖上分布。 此空間分布排列對預測确定化合物非常有用,根據此排列,65個峰中29個峰基于此排列位置成功得到鑒定(表中(st)為(wèi)基于标準樣品的(de)物質)。另外,還檢測出低(dī)水平的(de)奇數碳數的(de)脂肪酸。
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咖啡的(de)分析
由于主要是屬于吡喃、吡嗪、吡咯化合物的(de)數千種揮發化合物的(de)存在,賦予了烘焙咖啡香味的(de)特征。不同種類的(de)上述成分的(de)嗅覺感受性、濃度,化學(xué)特性都不同,通過相互作用形成咖啡獨特的(de)香味。對于因組成成成分非常複雜,以通常的(de)GC難以分析的(de)咖啡豆揮發成分,使用GCxGC-MS進行了分析。
阿拉伯咖啡揮發成分的(de)二維色譜圖
(1色譜柱:Supercowax-10(L=30m, i.d.=0.25mm, df=0.25μm), 2nd色譜柱:SPB-5ms(L=1.0m, i.d.=0.1mm, df=0.1μm), 調制時間:6sec)
此分析通過使用極性-無極性的(de)色譜柱對,在二維面內(nèi)檢測出數千個峰,出色地(dì)描繪了非常複雜的(de)咖啡香味。
二維色譜圖上描繪的(de)吡嗪組
可(kě)知14種吡嗪形成與側鏈碳數對應的(de)組,以水平方向的(de)譜帶群形式排列。
本網頁刊登的(de)應用數據由意大利·墨西拿大學(xué) - Mondero教授小組取得。
Application data by Universita degli Studio di Messina; Reference: Purcaro et.al. J.Sep.Sci. 2009, 32, 3355-3363
GC×GC系統實現了全二維色譜法(GC×GC)的(de)數據采集。可(kě)以從複雜基質中分離(lí)目标物質,根據2維色譜圖模式進行分類分析等。
用途
有效應對以往GC或GCMS難以分析的(de)天然産物等複雜樣品的(de)分離(lí)分析。
· 食品
· 香精香料
· 環境
· 石油化工等
特長(cháng)
在1維色譜圖上因沸點相近而無法分離(lí)的(de)色譜峰,可(kě)根據極性的(de)差異在二維色譜上實現分離(lí)。
可(kě)以分析以往因基質複雜而難以分離(lí)的(de)成分。
反映化合物結構的(de)圖像模式
GC×GC具有反映化合物結構的(de)圖像模式,在多成分混合物的(de)分組分析中發揮威力。
輕質油的(de)分析
表示與苯環數或碳數對應的(de)模式。
GCMS-QP2010 Ultra的(de)超快速改善分離(lí)
GCxGC要求具有超快的(de)掃描速度高(gāo)速采樣功能。GCMS-QP2010 Ultra高(gāo)達20,000 u/sec的(de)高(gāo)速性能提高(gāo)了色譜峰的(de)分離(lí)能力。
全二維色譜法解析軟件 ChromSquare
直接讀取以Gcsolution、GCMSsolution采集的(de)GC×GC數據,變換為(wèi)2維色譜圖後進行數據的(de)定性或定量。可(kě)方便地(dì)進行分組或報告制作。
ChromSquare
* ChromSquare為(wèi)意大利 Chromaleont S.r.l 的(de)産品。
* 也可(kě)作為(wèi)軟件介紹美國(guó)Zoex公司的(de)”GC Image”。