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Nexera-e所提供的全二維液相色譜法通過(guò)將兩種獨(dú)立的分離模式相結(jié)合,進(jìn)一步拓展了液相色譜法的可能性。
在藥物雜質(zhì)、蛋白質(zhì)酶解物、食品提取物等天然物質(zhì)或合成聚合物等復(fù)雜樣品的分析,利用Nexera-e所得到的新的分析結(jié)果,加深了對(duì)分析對(duì)象的理解,獲得全新的見(jiàn)解。
在1個(gè)峰內(nèi)含有若干成分吧?樣品越復(fù)雜、類(lèi)似成分越多,則在1個(gè)峰中就越有可能含有多個(gè)成分。單一分離系統(tǒng)無(wú)法分離的成分,如果使用互相獨(dú)立的2個(gè)系統(tǒng)的話,則可以實(shí)現(xiàn)分離。
如上例所示的峰,在單一分離系統(tǒng)中重疊的成分,通過(guò)使用2個(gè)分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分離。另外,1維LC確認(rèn)到74個(gè)峰,而通過(guò)使用Nexera-e,在同一分析時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出超過(guò)200個(gè)峰。
全二維液相色譜將兩種獨(dú)立的分離系統(tǒng)加以結(jié)合,可大幅度地提高分離性能,是全新的分析方法。通過(guò)多個(gè)分離系統(tǒng)的組合,可以分離使用一維LC難以分離的成分,為此,可應(yīng)用于復(fù)雜樣品的分析。另外,與一般的二維LC不同,獲取的數(shù)據(jù)反映出第1維與第2維雙方的分離結(jié)果,可最大限度地應(yīng)用雙方的分離系統(tǒng)。
全二維液相色譜將一維系統(tǒng)的洗脫液在二維譜圖上進(jìn)一步細(xì)致地分割解析,在線連續(xù)地在二維系統(tǒng)實(shí)施分離。通過(guò)2個(gè)環(huán)路的閥構(gòu)成一維與二維系統(tǒng)相交的流路結(jié)構(gòu),切換閥使這些環(huán)路交替地重復(fù)進(jìn)行一維洗脫液分割和向二維系統(tǒng)注入的動(dòng)作。
全二維液相色譜系統(tǒng)的流路與動(dòng)作
全二維液相色譜分析的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是高分離。在二維譜圖上,第一維軸與第二維軸可分別為不同的分離條件,因此,各成分的物性與圖上的位置相關(guān)。在二維譜圖上進(jìn)行解析,可對(duì)具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的化合物分組,可直接觀察到各成分群,或在圖上解析未知成分的性質(zhì)。
?磷脂39成分的同時(shí)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(guò)第1維正相系統(tǒng)基于極性基團(tuán)種類(lèi)進(jìn)行分離,通過(guò)第2維反相系統(tǒng)基于脂肪酸鏈長(zhǎng)進(jìn)行分離。
上圖按種類(lèi)分組表示各成分。
磷脂有以正離子模式較強(qiáng)檢出的成分和以負(fù)離子模式較強(qiáng)檢出的成分,但利用LCMS-8050的高速正負(fù)離子切換[UFswitching]檢測(cè),可以在1次分析中獲得兩組數(shù)據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)全二維液相色譜,要求各構(gòu)成組件具有最好的性能。比如,二維分析系統(tǒng)滿足超快速梯度分析,即高流量且超高壓的送液要求。并且,為了解析樣品間的差異,還要求在上述分析條件下具有非常高的保留時(shí)間重現(xiàn)性。 Nexera-e采用具有世界領(lǐng)先水平的Nexera X2的各組件,具備充分滿足上述嚴(yán)苛要求的性能。比如,送液?jiǎn)卧狶C-30AD可最高至3 mL/min的高流量區(qū)域,并以130 MPa耐壓實(shí)施送液。與同樣可耐壓130 MPa的高壓流路切換閥FCV-32AH組合,擴(kuò)大了二維分析系統(tǒng)的選擇范圍。
Nexera-e 系統(tǒng)(PDA型號(hào))
標(biāo)準(zhǔn)品分析中各成分的保留時(shí)間重現(xiàn)性(n=6)
(1: Acetanilide, 2: Methyl paraben, 3: Acetophenone, 4: Propyl paraben, 5: Butyrophenone, 6: Benzophenone, 7: Hexanophenone)
數(shù)據(jù)采集所獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)全二維液相色譜解析軟件ChromSquare變換為二維等高線數(shù)據(jù)。色譜圖上的峰在等高線數(shù)據(jù)上被識(shí)別為點(diǎn),以這個(gè)點(diǎn)為單位進(jìn)行定性·定量解析處理。
磷脂標(biāo)準(zhǔn)樣品的LC×LC/MS數(shù)據(jù)解析
(左上:等高線圖(放大),左下:MS譜圖,右上:第2維的色譜圖,右下:等高線圖(整體))?
隨著指針的移動(dòng),顯示表示MS譜圖。比如,可以對(duì)有特征的點(diǎn)簡(jiǎn)便地使用MS譜圖進(jìn)行定性分析。
與通常的HPLC分析相同,可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣品的分析結(jié)果制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行未知樣品的定量分析。
點(diǎn)整體的MS譜圖(紅線)和數(shù)據(jù)點(diǎn)的MS譜圖(藍(lán)線)
標(biāo)準(zhǔn)曲線
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Comprehensive Chromatography
全二維色譜法
全二維色譜技術(shù)作為可以迅速、全面地解析復(fù)雜樣品中成分的微小差異的有效分離技術(shù),近年來(lái),在香料、環(huán)境、化學(xué)等領(lǐng)域的需求日益增加。
傳統(tǒng)的色譜法
想要詳細(xì)地分離化合物群,想要分離隱藏在主成分中的多個(gè)微量成分。食品、生物、石化樣品多具有復(fù)雜的組成,有時(shí)無(wú)法使用傳統(tǒng)的色譜法充分予以分離。
實(shí)現(xiàn)全二維分離
全二維液相色譜將兩個(gè)獨(dú)立的分離系統(tǒng)相結(jié)合,可大幅度地提高分離性能,是全新的分析方法。通過(guò)多個(gè)分離系統(tǒng)的組合,可以分離使用1維LC難以分離的成分,為此,可應(yīng)用于復(fù)雜樣品的分析。
2維譜圖:必要的信息一目了然
表示出反映化合物結(jié)構(gòu)的圖像模式,在多組分混合物的分組分析中顯示威力。
磷脂各成分(左圖)通過(guò)第1維的正相系統(tǒng)基于極性基團(tuán)的種類(lèi)進(jìn)行分離,通過(guò)第2維的反相系統(tǒng)基于脂肪酸的鏈長(zhǎng)進(jìn)行分離。輕質(zhì)油分析(右圖)呈現(xiàn)與苯環(huán)數(shù)或碳數(shù)對(duì)應(yīng)的模式。
最大限度提高了色譜分離檢測(cè)能力、使以往難以分離的結(jié)構(gòu)類(lèi)似化合物實(shí)現(xiàn)高分離分析的全二維色譜?e-Series,基于LC(液相色譜)的LC×LC系統(tǒng)「Nexera-e」以及基于GC(氣相色譜)·GC-MS(氣質(zhì)聯(lián)用儀)的GC×GC系統(tǒng)「Ultra-e」組成產(chǎn)品線,使用專(zhuān)用軟件「ChromSquare)」進(jìn)行數(shù)據(jù)解析。
LCxLC, LCxLCMS
(Nexera-e)
GCxGC, GCxGCMS
(Ultra-e)
在1個(gè)峰內(nèi)含有若干成分吧?樣品越復(fù)雜、類(lèi)似成分越多,則在1個(gè)峰中就越有可能含有多個(gè)成分。單一分離系統(tǒng)無(wú)法分離的成分,如果使用兩個(gè)獨(dú)立的分離系統(tǒng)的話,則可以實(shí)現(xiàn)分離。
葛根湯提取物基于Nexera-e的分離與基于通常1維LC的分離
如上例所示的峰,在單一分離系統(tǒng)中重疊的成分,通過(guò)使用2個(gè)分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分離。另外,1維LC確認(rèn)到74個(gè)峰,而通過(guò)使用Nexera-e,在同一分析時(shí)間內(nèi)檢測(cè)出超過(guò)200個(gè)峰。
全二維液相色譜分析的優(yōu)點(diǎn)不僅僅是高分離。在2維譜圖上,第1維軸與第2維軸可分別為不同的分離條件,因此,各成分的物性與圖上的位置相關(guān)。在2維譜圖上進(jìn)行解析,可對(duì)具有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的化合物分組,可直接觀察到各成分群,或在圖上解析未知成分的性質(zhì)。
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磷脂39成分同時(shí)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(guò)第1維正相系統(tǒng)基于極性基團(tuán)種類(lèi)進(jìn)行分離,通過(guò)第2維反相系統(tǒng)基于脂肪酸鏈長(zhǎng)進(jìn)行分離。
上圖按種類(lèi)分組表示各成分。
磷脂有以正離子模式較強(qiáng)檢出的成分和以負(fù)離子模式較強(qiáng)檢出的成分,但利用LCMS-8050的高速正負(fù)離子切換[UFswitching]檢測(cè),可以在1次分析中獲得雙方數(shù)據(jù)。?
從原油經(jīng)過(guò)各蒸餾、提純過(guò)程生產(chǎn)出的礦物油產(chǎn)品含有礦物油飽和烴類(lèi)(MOSH)、礦物油芳烴類(lèi)(MOAH)。近年,發(fā)生了礦物油混入食品危害健康的問(wèn)題?;烊朐纯赡苁前b材料的印刷油墨直接混入,或是作為再生原料的報(bào)紙上的油墨等。在此介紹基于GC×GC的意大利面的MOAH分析。
在礦物油分析中,首先提取粉碎樣品,然后分離MOSH成分與MOAH成分,并進(jìn)行定量。比如,使用Ag硅膠SPE小柱在線SPE法分離的樣品分割中還出現(xiàn)了目標(biāo)成分之外的峰,妨礙定量。對(duì)此峰進(jìn)行解析還有助于確定污染源。
下圖是GC×GC分析市售意大利面的MOAH分割的結(jié)果。在MOAH Cloud上存在強(qiáng)峰,通過(guò)質(zhì)譜譜庫(kù)檢索,確認(rèn)了峰成分。大多是脂類(lèi)化合物。MOAH定量使用GC×GC-FID,對(duì)對(duì)應(yīng)面積積分區(qū)域部分進(jìn)行積分,然后扣除不要要的峰強(qiáng)度,得到了1.6mg/Kg(C<25)的結(jié)果。在包裝前測(cè)定的意大利面樣品中不含一系列的脂類(lèi)化合物,因此,可以污染認(rèn)為是來(lái)自包裝。
意大利面的MOAH分割的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(diào)制時(shí)間:6sec)
島津的三重四極桿型質(zhì)譜儀GCMS-TQ8030可高速實(shí)施掃描模式、MRM數(shù)據(jù)采集,還可進(jìn)行scan/MRM同時(shí)測(cè)定。在此,介紹基于GCMS-TQ8030的scan/MRM同時(shí)測(cè)定模式的柑橘精油非目標(biāo)定性分析,以及食品添加劑所含柑橘油的MRM目標(biāo)分析的例子。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2維色譜圖。另外,列表表示通過(guò)譜圖相似度檢索一致的不同極性的16種單/倍半萜。
Q3掃描部分的柑橘精油的2維色譜圖和鑒定結(jié)果
(調(diào)制時(shí)間:5sec)
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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 |
進(jìn)行了3種保存劑——鄰苯基酚 (OPP)、丁基羥基甲苯 (BHT)、丁基羥基苯甲醚 (BHA)的MRM目標(biāo)定量分析。對(duì)于OPP在0.1 ppm-100 ppm范圍,而對(duì)于BHA和BHT在0.5 ppm-200 ppm范圍測(cè)定了標(biāo)準(zhǔn)曲線。下圖表示1 ppm水平的MRM的2維色譜圖。從柑橘精油檢測(cè)出57 ppm的OPP,未檢出BHT和BHA。(BHT和BHA的LOD分別為3 ppb、11 ppb。)
1ppm水平的內(nèi)標(biāo)IS(,4-二溴苯)、BHT、OPP、BHA的
MRM GC×GC-MSMS 2維色譜圖。
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進(jìn)行通常GC/MS/MS的MRM而有峰重疊的情況下,如果使用GCxGC-MSMS,則有可能實(shí)現(xiàn)色譜分離。
馬黛茶作為恢復(fù)疲勞的滋補(bǔ)劑或興奮性飲料,在南美各國(guó)被普遍消費(fèi)。對(duì)從巴西超市買(mǎi)來(lái)的馬黛茶樣品(Ilex paraguariensis的枝葉)的揮發(fā)成分進(jìn)行了GCxGC分析。
馬黛茶的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(diào)制時(shí)間:6sec)
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一維色譜柱使用微極性色譜柱,二維色譜柱使用具有適合高速分析的尺寸的中極性色譜柱。得到的二維色譜圖上檢測(cè)出非常多的成分,在二維圖的下部(低極性區(qū)域)檢測(cè)出烴組,并且,檢測(cè)出引人注目的化合物咖啡因。
GCxGC分析和單GC分析的比較 | ||
檢出峰數(shù) | 鑒定峰數(shù) | |
GCxGC-MS | 1000以上 | 241 |
單GC-MS | 200 | 70 |
通過(guò)實(shí)施質(zhì)譜圖譜庫(kù)檢索,在檢出的1000個(gè)以上的峰中,可鑒定241個(gè)??芍珿CxGC是分析復(fù)雜樣品的有效手段。
馬黛茶的GCxGC-qMS色譜圖和鑒定結(jié)果例
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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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食物中的脂肪與高血壓、心臟病、肥胖、高膽固醇血癥等一系列病理有很深的關(guān)系,被人們普遍關(guān)注,近年來(lái),廣泛使用色譜裝置實(shí)施調(diào)查。但目前的方法存在i)因質(zhì)譜圖相似,不能確定脂肪酸同分異構(gòu)體的雙鍵位置、ii) GC分離能力低、iii) 因靈敏度低,無(wú)法檢測(cè)微量水平的峰等問(wèn)題。 在此,嘗試使用具有高分離能力、高靈敏度的GC×GC法確定人血漿中的脂肪酸甲酯。
血漿中脂肪酸甲酯的二維色譜圖
(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(diào)制時(shí)間:6sec)
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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 | C24:6ω3 |
15 | C17:0 (st) | 32 | C24:1ω9 (st) | 49 | C20:4ω6 (st) | ||
16 | i-C18:0 | 33 | C16:2ω6 | 50 | C20:4ω3 (st) | ||
17 | C18:0 (st) | 34 | C17:2 | 51 | C21:4 |
可知FAME的峰與碳數(shù)(C)、雙鍵數(shù)(DB)、雙鍵位置(ω)對(duì)應(yīng),有規(guī)則地在2維色譜圖上分布。 此空間分布排列對(duì)預(yù)測(cè)確定化合物非常有用,根據(jù)此排列,65個(gè)峰中29個(gè)峰基于此排列位置成功得到鑒定(表中(st)為基于標(biāo)準(zhǔn)樣品的物質(zhì))。另外,還檢測(cè)出低水平的奇數(shù)碳數(shù)的脂肪酸。
由于主要是屬于吡喃、吡嗪、吡咯化合物的數(shù)千種揮發(fā)化合物的存在,賦予了烘焙咖啡香味的特征。不同種類(lèi)的上述成分的嗅覺(jué)感受性、濃度,化學(xué)特性都不同,通過(guò)相互作用形成咖啡獨(dú)特的香味。對(duì)于因組成成成分非常復(fù)雜,以通常的GC難以分析的咖啡豆揮發(fā)成分,使用GCxGC-MS進(jìn)行了分析。
阿拉伯咖啡揮發(fā)成分的二維色譜圖
(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(diào)制時(shí)間:6sec)
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此分析通過(guò)使用極性-無(wú)極性的色譜柱對(duì),在二維面內(nèi)檢測(cè)出數(shù)千個(gè)峰,出色地描繪了非常復(fù)雜的咖啡香味。
二維色譜圖上描繪的吡嗪組
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可知14種吡嗪形成與側(cè)鏈碳數(shù)對(duì)應(yīng)的組,以水平方向的譜帶群形式排列。
本網(wǎng)頁(yè)刊登的應(yīng)用數(shù)據(jù)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全二維色譜法(GC×GC)的數(shù)據(jù)采集??梢詮膹?fù)雜基質(zhì)中分離目標(biāo)物質(zhì),根據(jù)2維色譜圖模式進(jìn)行分類(lèi)分析等。
有效應(yīng)對(duì)以往GC或GCMS難以分析的天然產(chǎn)物等復(fù)雜樣品的分離分析。
· 食品
· 香精香料
· 環(huán)境
· 石油化工等
在1維色譜圖上因沸點(diǎn)相近而無(wú)法分離的色譜峰,可根據(jù)極性的差異在二維色譜上實(shí)現(xiàn)分離。
可以分析以往因基質(zhì)復(fù)雜而難以分離的成分。
反映化合物結(jié)構(gòu)的圖像模式
GCMS-QP2010 Ultra的超快速改善分離
GCxGC要求具有超快的掃描速度高速采樣功能。GCMS-QP2010 Ultra高達(dá)20,000 u/sec的高速性能提高了色譜峰的分離能力。
全二維色譜法解析軟件 ChromSquare
* ChromSquare為意大利 Chromaleont S.r.l 的產(chǎn)品。
* 也可作為軟件介紹美國(guó)Zoex公司的”GC Image”。