Arium® 用于痕量分析的超纯水

Abstract
在液相色谱的分析方法中，所用溶剂（特别是水）的纯度，对于无干扰和可重复的分析以及分析灵敏度，是一个决定性的因素，特别是在痕量分析的应用中。

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《Arium® 用于痕量分析的超纯水》应用说明研究了采用不同来源的超纯水作为洗脱液，进行多项高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）和质谱（MS）系统的实验，从而证实了Arium® Mini Plus超纯水非常适合色谱法和质谱（MS）的应用。

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Arium® Mini Plus

 简介 

在香精香料工业中，许多产品基于天然原料，在此类原材料的研发和质控中都会使用到常规分析，例如使用HPLC-DAD在各种样品中进行香草醛定量，运用液相色谱（LC）系统并与高分辨率飞行时间（TOF）-MS仪器结合鉴定原始提取物和天然产品中部分未知物质的筛选方法。

为了避免高背景噪声，可购买获得经过特殊处理和过滤纯化的不同等级（HPLC和LC–MS级）的超纯水或者采用经超纯水系统纯化的水，例如Arium® Mini Plus超纯水系统（图1），来配置HPLC-DAD和MS系统的洗脱液。


 使用Arium® Mini Plus 
 制备的超纯水 

图1

生产超纯水时，可将Arium® Mini Plus（图1）直接连接到自来水供水源上，然后经过两个阶段流程对自来水进行纯化。在第一阶段中，该系统的隔膜泵使原水从系统入口流过预处理柱和RO模块从而生产纯水，即反渗透水（RO水）并储存在水袋中。在第二阶段中用另一个泵将纯水从水袋中输送至纯化柱，以便制备超纯水。在纯化期间，电导率仪持续监测超纯水的水质，以保持0.055μS/cm的电导率（对应 18.2 MΩ x cm的电阻率），最终使用终端除菌过滤器分配超纯水。该过程如图 1 的示意图所示。


 材料和方法 

水源：

- Arium® Mini Plus系统新鲜制备的超纯水
- 两种经过认证的可用于LC–MS应用的市售纯水（LC–MS A级和B级水）

方法：
- 将不同水源分别在标准流速且不添加改性剂（ 如甲酸或缓冲液）的条件下通过RP-C18柱，HPLC–DAD法采用时长 40 分钟，LC–MS法采用时长 16 分钟。
- 通过 100 %水至 100 %乙腈来梯度洗脱潜在的污染物。在每次运行结束时，用相应水源对色谱柱进行再生。
- 在两种不同的系统上执行这一步骤：HPLC-DAD和LC-TOF-MS，设备参数见表1。

表1

 结果 

UV和MS检测的背景信号

图 2 所示为在HPLC–DAD系统（系统1）上进行试运行获得的色谱图。在上图（图2A）中，叠加三个超纯水样品的色谱图，并标出梯度曲线。在色谱图上，三种水源均呈现出积累在分离柱上的相似污染物。在灰色部分（45 - 53 min；查看图 2B 中的放大视图）中，峰轮廓略有不同。在此处，Arium® Mini Plus水和水B的轮廓相似，而在水A中，检测到了在其它色谱图中无法观察到的污染物。该积累实验得出可重复的结果（n = 5）。

图2

图4所示为用高分辨率TOF-MS系统执行各种超纯水样品的污染物在RP-C18分离柱上的积累，在正模式（ESI+）的电喷雾电离后，在峰轮廓间几乎看不到任何差异（未显示数据）。相比之下，在ESI-模式下获得的峰轮廓中可以看到差异。

因此，Arium® Mini Plus水的色谱图在 22 - 25 min范围内，与市售品牌的瓶装水相比，污染物峰更少。

图4

图5所示为使用注射泵将特定水样直接注入TOF-MS系统后在ESI模式下获得的色谱图示例。通过比较，LC–MS级水B和Arium® Mini Plus系统的水显示潜在干扰离子的信号较少，而LC-MS级水A产生的信号要多得多。在ESI+模式（未显示数据）下也可以观察到这种情况，并且支持在评估图 4 所绘色谱图中所做的观察。

图5

 常规分析中水源的比较 

为检测常规分析中不同超纯水源的可用性，可将这些水源分别用作样品色谱运行中的溶剂。

香草精中香草醛的定量

在用甲醇（约1:1,000）稀释后，通过系统1将三种不同水源分别作为洗脱液的组分来分析香草精。

当注射溶液的香草醛浓度约为 4 μg/mL时，得到的色谱图（图6A）几乎是一致的，且香草醛的峰面积完全没有差异。

但是，如果香草醛的浓度在检测限（9 ng/mL）范围内，水纯度确实起产生影响，背景信号存在显著差异（图6B）。鉴于香草醛峰的基线曲线和信噪比（S/N），Arium® Mini Plus水和LC-MS级水B相似，而LC-MS级水A的色谱图显示具有更高的基线和更多的潜在干扰峰值。

图6

使用LC-TOF-MS筛选橙油

通过定性筛选法使用高分辨率LC-TOF-MS（系统2）检测三种水源，以鉴定混合物中的各种化合物。

使用特定类型的橙油作为样品材料。图 7 显示了色谱图。观察到在峰高、面积、保留时间和分离方面具有相似的性能。同样，鉴于基线曲线和信噪比，几乎看不到任何差异（见图 7，放大视图）。

图7

 讨论 

根据所开展的实验，可以看出Arium® Mini Plus超纯水非常适合色谱法和质谱（MS）的应用。

与市售瓶装超纯水不同的是，超纯水系统能够新鲜纯化所需数量的水，具有明显的优势。从经济角度看，这一功能是购买瓶装超纯水的良好替代方案。新鲜纯化还可防止水长时间存放在打开的瓶子中，因为存储在打开瓶子中的水会因吸收实验室空气和溶解空气中的二氧化碳或其它污染物而受到污染。

此外，如果瓶装水存放较长时间，例如，Na离子会从玻璃瓶溶出，进而导致LC-MS系统的电离过程中形成更多的加合物。因此，用于评估（通常为[M+H]+或[M-H]-）离子的离子产率较低，会对方法的灵敏度产生负面影响。

在不同色谱技术中，用Arium® Pro系统制备的新鲜超纯水具有高适应性，并且在多样化的应用中，这些技术的使用日益增加，对促进实验室超纯水系统的接受度和普遍度大为有益。

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