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在霉菌毒素检测过程中是用液相色谱是出现的问题

ldy2159

2012/07/09

食品毒素/微生物检测

1.用HPLC进行分析时保留时间有时发生漂移，有时发生快速变化，原因何在？如何解决？
关于漂移问题：
① 温度控制不好，解决方法是采用恒温装置，保持柱温恒定
② 流动相发生变化，解决办法是防止流动相发生蒸发、反应等
③ 柱子未平衡好，需对柱子进行更长时间的平衡
关于快速变化问题
① 流速发生变化，解决办法是重新设定流速，使之保持稳定
② 泵中有气泡，可通过排气等操作将气泡赶出。
③ 流动相不合适，解决办法为改换流动相或使流动相在控制室内进行适当混合

2.液相色谱中峰出现拖尾或出现双峰的原因是什么？
① 筛板堵塞或柱失效，解决办法是反向冲洗柱子，替换筛板或更换柱子。
② 存在干扰峰，解决办法为使用较长的柱子，改换流动相或更换选择性好的柱子
③ 可能柱超载，减少进样量。

3.HPLC灵敏度不够的主要原因及解决办法
① 样品量不足，解决办法为增加样品量
② 样品未从柱子中流出。可根据样品的化学性质改变流动相或柱子
③ 样品与检测器不匹配。根据样品化学性质调整波长或改换检测器
④ 检测器衰减太多。调整衰减即可。
⑤ 检测器时间常数太大。解决办法为降低时间参数
⑥ 检测器池窗污染。解决办法为清洗池窗。
⑦ 检测池中有气泡。解决办法为排气。
⑧ 记录仪测压范围不当。调整电压范围即可。
⑨ 流动相流量不合适。调整流速即可。
⑩ 检测器与记录仪超出校正曲线。解决办法为检查记录仪与检测器，重作校正曲线。

4.做HPLC分析时，柱压不稳定，原因何在？如何解决？
① 泵内有空气，解决的办法是清除泵内空气，对溶剂进行脱气处理；
② 比例阀失效，更换比例阀即可；
③ 泵密封垫损坏，更换密封垫即可；
④ 溶剂中的气泡，解决的办法是对溶剂脱气，必要时改变脱气方法；
⑤ 系统检漏，找出漏点，密封即可；
⑥ 梯度洗脱，这时压力波动是正常的。

5.我最近更换了另一种牌号的ODS柱，虽然分离情况仍可以，但保留时间不能重现，为什么？
这是因为被分析物可能具有形成氢键的能力。尽管过去几年来，填料的制造技术有了极大的提高，但不同的厂商的ODS填料表面硅醇基的浓度不同。正是这些硅醇基可能与样品发生相互作用。因此，同一被分析物中的各组分在不同牌号的ODS柱上的相对保留时间就可能不同。在流动相中加入少量竞争物，如三乙基胺（TEA），将会使硅醇基的成键能力饱和，从而能保证不同牌号柱子上的相对保留时间具有较好的重现性。
如分离情况可以，系统稳定，达到系统适用性要求，就不必保留时间的重现。

6.我购买的HPLC柱验收测试时柱压过高，请问为什么？
柱压过高是HPLC柱用户最常碰到的问题。其原因有多方面，而且常常并不是柱子本身的问题，您可按下面步骤检查问题的起因。
① 拆去保护预柱，看柱压是否还高，否则是保护柱的问题，若柱压仍高，再检查；
② 把色谱柱从仪器上取下，看压力是否下降，否则是管路堵塞，需清洗，若压力下降，再检查；
③ 将柱子的进出口反过来接在仪器上，用10倍柱体积的流动相冲洗柱子，（此时不要连接检测器，以防固体颗粒进入流动池）。这时，如果柱压仍不下降，再检查；只用于使用过的柱子。
④ 更换柱子入口筛板，若柱压下降，说明您的溶剂或样品含有颗粒杂质，正是这些杂质将筛板堵塞引起压力上升。若柱压还高，请与厂商联系。一般情况下，在进样器与保护柱之间接一个在线过滤器便可避免柱压过高的问题，SGE提供的Rheodyne 7315型过滤器就是解决这一问题的最佳选择。

7.色谱双峰产生的可能及判断和处理
HPLC分析中，在色谱柱正常，样品灵敏度足够，分析方法合适，色谱峰在出峰时间较短的条件下（不包括梯度），峰型应对称而尖锐。但是，在对样品了解程度不够，方法不妥，样品处理方法及进样方式不合理下，会出现各种意想不到的问题，而对色谱峰难以作出合理的解释，尤其对于新手更是如此。下面根据本人几年工作的体会，提出一些看法，向同仁指教。
色谱双峰指的是明是一种物质，但在色谱图中出现双峰，而表明含二种物质。我将这种情况分为四种原因。
1 色谱柱
如果你分析样品时发现每个色谱峰都双峰出现（出峰越快，双峰的可能性会减少），尤其采用单一纯物质时，可以肯定色谱柱出问题－柱头受损或柱头固定相变脏或流失。如果进样量少，原来色谱柱正常，色谱峰的形状多为一大峰带一小峰，不一定拖尾，这一般应是柱头受堵，将色谱柱反过来接，用流动相冲洗或酸洗或其它溶剂，将堵在柱头的残留物冲掉，再反过来，一般情况下就行了。当然不反冲，正冲有时也会正常的。如果峰拖尾，双峰强弱相差不大，柱头固定相变脏或流失可能性更大，这是可以将进样那头拧开，将微孔滤片超声，柱头刮去一部分填料，重新填上新填料拧紧，不过这种活，需要一定技术，同时不能老干那种事，否则用不了几次，色谱柱就会应柱效很低而报废。
2 溶剂极性及进样量
许多HPLC分析者对此可能不以为然，一般的HPLC的书籍和文献都不会提到这方面的内容，而这确是双峰产生的一个很重要的原因。目前HPLC分析多为反相色谱，流动相多为甲醇、乙腈、水，加各种添加剂以改善分离性能。样品一般用与流动相相溶的溶剂溶解。最佳的溶解方法是用流动相溶解，但是很多情况是不一致的。当用溶剂极性强度大的试剂，如纯甲醇、纯乙腈，纯乙醇，而分析体系中以水为主，样品进样量大，如定量管为20ul，此条件下完全可以肯定，单一的纯物质出双峰，第二峰比第一峰小（每次都不太一样），且拖尾，保留时间会提前（相对进样量少而言），将进样量减少一半以上，峰型将变为正常。这是样品的溶剂与流动相极性相差太大，而流动相来不及将其稀释达到平衡造成的。上面提到进样量造成双峰的一个原因，另一个原因是，进样量不一定大，但绝对量很大，色谱图上的双峰紧靠在一起，基本上齐高，不拖尾（如果出峰很快，也可能是色谱柱问题）。将样品稀释再进样就可以了，这是由于进样量过大，色谱柱过载造成的。
3 样品的特性
有些样品由于其化学结构的特点，存在互变异构现象，而这种互变异构体无法分开，而是以一个动态平衡存在。在色谱分析时，在一个特定的条件下，一种物质将出现双峰，双峰靠的很近，基本齐高，不拖尾，条件稍一变化，尤其pH，双峰现象将消失，如红霉素等。有的样品紫外的色谱图上看不到双峰，但在LC－MS下，用质谱检测器，其质谱的总离子流图上较明显，例如我分析过的农药啶虫眯（吡虫清）。
4 参数记录的参数一般都内定的，不必修改，但GC和HPLC的参数是不完全一致的，例如C－R3A数据记录仪上的一般记录时间间隔GC为2ms，HPLC 为5ms，如果记录间隔时间缩短，一个峰将变为二个峰或更多。

8.色谱柱中的流动相会排干吗？
不少做色谱分离试验的人遇到过这样的情形：不慎未及时补充流动相，泵将溶剂瓶中的流动相吸干了，HPLC系统由此而停止工作了。如此情况是否会损坏色谱柱？泵是否已将色谱柱中所有流动相都排干了？色谱柱还能使用吗？事实上，如果泵将溶剂瓶中的流动相吸干，并不会造成色谱柱的损坏。即使泵中充满了空气，泵也不会将空气排入色谱柱。因为泵只能输送液体，而不能输送空气。
相比之下，另一个更可能发生的情况是忘记盖上色谱柱两端的密封盖或盖子太松而使色谱柱变干。同样，整个色谱柱干涸的情况不太容易发生，多半可能只是色谱柱两端的几个毫米变干了，因挥发掉所有溶剂是色谱柱变干需要相当长的时间。即使色谱柱真的变干了，也不一定就不可救药了。可以尝试用一种完全脱气的、表面张力低的溶剂（如经氦气脱气的甲醇）冲洗色谱柱以除去气体。较低的表面张力有助于浸润填料表面；已脱气的溶剂应该能够溶解并去除滞留在填料中的气体。色谱柱大约需要（以1mL/min的流速）冲一个小时或更多的时间被彻底浸润，恢复到正常状态。

9.使用PEEK（polyetheretherketone）管路和接头需要注意什么问题？
如果经常需要改变流路或更换不同品牌的色谱柱，使用PEEK材料制成的管路和接头会非常方便。PEEK管路容易连接；PEEK接头不仅无需工具，手拧即可固定，而且容易调节锥箍之外的管路长度，方便与不同品牌或规格的色谱柱相连接。
使用此类材料的管路需要注意的是：PEEK对卤代烷烃和四氢呋喃的兼容性不好。虽然未观察到上述溶剂溶解PEEK材料的明显迹象，但PEEK遇到上述溶剂会变脆。另一个西药考虑的因素是压力限。不锈钢管可耐受6000psi的压力，但PEEK管只能耐受近4000psi（但多数HPLC应用系统压力不会超过3000psi）。
使用PEEK接头时则无需担心接头耐溶剂性能，因为接头几乎或很少与溶剂直接接触。但手拧固定的PEEK接头压力限低于不锈钢管，因而压力太高时，可能会使接头在管路上滑动而产生死体积或漏液。

10. 液相色谱梯度洗脱中柱温的影响
许多色谱工作者在操作液相色谱时，色谱柱是在室温环境下工作的。如果实验室的温度能保持不变的话，不会有什么大问题。但大多数的工作环境温度是不断变化的，因此若想将在某实验室开发的一种液相色谱方法应用到其他实验室的话，温度的差别就会引起较复杂的问题。温度的影响在所有的色谱分析方式中都是存在的，本文就来讨论液相色谱方法中的梯度洗脱方式受温度影响的问题。
等度保留
大多数色谱工作者知道等度洗脱时温度会影响保留时间。图1显示了三个不同温度下的分离结果。我们发现当温度升高时所有的色谱峰都前移了，等度洗脱时一般温度每升高一摄氏度保留时间会缩短1-3%，在图1中，保留时间变化率约为2%/℃。
拥有温控系统的实验室一般都有全天候温控设置，但这种设置可能引起室温显著变化，这对整夜运行的色谱系统就会有一些影响，例如我们实验室的夜间温度就设为4-7℃。在不同的季节，实验室的夜间温度可能比正常工作日的温度高或低，这种温度的变化就会使色谱峰离开“保留时间窗"，造成连续进样中产生一系列的无效数据。
还有一个可能的温度影响因素就是色谱仪器在实验室的位置。当色谱柱正对着空调的送风口时，虽然整个实验室的温度非常稳定，但色谱系统的温度就会不断的变化。这就是我们要使用柱温箱的原因之一。
梯度保留
温度变化对梯度洗脱和等度洗脱的影响趋势是一样的。图2是苯胺和苯酸在三个温度条件下的色谱图。图1中，20℃的温度变化引起保留因子的变化大约为两倍，然而在图2中，40℃的变化使保留改变了约20%。平均来说，图2中的色谱保留变化约为0.2%/℃。由此可见，温度变化对梯度洗脱的影响要小于对等度洗脱的影响（假定本例具有普遍代表意义）。即便如此，若梯度洗脱时不控制温度的话，保留值一般都会有较大的变化。
选择性的变化
比较图1和图2会发现温度变化能引起选择性显著变化。图1中，25℃时第二个峰和第一个峰很接近，但当温度升高后，第二个峰却远离第一个峰，接近第三个峰。从三个图来看，对于前三个峰的最佳分离条件是35℃。值得注意的一个有趣现象是，选择性的变化是和成分相关的，例如图1中当温度变化后最后三个峰的相对位置几乎不变。
在图2的梯度洗脱示例中，也有选择性变化。峰1、2、4和5的相对位置没有十分明显的变化，但是，当温度升高时，峰3会移近峰4。
峰位置的相对变化和温度的变化是有规律可循的。当条件确定以后，这个规律就是可预测的。例如，在图2中当温度升至77℃以上时，峰3和峰4将会合并。而当温度更高时，峰3将会移到峰4之后。温度引起的选择性变化的多年来一直未受重视。最近，施耐德等人发现能够将温度作为一个调整选择性的有力工具。图1中的样品在35℃时可以达到最佳选择性（峰之间的距离最大），而图2中的样品在38℃时可达到最佳选择性（这两份样品的最优温度近似纯属巧合）。
温度控制
从实践出发，图1和2的例子说明为了获得一致的结果我们必须要控制柱温，使用柱温箱是最好的办法。目前商业化的柱温箱有两种形式：直接加热色谱柱和通过空气传热，每种设计都有其优缺点，而且不同厂商设计的LC系统也有不同的限制。在直接加热型柱温箱中色谱柱是被夹在金属加热器中或被加热器包裹起来；而在空气传热型的柱温箱和气相色谱柱温箱很相像，色谱柱是被悬挂在静止或流动的空气中，通过加热空气来保持柱温。第三种设计是把色谱柱浸在液体中（比如水浴中），这在实验室中很容易搭建，但通常这种设计也并不比其他设计省力。
如果没有柱温箱，最有效的办法就是将色谱柱隔绝在一个温度波动最小的地方。例如，可把色谱柱置于泡沫塑料套中或色谱包装盒中，当实验室温度基本不变时效果很好，但这种方法必须要允许保留有一些波动。隔绝色谱柱也可以避免结果受环境温度影响。
温度平衡
我们知道，为了保证分离的重现性，色谱柱在梯度洗脱状态下的必须有平衡过程。当一次梯度洗脱分离完成后，一定要用10-15倍柱体积的流动相来冲洗柱子以恢复柱子的平衡。例如，如果使用B溶剂5-100%的梯度，柱子为150mm?4.6mm（柱体积为1.5ml），当流动相从100%的B溶剂换回到5%的B溶剂时，大概需要保持1.5ml/min的流速10分钟来恢复系统平衡，在进行下一次梯度变换之前如果系统没有平衡,那么保留时间的重现性就会很差。
正如柱子不能完全平衡将导致保留时间的重现性差一样，柱温不平衡也会导致不理想的后果，这个问题在峰宽上的影响尤其明显。当温度变化时除了选择性和保留时间的变化之外，峰宽也会发生变化。升高温度通常会使理论塔板数（N）升高，峰宽变窄，由于峰面积不变，峰越窄就会越高，因此升高温度可以达到更小的检测限。（这篇文章里的色谱图不是按同一个y轴比例来画的，所以峰高的变化没有表示出来）
不用平衡的流动相充分的冲洗柱子会导致化学不平衡状态，但是当柱子在程序升温的环境中我们怎样确定不平衡问题呢？答案取决于柱子中的流动相，如果柱子是在室温条件下，溶剂瓶、泵和自动进样器也在室温下，那么整个系统中的温度就应该是稳定的。但是，如果柱子是热的，系统的其他部分和溶剂是室温，柱头将比柱尾凉。柱子里的温度变化将会影响峰形。
图3所示色谱图中柱温为38℃，进柱的溶剂为室温（约22℃），最后一个峰有很明显的变形。把溶剂瓶、泵、自动进样器加热至与柱温相同是不现实的，所以溶剂预热器是最好的选择。我们用1米长，0.25mm内径的不锈钢管作为预热器，把这个不锈钢管盘成直径大约10cm的平面紧贴在柱温箱里的预热器上，再让流路垂直以便预热器能够位于自动进样器和柱子之间，这样，凉的溶剂从自动进样器里出来到柱子之前经过这个预热盘升高了温度。图3中的上面一个色谱图就是增加了预热器使峰形得到改善。有一些商品柱温箱就包括这个预热器。
当流动相和柱子之间的温差增大时，由温度不平衡而导致的峰变形就会加剧。比较图3-5你会发现这个问题很富戏剧性。在77℃时后一个峰变形很大以至于会认为它是两个成份或者认为柱子有了死体积。在上述情况下当使用了预热盘以后峰型都变得很漂亮。虽然由于比例不同我们无法看出，其实图3-5中所有对应成份的峰面积都是不变的。
为什么会看到这些峰变形了呢？这很容易从峰展宽的角度来解释。前段的温度比尾部的温度高，所以前段走的快。当前面比后面走的快的时候就会产生展宽的峰。这种现象和梯度洗脱中有种情况是相对的，就是在一开始使用弱极性溶剂小流速后用强极性大流速。虽然使用预热器来改善峰形是一个很著名的结论（见参考文献3）但峰变形的原因仍然很复杂。在理想梯度洗脱中，每个峰都应该在相同的环境中出来而且以相同的速度通过柱子，最后得到相同的峰宽。但是很奇怪后出的峰变形问题比先出的峰要严重，正如图4所示。或许读者对这个现象会有简单的解释。
结论
我们发现柱温在液相色谱梯度洗脱过程中扮演了一个重要的角色，首先，提高柱温可以缩短保留时间，其次，我们看到柱温还可以影响选择性，最后，温度的不平衡会导致峰扭曲变形。这些提醒我们，如果想得到稳定可靠的分离结果，色谱柱的温度变化是不可忽视的。

11.为何会基线漂移
原因
① 柱温波动。（即使是很小的温度变化都会引起基线的波动。通常影响示差检测器、电导检测器、较低灵敏度的紫外检测器或其它光电类检测器。）
②流动相不均匀。（流动相条件变化引起的基线漂移大于温度导致的漂移。）
③流通池被污染或有气体
④检测器出口阻塞。（高压造成流通池窗口破裂，产生噪音基线）
⑤流动相配比不当或流速变化
⑥柱平衡慢，特别是流动相发生变化时
⑦流动相污染、变质或由低品质溶剂配成
⑧样品中有强保留的物质（高K’值）以馒头峰样被洗脱出，从而表现出一个逐步升高的基线。
⑨使用循环溶剂，不提倡。未调整检测器。
⑩检测器没有设定在最大吸收波长处。
解决方法
①控制好柱子和流动相的温度，在检测器之前使用热交换器
②使用HPLC级的溶剂，高纯度的盐和添加剂。流动相在使用前进行脱气，使用中使用在线脱气或氦气脱气。
③用甲醇或其他强极性溶剂冲洗流通池。如有需要，可以用1N的硝酸。（不要用盐酸）
④取出阻塞物或更换管子。参考检测器手册更换流通池窗。
⑤更改配比或流速。为避免这个问题可定期检查流动相组成及流速。
⑥用中等强度的溶剂进行冲洗，更改流动相时，在分析前用10-20倍体积的新流动相对柱子进行冲洗。使用离子对试剂、缓冲盐更应注意平衡柱。
⑦检查流动相的组成。使用高品质的化学试剂及HPLC级的溶剂
⑧改变分析条件。使用保护柱，如有必要，在进样之间或在分析过程中，定期用强溶剂冲洗柱子。
⑨重新设定基线。使用新的流动相。
⑩将波长调整至最大吸收波长处。重选检测波长。

12.规则的基线噪音是如何产生的
原因
①在流动相、检测器或泵中有空气（尖锐峰）
②漏液。
③流动相混合不完全。
④温度影响（柱温过高，检测器未加热）
⑤在同一条线上有其他电子设备（偶然噪声）
⑥泵振动。
解决方法
①流动相脱气。冲洗系统以除去检测器或泵中的空气。
②检查管路接头是否松动，泵是否漏液，是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要，更换泵密封。
③用手摇动使混合均匀或使用低粘度的溶剂
④减少差异或加上热交换器
⑤断开LC、检测器和记录仪，检查干扰是否来自于外部，加以更正。采用精密级稳压电源。
⑥在系统中加入脉冲阻尼器

13.不规则的基线噪音是如何产生的
原因
①漏液。
②流动相污染、变质或由低质溶剂配成
③流动相各溶剂不相溶
④检测器/记录仪电子元件的问题
⑤系统内有气泡
⑥检测器内有气泡
⑦流通池污染（即使是极少的污染物也会产生噪音。）
⑧检测器灯能量不足
⑨色谱柱填料流失或阻塞
⑩流动相混合不均匀或混合器工作不正常
解决方法
①检查接头是否松动，泵是否漏液，是否有盐析出和不正常的噪音。如有必要，更换密封。检查流通池是否漏液。
②检查流动相的组成。
③选择互溶的流动相
④断开检测器和记录仪的电源，检查并更正。
⑤用强极性溶液清洗系统
⑥清洗检测器，在检测器后面安装背景压力调节器
⑦用1N的硝酸（不能用磷酸）清洗流通池
⑧更换灯
⑨更换色谱柱
⑩维修或更换混合器，在流动相不走梯度时，建议不使用泵的混合装置

14.保留时间漂移的故障排除
保留时间不重现有两种不同的情况：既保留时间漂移和保留时间波动。前者是指保留时间仅沿单方向发生变化，而后者指保留时间无固定规律的波动。将此两种情况区分开来对找到问题的原因往往很有帮助。如，保留时间的漂移往往由柱老化引起；而柱老化不可能引起保留时间的无规律波动。事实上，保留时间漂移的多半原因是不同机理的色谱柱老化，如固定相流失（例如通过水解），色谱柱污染（由样品或流动相所致）等。保留时间漂移的几种最常见的原因如下：
一色谱柱平衡
如果我们观察到保留时间漂移，首先应考虑色谱柱是否已用流动相完全平衡。通常平衡需要10-20个柱体积的流动相，但如果在流动相中加入少量添加剂（如离子对试剂）则需要相当长的时间来平衡色谱柱。
流动相污染也可能是原因之一。溶于流动相中的少量污染物可能慢慢富集到色谱柱上，从而造成保留时间的漂移。应注意：水是很容易污染的流动相成分。

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