超高效合相色譜技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

廖 蕓，鐘雪蓮，莫月香，胡劍燦，羅 峻*

(1.廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，廣東 廣州 511447；2.廣州檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511447)

Waters公司基于超臨界流體色譜技術(shù)，于2012年推出一款新型分析儀器-超高效合相色譜(Ultra Peroformance Convergence Chromatography,UPC2)。該技術(shù)以超臨界CO2為主要流動(dòng)相，具有傳質(zhì)性好、分離效果佳、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。與液相色譜(LC)技術(shù)相比，使用無(wú)毒的CO2作為流動(dòng)相，流體黏度低、擴(kuò)散率高，綠色環(huán)保，可減少對(duì)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的健康危害；與氣相色譜(GC)技術(shù)相比，具有更廣的適用范圍和更加快速、高效的分離能力。

1 簡(jiǎn)介

Waters ACQUITY UPC2儀器由合相色譜管理器、二元溶劑管理器、樣品管理器、柱溫箱管理器和檢測(cè)器五個(gè)部分構(gòu)成[1]。合相色譜管理器是儀器核心部件，主要起到控制CO2流體的作用，提供穩(wěn)定的壓力環(huán)境。系統(tǒng)可根據(jù)分析需求，連接PDA、MS和ELSD等檢測(cè)器。目前國(guó)內(nèi)的報(bào)告所使用的檢測(cè)器以PDA和MS為主。

在超高效合相色譜系統(tǒng)中，色譜柱、助溶劑、系統(tǒng)背壓、色譜柱溫度等參數(shù)的選擇會(huì)影響目標(biāo)物的分離效果。色譜柱的選擇在參數(shù)優(yōu)化中起著關(guān)鍵作用，Waters公司提供了固定相不同的四種色譜柱，ACQUITY UPC2BEH色譜柱、ACQUITY UPC2BEH 2-EP色譜柱、ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色譜柱和ACQUITY UPC2HSS C18 SB色譜柱。在此基礎(chǔ)上，Waters公司還開(kāi)發(fā)了ACQUITY UPC2Trefoil系列手性柱和ACQUITY UPC2Torus系列非手性柱，為化合物的有效分離提供了更多選擇。助溶劑的加入能夠改變超臨界流體的溶劑化能力，進(jìn)而改變目標(biāo)物的分離效果，常用的助溶劑有甲醇、乙醇、異丙醇和乙腈。系統(tǒng)背壓和色譜柱溫度的改變影響流體密度，從而改變?nèi)軇┗芰?，?dǎo)致目標(biāo)物出峰時(shí)間改變。值得注意的是，在傳統(tǒng)液相中，隨著溫度的升高，目標(biāo)物出峰時(shí)間往往縮短，而在超高效合相色譜中，溫度的升高會(huì)導(dǎo)致超臨界流體黏度的降低，溶劑化能力變小，目標(biāo)物出峰時(shí)間延長(zhǎng)。

2 應(yīng)用

近幾年，超高效合相色譜技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在食品、紡織品、藥品、化工產(chǎn)品等領(lǐng)域均得到了應(yīng)用，表1 是近幾年國(guó)內(nèi)發(fā)表的采用UPC2技術(shù)進(jìn)行研究分析的文獻(xiàn)資料匯總。

2.1 食品方面

食品安全直接關(guān)系著人體健康安全問(wèn)題，受到國(guó)人的高度重視。食品品質(zhì)與安全的測(cè)定分析一直是研究的重點(diǎn)。

近期，章璐幸等[2]建立了免疫親和固相萃取( IAC-SPE) -超高效合相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜( UPC2- MS /MS) 同時(shí)測(cè)定牛奶中6種玉米赤霉醇類化合物殘留的方法。該方法基體效應(yīng)小，專屬性好，操作簡(jiǎn)便快速。牛奶樣品經(jīng)去離子水稀釋后，IAC-SPE富集凈化，采用具有較強(qiáng)選擇性的ACQUITY UPC2Torus 2-PIC色譜柱分離，ESI-模式下進(jìn)行檢測(cè)。6種目標(biāo)物在1～200 ng/mL的范圍內(nèi)線性良好，平均回收率在75.9%～106.5%之間，日內(nèi)和日間精密度都≤11.4%。周圍團(tuán)隊(duì)[3-5]使用超高效合相色譜分析食品中的維生素C、抗氧化劑，所建立的方法均具有良好線性、準(zhǔn)確度和精密度。在建立的油脂及其制品中5種抗氧化劑的超高效合相色譜法時(shí)，與超高效液相色譜法(UPLC)進(jìn)行了比較，UPC2與UPLC相比具有更短的分析時(shí)間，更好的分離效果和更準(zhǔn)確的定量結(jié)果，適用于高通量檢測(cè)。UPC2還被用于檢測(cè)食用植物油中的常見(jiàn)脂肪酸(棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸)[6]和丁基羥基茴香醚(BHA)和二丁基羥基甲苯(BHT)[7]。前者樣品經(jīng)皂化反應(yīng)處理，UPC2-MS分析，在0.5～100 mg/L的范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)為0.9985～0.9998，回收率為89.61%～108.50%，方法重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.69%～3.01%；后者使用正庚烷-異丙醇溶劑溶解稀后，渦旋振蕩后，經(jīng)UPC2-PDA測(cè)定，在50～200 mg/kg的范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)>0.99，BHA和BHT的平均回收率在93.8%～99.4%的范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.5%～4.0%之間。此外，UPC2還成功的應(yīng)用在蜂蜜[8]、茶葉[9-11]、酒[12-14]等食品中分析化合物的快速檢測(cè)，為食品質(zhì)量的監(jiān)管提供新的技術(shù)支持。

2.2 紡織方面

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，對(duì)紡織服裝的安全性問(wèn)題的關(guān)注也越來(lái)越高。對(duì)紡織品中的有毒有害物質(zhì)的分析，通常使用氣質(zhì)聯(lián)用法、高效液相色譜法、氣相色譜法、分光光度法等進(jìn)行，而超高效合相色譜法目前在紡織行業(yè)也得到了應(yīng)用。

丁友超等[15]采用超高效合相色譜技術(shù)測(cè)定紡織品中11種致敏分散染料，對(duì)色譜柱、助溶劑、系統(tǒng)背壓等參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，11種目標(biāo)物在2.0～50 mg/kg的范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999，定量限、平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別在1.44～1.98 mg/kg、90.3%～97.9%和2.9%～5.3%之間，8 min內(nèi)就能將11種目標(biāo)物分離，方法快速準(zhǔn)確，綠色環(huán)保。經(jīng)熒光增白劑處理過(guò)的紡織品，品質(zhì)得到提高，但熒光增白劑對(duì)皮膚有刺激作用，使免疫系統(tǒng)受損，湯娟等[16]建立了紡織品中8種熒光增白劑的超高效合相色譜法。該方法8種目標(biāo)物在1.0～20.0 mg/L的范圍內(nèi)線性良好，回收率在90.9%～96.5%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.8%～4.2%之間，操作簡(jiǎn)便，分析快速，結(jié)果可靠。錢凱[17]等將加速溶劑萃取技術(shù)與超高效合相色譜技術(shù)相結(jié)合，建立了滌綸樣品中禁用偶氮染料的分析方法，避免了傳統(tǒng)方法中二甲苯、氯苯的使用，污染小，分析快速。

2.3 藥品方面

醫(yī)藥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，對(duì)保障和增進(jìn)人體健康起著至關(guān)重要的作用。藥品以及保健品含量測(cè)定是分析研究的重點(diǎn)，特別是中藥有效成分的測(cè)試、指紋圖譜的建立，對(duì)中藥現(xiàn)代化，走向國(guó)際化提供了幫助。

脂溶性維生素結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，同時(shí)測(cè)定多種脂溶性維生素是檢驗(yàn)技術(shù)的難點(diǎn)，少有這方面的研究報(bào)道。周圍等[18]采用超高效合相色譜技術(shù)測(cè)定復(fù)合維生素片中11 種脂溶性維生素及其衍生物，方法前處理操作簡(jiǎn)便，采用渦旋振蕩，避免了維生素在前處理過(guò)程的損失，分析時(shí)間短，在12 min內(nèi)就能實(shí)現(xiàn)11中脂溶性維生素及其衍生物的有效分離，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，回收率在97.31%～98.76%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.41%～0.96%。王波等[19]建立了超高效合相色譜法快遞分離和測(cè)定黃芪中5種黃酮類化合物的方法，分析速度達(dá)到傳統(tǒng)液相色譜的3倍以上。朱瑞娟等[20]采用超高效合相色譜法建立了補(bǔ)腎健腦顆粒及各藥材提取物的指紋圖譜，明確了補(bǔ)腎健腦顆粒中15個(gè)主峰的來(lái)源，并且能夠?qū)PLC 法無(wú)法分離的β-蛻皮甾酮和松果菊苷進(jìn)行有效的分離，同時(shí)獲得更短的分析時(shí)間。超高效合相色譜法可應(yīng)用在中成藥及原料藥中的香豆素的測(cè)定[21]，結(jié)合溶劑誘導(dǎo)相變萃取前處理技術(shù)，回收率能達(dá)到89.8%～102.3%，分析時(shí)間僅為UPLC的1/4。在螺旋藻保健食品中類胡蘿卜素[22]、藥品中鹽酸蘭地洛爾立體異構(gòu)體[23]的測(cè)定也采用了超高效合相色譜法。

2.4 化工產(chǎn)品方面

劉靜等[24]建立了聚烯烴材料中15種抗氧劑的超高效合相色譜法，對(duì)色譜柱、助溶劑、柱溫及系統(tǒng)背壓等條件進(jìn)行優(yōu)化得到最佳分離條件，15種目標(biāo)物4.5 min內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)基線分離，方法分析時(shí)間短，成本低，綠色環(huán)保。在分析塑料制品中的18種多環(huán)芳烴的超高效合相色譜法中[25]，Daicel IB-3(纖維素3-(3，5-二甲基苯甲酰胺)手性色譜柱比BEH-EP、CSH Fluoro-phenyl、HSS C18 SB色譜柱具有更佳的分離效果，建立的方法分離時(shí)間僅需8.5 min，而常規(guī)方法需要30～40 min。李武林等[26]建立了采用超高效合相色譜檢測(cè)塑料中15種鄰苯二甲酸酯的方法，在0.5～10 mg/L的線性范圍內(nèi)，相關(guān)系數(shù)均大于0.996，檢出限為1.0～2.2 mg/kg，回收率在78.1%～122.3%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在2.95%～8.26%之間，8min內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)15種鄰苯二甲酸酯的分離檢測(cè)。李中皓等[27]采用超高效合相色譜技術(shù)分析紙質(zhì)印刷包裝材料中10 種光引發(fā)劑，樣品經(jīng)乙腈超聲萃取過(guò)濾后上機(jī)測(cè)試，利用ACQUITY UPC2CSH Fluoro- Phenyl 色譜柱分離，4 min內(nèi)實(shí)現(xiàn)10中光引發(fā)劑的分離，方法快速簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確。馬明等[28]建立了超高效合相色譜法測(cè)定尼龍6食品接觸材料中己內(nèi)酰胺遷移量的方法，方法簡(jiǎn)便環(huán)保。

2.5 其他方面

除了食品、紡織品、藥品、化工產(chǎn)品等領(lǐng)域的應(yīng)用，超高效合相色譜技術(shù)在代謝組學(xué)研究、化妝品等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。

張淑麗等[29]采用超高效合相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用(UPC2-Q/TOF-MS) 技術(shù)對(duì)果糖誘導(dǎo)高尿酸血癥大鼠血清進(jìn)行了脂質(zhì)代謝組學(xué)研究，采用多元統(tǒng)計(jì)分析方法比較高尿酸血癥大鼠(模型組) 和正常大鼠(對(duì)照組) 血清代謝差異，確定了8種潛在生物標(biāo)記物，此間使用的UPC2-Q/TOF-MS技術(shù)，無(wú)需對(duì)脂質(zhì)樣品衍生化，簡(jiǎn)化流程，分析快速，獲得包含更多數(shù)目的代謝譜圖。張?jiān)萚30]建立了采用高效合相色譜技術(shù)同時(shí)分離測(cè)定血漿中12種磺胺類藥物的方法，在一定范圍內(nèi)線性良好，相關(guān)系數(shù)均大于0.999，檢出限為0.15～0.35 μg/mL，回收率在86.2%～99.5%之間，方法分析時(shí)間短，分離效率高，環(huán)保。隨著化妝品使用率的提高，其安全性也越來(lái)越受到消費(fèi)者的關(guān)注。徐莉團(tuán)隊(duì)[31-32]采用超高效合相色譜技術(shù)測(cè)定化妝品中的性激素、防曬劑，方法前處理過(guò)程簡(jiǎn)單，并且具有良好的準(zhǔn)確度和精密度，為化妝品的質(zhì)量監(jiān)管提供新技術(shù)。劉靜等[33]采用超高效合相色譜和超高效液相色譜測(cè)定飼料中的5種非法添加染料，兩者比較，UPLC比UPC2具有更高的靈敏度，更好的線性，而UPC2比UPLC具有更高效快速的分析能力。張洪非等[34]建立了超高效合相色譜分析卷煙煙氣中8種重要羰基化合物的方法，該方法測(cè)試結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)方法YC/T 254-2008無(wú)顯著性差異，化合物的分析時(shí)間可縮短至標(biāo)準(zhǔn)方法的1/4，更高效。郭衛(wèi)蕓等[35]建立了煙草中四溴菊酯和溴氰菊酯殘留的超高效合相色譜法，該方法彌補(bǔ)了氣相色譜法無(wú)法檢測(cè)四溴菊酯的不足(四溴菊酯在氣相色譜儀進(jìn)樣口極易發(fā)生分解)，也避免了液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法使用大量有機(jī)試劑的缺陷(流動(dòng)相甲醇占比高)。

表1 UPC2在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用

表1(續(xù))

表1(續(xù))

3 結(jié)論

超高效合相色譜技術(shù)推出至今，在食品、紡織品、藥品、化工產(chǎn)品、化妝品等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。超高效合相色譜以超臨界CO2為流動(dòng)相，結(jié)合了氣相色譜和液相色譜的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了氣相色譜和液相色譜的不足，既能應(yīng)用于難以氣化、高溫下易分解的物質(zhì)，又大大縮短了分析時(shí)間，提高了分離效率，綠色環(huán)保。超高效合相色譜技術(shù)的發(fā)展，為分析領(lǐng)域注入了新的力量。