高效液相色譜(HPLC)是近30年發(fā)展起來的一種具有高靈敏度、高選擇性的高效快速分離分析技術(shù)。它既能用于微量組分的分析測(cè)定,又能用于大量的制備分離,靈活多樣,其應(yīng)用范圍已超過其他各種分離方法,尤其在中藥樣品的分析分離方面更充分發(fā)揮它的特長(zhǎng),為推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。
高效液相色譜在使用過程中常會(huì)出現(xiàn)一些影響分析結(jié)果的問題,如果使用人員了解常見問題及其成因和相關(guān)解決方法,就能做到早預(yù)防勤維護(hù),使分析結(jié)果保持較好的穩(wěn)定性與較高的精確性。
高效液相色譜儀系統(tǒng)組成:液相色譜儀主要由貯液瓶、泵、進(jìn)樣器、柱子、柱溫箱、檢測(cè)器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言,柱子、泵和檢測(cè)器是核心部件同時(shí)也是易出問題的主要部位。
高效液相作為一種高精密儀器,如果在使用過程中不按照正確操作的話,就容易導(dǎo)致一些問題。其中最常見的就是柱壓?jiǎn)栴}、漂移問題、峰型異常問題。
柱壓?jiǎn)栴}
柱壓?jiǎn)栴}是使用高效液相色譜儀過程中需要密切注意的地方,柱壓的穩(wěn)定與色譜圖峰形的好壞、柱效、分離效果及保留時(shí)間等密切相關(guān)。所謂柱壓穩(wěn)定并不是指壓力值穩(wěn)定于一個(gè)恒定值而是指壓力波動(dòng)范圍在50 PSI(3.3 Bar)之間(在使用梯度洗脫時(shí),柱壓平穩(wěn)緩慢的變化是允許的)。壓力過高、過低都屬于柱壓?jiǎn)栴}。
壓力過高
這是高效液相色譜儀在使用中最常見的問題,指的是壓力突然升高,一般都是由于流路中有堵塞的原因。此時(shí),我們應(yīng)該分段進(jìn)行檢查。
1)首先斷開真空泵的入口處,此時(shí)PEEK管里充滿液體,使PEEK管低于溶劑瓶,看液體是否自由滴下,如果液體不滴或緩慢滴下,則是溶劑過濾頭堵塞。
處理方法:用30%的硝酸浸泡半個(gè)小時(shí),在用超純水沖洗干凈。如果液體自由滴下,溶劑過濾頭正常,再檢查;
2)打開Purge閥,使流動(dòng)相不經(jīng)過柱子,如果壓力沒有明顯下降,則是過濾白頭堵塞。
處理方法:將過濾白頭取出,用10%的異丙醇超聲半個(gè)小時(shí)。如果壓力降至100 PSI(6.7 Bar)以下,過濾白頭正常,再檢查;
3)把色譜柱出口端取下,如果壓力不下降,則是柱子堵塞。
處理方法:如果是緩沖鹽堵塞,則用95%的水沖至壓力正常。如果是一些強(qiáng)保留的物質(zhì)導(dǎo)致堵塞,則要用比現(xiàn)在流動(dòng)相更強(qiáng)的流動(dòng)相沖至壓力正常。假如按上面的方法長(zhǎng)時(shí)間沖洗壓力都不下降,則可考慮將柱子的進(jìn)出口反過來接在儀器上,用流動(dòng)相沖洗柱子。這時(shí),如果柱壓仍不下降,只有換柱子入口篩板,但一旦操作不甚,很容易造成柱效下降,所以盡量少用。
壓力過低
1)壓力過低的現(xiàn)象一般是由于系統(tǒng)泄漏,處理方法:尋找各個(gè)接口處,特別是色譜柱兩端的接口,把泄漏的地方旋緊即可;
2)當(dāng)然還有一個(gè)原因就是泵里進(jìn)了空氣,但此時(shí)表現(xiàn)的往往是壓力不穩(wěn),忽高忽低,更嚴(yán)重一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致泵無法吸上液體。處理方法:打開Purge閥,用3~5 ml/min的流速?zèng)_洗,如果不行,則要用專用針筒在排空閥處借住外力將氣泡吸出。
漂移問題
主要包括基線漂移和保留時(shí)間漂移。
基線漂移
一般說來,機(jī)器剛起動(dòng)時(shí),基線容易漂移,大概要半個(gè)小時(shí)的平衡時(shí)間,如果你用了緩沖溶液或緩沖鹽,還有就是在低波長(zhǎng)下(220 nm)平衡時(shí)間相對(duì)會(huì)比較長(zhǎng),但如果你在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)基線漂移,則你要考慮下面的原因:
1)柱溫波動(dòng)。解決方法:控制好柱子和流動(dòng)相的溫度,檢查是否有打開的窗戶或空調(diào)對(duì)著柱溫箱;
2)流通池被污染或有氣體。解決方法:用甲醇或其他強(qiáng)極性溶劑沖洗流通池(最好斷開柱子)。如有需要,可以用1N的硝酸(不要用鹽酸);
3)紫外燈能量不足。解決方法:更換新的紫外燈;
4)流動(dòng)相污染、變質(zhì)或由低品質(zhì)溶劑配成。
解決方法:檢查流動(dòng)相的組成,使用高品質(zhì)的化學(xué)試劑及HPLC級(jí)的溶劑;
5)樣品中有強(qiáng)保留的物質(zhì)(高K’值)以饅頭峰樣被洗脫出,從而表現(xiàn)出一個(gè)逐步升高的基線。
解決方法:使用保護(hù)柱,如有必要,在進(jìn)樣之間。在分析過程中,定期用強(qiáng)溶劑沖洗柱子;
6)檢測(cè)器沒有設(shè)定在最大吸收波長(zhǎng)處。解決方法:將波長(zhǎng)調(diào)整至最大吸收波長(zhǎng)處;
7)流動(dòng)相的PH值沒有調(diào)節(jié)好。解決方法:加適量的酸或堿調(diào)至最佳PH值。
保留時(shí)間漂移
保留時(shí)間重現(xiàn)是液相性能好壞的一個(gè)重要標(biāo)志,同一種東西,兩次的保留時(shí)間相差不要超過15 s,超過了半分鐘可看做保留時(shí)間漂移,就無法進(jìn)行定性,你要考慮以下原因:
1)溫控不當(dāng)。解決方法:調(diào)好柱溫,檢查是否有打開的窗戶或空調(diào)對(duì)著柱溫箱;
2)流動(dòng)相比例變化。解決方法:檢查四元泵的比例閥是否有故障;
3)色譜柱沒有平衡。解決方法:在每一次運(yùn)行之前給予足夠的時(shí)間平衡色譜柱;
4)流速變化。解決方法:重新設(shè)定流速 ;
5)泵中有氣泡。解決方法:從泵中除去氣泡 。
峰形異常問題
峰型問題是液相的主要問題,在做液相過程中,我們就是要變換不同的條件來改善不好的峰型,對(duì)于各種各樣的異常峰,要區(qū)別對(duì)待,從主要問題出發(fā),一個(gè)一個(gè)加以解決。
1)色譜圖中未出峰。解決方法:系統(tǒng)未進(jìn)樣或樣品分解;泵未輸液或流動(dòng)相使用不正確;檢測(cè)器設(shè)置不正確;針對(duì)以上情況成因作相應(yīng)調(diào)整即可。
2)一個(gè)峰或幾個(gè)峰是負(fù)峰。解決方法:流動(dòng)相吸收本底高;進(jìn)樣過程中進(jìn)入空氣;樣品組分的吸收低于流動(dòng)相。
3)所有峰均為負(fù)峰。解決方法:信號(hào)電纜接反或檢測(cè)器輸出極性設(shè)置顛倒;光學(xué)裝置尚未達(dá)到平衡。
4)所有峰均為寬峰。解決方法:系統(tǒng)未達(dá)到平衡;溶解樣品的溶劑極性比流動(dòng)相差很多;色譜柱尺寸及類型選擇不正確;色譜柱或保護(hù)柱被污染或柱效降低;溫度變化造成的影響。
5)所出峰比預(yù)想的小。解決方法:樣品黏度過大;進(jìn)樣品故障或進(jìn)樣體積誤差;檢測(cè)器設(shè)置不正確;定量環(huán)體積不正確;檢測(cè)池污染;檢測(cè)器燈出現(xiàn)問題。
6)出現(xiàn)雙峰或肩峰。解決方法:進(jìn)樣量過大;樣品濃度過高;保護(hù)柱或色譜柱柱頭堵塞;保護(hù)拄或色譜柱污染或失效;柱塌陷或形成短通道。
7)前伸峰。解決方法:進(jìn)樣量或樣品濃度高;溶解樣品的溶劑較流動(dòng)相極性強(qiáng);保護(hù)柱或色譜柱污染或失效。
8)拖尾峰。解決方法:柱超載,降低樣品量;增加柱直徑采用較高容量的固定相;峰干擾,對(duì)樣品進(jìn)行清潔過濾;調(diào)整流動(dòng)相;硅羥基作用,加入三乙胺,用堿致鈍化柱增加緩沖液或鹽的濃度降低流動(dòng)相pH值;柱內(nèi)燒結(jié)不銹鋼失效,更換燒結(jié)不銹鋼;加在線過濾器,對(duì)樣品進(jìn)行過濾;死體積或柱外體積過大,將連接點(diǎn)降至最低;盡可能使用內(nèi)徑較細(xì)的連接管;柱效下降,更換柱子;采用保護(hù)柱,對(duì)柱子進(jìn)行再生。
9)出現(xiàn)平頭峰。解決方法:檢測(cè)器設(shè)置不正確;進(jìn)樣體積太大或樣品濃度太高。
10)出現(xiàn)鬼峰。解決方法:進(jìn)樣閥殘余峰,在每次進(jìn)完樣后用充足的時(shí)間來平衡和清洗系統(tǒng);樣品中存在未知物,改進(jìn)樣品的預(yù)處理;流動(dòng)相污染,更換新流動(dòng)相,盡可能現(xiàn)配現(xiàn)用,隔夜的流動(dòng)相再次使用時(shí)要過濾;盡可能使用HPLC級(jí)試劑;流路中有小的氣泡,打開Purge閥,加大流速排除。
以上內(nèi)容只是對(duì)液相色譜中出現(xiàn)的常見的問題進(jìn)行了分析,在故障排除時(shí)要遵守以下原則:(1)一次只改變一個(gè)因素,確定假定因素與問題之間的聯(lián)系;(2)如果通過更換組件來排查故障時(shí)要注意將拆下的完好組件裝回原位,避免浪費(fèi);(3)養(yǎng)成良好的記錄習(xí)慣,這是成功進(jìn)行故障排除的關(guān)鍵。
總之,在使用高效液相色譜時(shí)一定要注意樣品的前處理與儀器的正確操作和保養(yǎng)。
在日常的使用過程中,儀器條件經(jīng)常變化,色譜柱經(jīng)常拆卸,因此需要對(duì)色譜儀經(jīng)常檢定以發(fā)現(xiàn)儀器性能的變化。但有不少實(shí)驗(yàn)人員因?yàn)椴皇煜x器的結(jié)構(gòu)原理,不甚了解儀器的技術(shù)指標(biāo)對(duì)分析測(cè)定結(jié)果的影響,而不能將儀器調(diào)整到最佳狀態(tài),從而直接影響到所測(cè)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
如果實(shí)驗(yàn)人員能注意檢定液相色譜儀的一些問題,則會(huì)大大延長(zhǎng)儀器的使用壽命,并使儀器的性能得到最大限度的發(fā)揮。下面,我們重點(diǎn)討論液相色譜儀檢定中常見的幾個(gè)影響因素以及解決問題的方法:
氣泡
由于HPLC系統(tǒng)中氣泡的存在,會(huì)造成色譜圖上出現(xiàn)尖銳的噪聲峰,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成分析靈敏度下降;氣泡變大進(jìn)入流路或色譜柱時(shí)會(huì)使流動(dòng)相的流速變慢或不穩(wěn)定,使基線起伏。
造成上述現(xiàn)象的主要原因有三條:一是流動(dòng)相溶液中往往因溶解有氧氣或混入了空氣而形成氣泡;二是系統(tǒng)開始工作時(shí)未能將流路中的空氣驅(qū)趕干凈;三是在注入樣品時(shí)不注意混入了空氣。
為了避免這類問題的出現(xiàn),HPLC實(shí)際分析過程中必須重視對(duì)流動(dòng)相進(jìn)行脫氣處理;在HPLC系統(tǒng)開始工作前,可以用注射器連接恒流泵的排空閥,抽入流動(dòng)相,將流路中的空氣驅(qū)趕干凈;在注入樣品前注意排出樣品注射器中的空氣。
柱溫
在操作HPLC時(shí),色譜柱是在室溫環(huán)境下工作的。大多數(shù)的工作環(huán)境溫度是不斷變化的,溫度的差別就會(huì)引起較復(fù)雜的問題。溫度的影響在所有的色譜分析方式中都是存在的,HPLC方法中的洗脫方式受溫度的影響。
1)等度洗脫時(shí)溫度會(huì)影響保留時(shí)間。當(dāng)溫度升高時(shí)所有的色譜峰都前移了,等度洗脫時(shí)一般溫度每升高1℃,保留時(shí)間會(huì)縮短(1~3)%。
2)溫度變化對(duì)梯度洗脫和等度洗脫的影響趨勢(shì)是一樣的,但是對(duì)梯度洗脫的影響要小于對(duì)等度洗脫的影響。即便如此,若梯度洗脫時(shí)不控制溫度的話,保留值一般也會(huì)有較大的變化。
3)溫度變化還可能引起選擇性顯著變化。
正如柱子不能完全平衡將導(dǎo)致保留時(shí)間的重現(xiàn)性差一樣,柱溫不平衡也會(huì)導(dǎo)致不理想的后果,這個(gè)問題在峰寬上的影響尤其明顯。當(dāng)溫度變化時(shí)除了選擇性和保留時(shí)間的變化之外,峰寬也會(huì)發(fā)生變化。升高溫度通常會(huì)使理論塔板數(shù)升高,峰寬變窄,由于峰面積不變,峰越窄就會(huì)越高,因此升高溫度可以達(dá)到更小的檢測(cè)限。
4)柱子里的溫度變化也會(huì)影響峰形。當(dāng)流動(dòng)相和柱子之間的溫差增大時(shí),由溫度不平衡而導(dǎo)致的峰變形就會(huì)加劇。
為了獲得一致的結(jié)果我們必須要控制柱溫,使用柱溫箱是最好的辦法。如果沒有柱溫箱,最有效的辦法就是將色譜柱隔絕在一個(gè)溫度波動(dòng)最小的地方。
色譜柱污染
色譜柱污染會(huì)引起保留時(shí)間漂移。HPLC色譜柱是非常有效的吸附性過濾器,它可以過濾并吸附流動(dòng)相攜帶的任何物質(zhì)。污染源可能是:流動(dòng)相本身,流動(dòng)相容器,連接管、泵、進(jìn)樣器和儀器密封墊,以及樣品等。
樣品中如果存在色譜柱上保留很強(qiáng)的組分,就可能使保留時(shí)間漂移。通常樣品中的強(qiáng)保留組分具有較高的分子量,在此情況下,保留時(shí)間漂移的同時(shí)或其后會(huì)有反壓的增加?梢酝ㄟ^使用固相提取等樣品前處理方法來去除樣品基質(zhì)的影響。
避免色譜柱污染最簡(jiǎn)單的方法是防患于未然。相比之下,找到問題的所在并設(shè)計(jì)有效的清洗步驟以去除污染物要困難的多。通常使用在給定色譜條件下的強(qiáng)溶劑,但并非所有污染物都可以在流動(dòng)相中溶解。使用保護(hù)柱是個(gè)非常有效的方法。反沖色譜柱僅是不得已時(shí)采用的辦法。
色譜柱平衡
如果我們觀察到保留時(shí)間漂移,首先應(yīng)考慮色譜柱是否已用流動(dòng)相完全平衡。通常平衡需要10~20個(gè)柱體積的流動(dòng)相。但如果在流動(dòng)相中加入少量添加劑則需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來平衡色譜柱。需要柱子的充分平衡,然后才能對(duì)HPLC進(jìn)行檢定。
流動(dòng)相有機(jī)溶劑
流動(dòng)相有機(jī)溶劑可能影響HPLC的檢測(cè)限。分析中要求使用HPLC純的試劑,關(guān)鍵是兩點(diǎn):純度高、紫外吸收小。
純度高,是希望沒有雜質(zhì)干擾HPLC分析;不會(huì)有金屬離子損害純度為99.99%以上的高純度硅膠基質(zhì)。
可以通過重蒸分析純?nèi)軇换驗(yàn)V膜過濾,并定期把前置的過濾頭取下,放稀硝酸里清洗,再用純水洗至中性。
柱壓
柱壓過高是HPLC分析中常碰到的問題。其原因有多方面,而且常常并不是柱子本身的問題。
1)溶劑或樣品含有顆粒雜質(zhì),這些雜質(zhì)將篩板堵塞引起壓力上升,應(yīng)更換柱子入口篩板;
2)泵內(nèi)有空氣,解決的辦法是清除泵內(nèi)空氣,對(duì)溶劑進(jìn)行脫氣處理;
3)比例閥失效,應(yīng)更換比例閥;泵密封墊損壞,應(yīng)更換密封墊;系統(tǒng)檢漏,則找出漏點(diǎn),密封即可。
HPLC分析中,在色譜柱正常,樣品靈敏度足夠,分析方法合適,色譜峰在出峰時(shí)間較短的條件下,峰形應(yīng)對(duì)稱而尖銳。充分考慮到可能影響分析結(jié)果的因素,可以科學(xué)地進(jìn)行液相色譜儀的檢定。