CN105158380B - 高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，本发明利用无阀压力切换方法，将保留预柱通过两个三通接头与GC分离柱连接，在两个三通接头上施加或停止恒流反吹气体，实现留预柱和GC分离柱灵活隔离或连通，避免液相色谱流动相溶剂进入GC分离柱和质谱仪，并在高温老化时避免预柱内高沸点成分进入GC分离柱，保护GC分离柱免受污染,保证了接口系统死体积小，活性低，耐高温，对分离影响小；此外，LC控制液体切换阀，GC控制气体切换阀，使整个系统全自动运行。

Description

高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置

技术领域

本发明涉及高效液相色谱与气相色谱在线联用技术领域，特别是涉及一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置。

背景技术

在烟草和香料化学分析研究中，常用LC(液相色谱)把香味物预分离成多个馏分，对于有兴趣的香味馏分，采用离线的GC/MS(气相色谱/质谱)进一步分析。在色谱分析领域中，HPLC-GC在线联用的优势显著，在线联用的灵敏度、重复性、可靠性和效率都远高于离线模式，还可避免人为污染和氧化等不利因素。HPLC-GC在线联用的技术关键是接口，现有接口类型主要包括定量环接口(Loop type interface)、柱上进样接口(On-column andretention gap technique)和程序升温汽化(PTV)三种类型。与HPLC-GC在线联用相比，HPLC-GC/MS联用对接口技术要求更高，由于质谱仪高真空吸引作用，保留预柱与GC分离柱三通接头处为负压，部分溶剂蒸汽会被吸入GC分离柱和质谱仪，不仅影响分离效果，而且造成溶剂基线干扰，并污染质谱离子源。一般需要大抽力真空泵，加快溶剂蒸汽的排除。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，用于克服现有技术中存在的上述技术的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其中，液相色谱系统包括LC色谱柱、LC检测器和液体切换阀；气相色谱系统包括进样口、预柱、保留预柱、气体切换阀、毛细管色谱柱和GC分离柱，所述进样口下端与所述预柱的入口相连，所述预柱与保留预柱通过玻璃压合接头相连；所述进样口上端一侧设有GC载气入口；所述GC分离柱的下游连接有质谱仪；

所述液体切换阀为一个四通切换阀，所述液体切换阀的①位通过管路与所述LC检测器的一端相连，所述LC检测器的另一端与所述LC色谱柱相连，所述液体切换阀的②位通过传输线与所述进样口上端相连，所述液体切换阀的③位和④位分别连接限流管，且两个所述限流管的出口分别通过管路连接废液瓶；

所述气体切换阀为一个六通切换阀，所述气体切换阀的①位为放空口，所述气体切换阀的②位通过管路连接反吹载气，且所述气体切换阀的②位与所述反吹载气之间的管路上串接有稳流阀和稳压阀；所述气体切换阀的④位和⑤位分别连接限流管；

所述气相色谱系统还包括A三通接头和B三通接头；所述A三通接头的第一接头与所述气体切换阀的⑥位相连，所述A三通接头的第二接头与所述保留预柱的另一端相连，所述A三通接头的第三接头与所述毛细管色谱柱一端相连；所述B三通接头的第一接头与所述气体切换阀的③位相连，所述B三通接头的第二接头与所述毛细管色谱柱的另一端相连，所述B三通接头的第三接头与所述GC分离柱一端相连。

进一步地，所述LC检测器为紫外检测器或二极管阵列检测器。

进一步地，所述限流管为弹性石英毛细管或金属毛细管。

进一步地，所述预柱为去活的弹性石英毛细管。

进一步地，所述保留预柱为弹性石英毛细管。

进一步地，所述保留预柱内径和所述预柱内径相等。

进一步地，所述A三通接头和B三通接头由金属、内衬玻璃、玻璃、或者石英制成。

进一步地，所述A三通接头和B三通接头均为三通内衬玻璃金属管或者Y型玻璃压合连接器。

如上所述，本发明的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，具有以下有益效果：本发明将保留预柱通过两个三通接头与GC分离柱连接，在两个三通接头上施加或停止恒流反吹气体，实现留预柱和GC分离柱灵活隔离或连通，避免液相色谱流动相溶剂被吸入GC分离柱和质谱仪，并在高温老化时避免预柱内高沸点成分进入GC分离柱，保护GC分离柱免受污染；保证了接口系统死体积小，活性低，耐高温，对分离影响小；此外，LC控制液体切换阀，GC控制气体切换阀，使整个系统全自动运行。

附图说明

图1至图3显示为本发明的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置于不同工作状态时的示意图。

图4显示为本发明中烤烟提取物的凝胶渗透色谱图，其中检测器的检测波长为238nm。

图5显示为本发明中烤烟烟叶香味成分GC/MS总离子流色谱图。

元件标号说明

1 LC色谱柱 11 质谱仪

2 LC检测器 12 限流管

3 液体切换阀 13 废液瓶

4 进样口 14 反吹载气

5 预柱 15 稳流阀

6 保留预柱 16 稳压阀

7 气体切换阀 17 A三通接头

8 毛细管色谱柱 18 B三通接头

9 GC分离柱 19 传输线

10 GC载气入口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1至图3所示，本发明提供一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其中，液相色谱系统包括LC色谱柱1、LC检测器2和液体切换阀3；气相色谱系统包括进样口4、预柱5、保留预柱6、气体切换阀7、毛细管色谱柱8和GC分离柱9，所述进样口4下端与所述预柱5的入口相连，所述预柱5与保留预柱6通过玻璃压合接头相连；所述预柱5为去活的弹性石英毛细管，优选地，所述预柱5的长度为3～10m，内径为0.32～0.53mm。所述保留预柱6为弹性石英毛细管，优选地，所述保留预柱6的长度为0.5～3m，内径与所述预柱5内径一致，其固定相与GC分离柱一致，膜厚0.1～1μm。

所述进样口4上端一侧设有GC载气入口10；所述GC分离柱9的下游连接有质谱仪11，见图1至图3。

所述液体切换阀3为一个四通切换阀，所述液体切换阀3的①位通过管路与所述LC检测器2的一端相连，所述LC检测器2的另一端与所述LC色谱柱1相连，所述液体切换阀3的②位通过传输线19与所述进样口4上端相连，所述液体切换阀3的③位和④位分别连接限流管12，且两个所述限流管12的出口分别通过管路连接废液瓶13。优选地，所述LC检测器2为紫外检测器或二极管阵列检测器，见图1至图3。

所述气体切换阀7为一个六通切换阀，所述气体切换阀7的①位为放空口，所述气体切换阀7的②位通过管路连接反吹载气14，且所述气体切换阀7的②位与所述反吹载气14之间的管路上串接有稳流阀15和稳压阀16；所述稳流阀15能够保持氦气流量恒定；优选地，氦气流量5～10ml/min。所述稳压阀16能够保持氦气压力恒定；优选地，氦气压力30～100psi。所述气体切换阀7的④位和⑤位分别连接限流管12。优选地，所述放空口连接一段金属管，通过该金属管将溶剂蒸汽排放到实验室通风罩内，防止有机溶剂污染环境，见图1至图3。

所述气相色谱系统还包括A三通接头17和B三通接头18；所述A三通接头17和B三通接头18由金属、内衬玻璃、玻璃、或者石英制成。所述A三通接头17和B三通接头18也可以为三通内衬玻璃金属管或者Y型玻璃压合连接器，见图1至图3。

所述A三通接头17的第一接头与所述气体切换阀7的⑥位相连，所述A三通接头17的第二接头与所述保留预柱6的另一端相连，所述A三通接头17的第三接头与所述毛细管色谱柱8一端相连，见图1至图3。

所述B三通接头18的第一接头与所述气体切换阀7的③位相连，所述B三通接头18的第二接头与所述毛细管色谱柱8的另一端相连，所述B三通接头18的第三接头与所述GC分离柱9一端相连。优选地，所述毛细管色谱柱8的内径、膜厚与所述GC分离柱9完全相同，所述毛细管色谱柱8的长度为0.5～5m，见图1至图3。

优选地，所述限流管12为弹性石英毛细管或金属毛细管。优选地，所述限流管12的内径为0.05～0.18mm，长度为0.3～2m，氦气流量为0.05～0.1ml/min。

下面将详细阐述本发明的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置工作原理。

(1)保持闲置状态：参考图1，LC样品经过所述的LC色谱柱1、LC检测器2和液体切换阀3，再从所述限流管12流至废液瓶13。GC载气经过所述GC载气入口10进入所述进样口4，然后分为两路，一路GC载气对所述传输线19进行反吹，另一路GC载气经过所述的预柱5、保留预柱6、A三通接头17和气体切换阀7，然后从所述放空口排出。反吹载气14经过所述的稳压阀16、稳流阀15、气体切换阀7和B三通接头18，然后分为两路，一路反吹载气14作为反吹气体，经过所述的B三通接头18、毛细管色谱柱8和A三通接头17，然后从所述放空口排出；另一路反吹载气14经过所述的B三通接头18后为所述GC分离柱9提供载气。可见，在闲置状态下，液相色谱系统和气相色谱系统独立运行，互不影响。

(2)LC馏分转移与溶剂蒸发：参考图2，LC馏分经过所述的液体切换阀3、传输线19和进样口4，直接注入所述预柱5。在GC载气流动和炉温箱加热作用下，溶剂在所述的预柱5和保留预柱6中逐步蒸发，溶剂蒸汽经过所述的A三通接头17和气体切换阀7，最后从所述放空口排出。溶剂蒸发从后向前逐步进行，蒸发温度低于溶剂实际沸点，可利用溶剂效应抑制挥发性成分损失。在溶剂基本蒸干之际，所述保留预柱6可防止挥发性成分损失。由于恒流反吹载气14的存在，溶剂蒸汽不会进入所述的GC分离柱9和质谱仪11。

(3)转移成分的GC/MS分析：参考图3，液体切换阀3回至闲置状态，LC流出物到废液瓶13。所述气体切换阀7转动，所述的GC预柱5、保留预柱6与GC分离柱为连通状态。GC炉温箱启动程序升温，目标成分在所述的预柱5、保留预柱6、毛细管色谱柱8和GC分离柱9中分离，然后在所述质谱仪11上进行定性定量检测。

(4)色谱柱高温老化状态：参考图1，液体切换阀3和气体切换阀7均为闲置状态，LC和GC独立运行，互不影响。在高温下老化色谱柱系统时，由于恒流载气反吹，所述预柱5高沸点流出物从所述放空口排出，不会进入所述GC分离柱9，所以可大大减轻GC分离柱污染。所述的预柱5和保留预柱6出口为大气压，阻力很小，柱流速较高，可大大加快高沸点重组分的流出，所述预柱5和保留预柱6的使用寿命也大大延长。

通过以上工作流程可以看出，本发明接口技术具备以下优点：(1)可彻底避免高效液相色谱流动相溶剂被吸入所述的GC分离柱9和质谱仪11；(2)可有效降低所述的预柱5和保留预柱6内高沸点成分对GC分离柱9的污染；(3)接口系统死体积小，活性低，耐高温，对分离影响小；(4)液相色谱系统安装简单；(5)LC控制液体切换阀3，GC控制气体切换阀7，使整个LC-GC/MS系统全自动运行。

采用本发明的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，组建LC-GC/MS在线联用仪器系统，分析烟叶中重要香味成分。烟叶样品中致香成分的LC-GC/MS检测结果如图2和表1所示，从中可以看出，经过简单的有机溶剂萃取，运用本发明设计的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置从烟叶样品中可检测出数种重要致香成分，且有比较好的分离度、重复性和较高的灵敏度，色素、油脂等高沸点成分对气相色谱系统的污染大大降低，一套预柱可完成约100个烟样检测，说明本发明设计安装的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置可以准确和快速测定烟草中的重要香味成份，也可用于其它复杂体系中痕量成分的分析检测。

表1 烤烟重要香味成分测定结果的重复性(RSD％，n＝6)

成分编号	保留时间(min)	物质名称	重复性(RSD％，n＝6)
				1	35.74	茄酮	3.10
2	37.41	α-紫罗兰酮	1.91
				3	37.99	香叶基丙酮	1.65

4	38.86	降茄二酮	3.85
				5	38.88	β-紫罗兰酮	4.20
6	38.90	氧化紫罗兰酮	1.70
				7	40.06	二氢猕猴桃内酯	0.67
8	40.76	巨豆三烯酮1	8.25
				9	41.17	巨豆三烯酮2	4.83
10	41.98	巨豆三烯酮3	1.40
				11	41.98	3-羟基-大马酮	2.01
12	42.25	巨豆三烯酮4	3.16
				13	42.68	3-氧代-α-紫罗兰醇	2.80
14	46.87	新植二烯	0.45
				15	47.74	3-羟基索拉韦惕酮	0.44
16	48.12	β-法尼烯	0.71

表1、图3和图4的结果是基于以下的参数获得的：

1.烟叶样品前处理条件：

称取0.200g烟末并注入20mL螺口试管中，加入5mL正己烷和叔丁基甲醚混合溶剂(1：1)，然后加入200μL内标溶液(11.2μg α-紫罗兰酮/1mL正己烷)。

2.HPLC(high performance liquid chromatography)条件：

仪器为Agilent1290(美国安捷伦公司)，配备自动进样器、二元泵、二极管阵列检测器(DAD)。烟草提取物进样量10μL，预柱为Waters Styragel HR0.5凝胶色谱柱，规格为30cm×4.6cm i.d.×5μm，流动相为二氯甲烷，流速为0.25ml/min，预柱温度为30℃。DAD检测波长分别为238nm、254nm和320nm。

3.GC/MS条件：

仪器为Agilent5975(美国安捷伦公司)，配备On-column进样口。色谱柱为DB-5MS，规格30m×0.25mm i.d.×0.25μm df，载气为高纯氦，柱流速为1.2ml/min(恒流模式)。GC炉温箱温度程序为：40℃保持14min，以4℃/min升至290℃，保持5min。GC/MS传输线温度为280℃，MS离子源温度为230℃，四极杆温度为170℃，质量扫描范围为45～350amu。

4.接口条件：

所述液体切换阀为电动两位四通阀，驱动电压24V，其由LC软件控制。所述气体切换阀为气动两位六通阀，驱动气体由电磁阀控制，电磁阀驱动电压24V，其由GC软件控制。所述限流管为弹性石英毛细管，规格为1.2m×0.1mm i.d.。所述传输线为弹性石英毛细管，规格为1.2m×0.1mm i.d.，所述传输线插入所述预柱并深入GC炉温箱5cm。

所述预柱为去活弹性石英毛细管，规格为5m×0.53mm i.d.。所述保留预柱为一段DB-5弹性石英毛细管柱，规格为1.2m×0.53mm i.d.×0.5μm df。所述A三通接头为内衬玻璃金属管，其内径为0.8mm。所述毛细管色谱柱规格为2m×0.25mm i.d.×0.25μm df。所述B三通接头为内衬玻璃金属管，其内径为0.4mm。所述GC分离柱规格为30m×0.25mm i.d.×0.25μm df；GC载气为高纯氦，柱流速为1.2ml/min(恒流模式)。所述限流管均为弹性石英毛细管，规格为0.5m×0.05mm i.d.，氦气流量为0.05ml/min。所述稳压阀氦气压力为50psi，所述稳流阀氦气流量为10ml/min。

综上所述，本发明高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置利用无阀压力切换方法，实现保留预柱6和GC分离柱9灵活隔离或连通，避免液相色谱流动相溶剂进入GC分离柱9和质谱仪11，并在高温老化时避免预柱5内高沸点成分进入GC分离柱9，保护GC分离柱9免受污染；保证了接口系统死体积小，活性低，耐高温，对分离影响小；此外，LC控制液体切换阀3，GC控制气体切换阀7，使整个系统全自动运行。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其中，液相色谱系统包括LC色谱柱(1)、LC检测器(2)和液体切换阀(3)；气相色谱系统包括进样口(4)、预柱(5)、保留预柱(6)、气体切换阀(7)、毛细管色谱柱(8)和GC分离柱(9)，所述进样口(4)下端与所述预柱(5)的入口相连，所述预柱(5)与保留预柱(6)通过玻璃压合接头相连；所述进样口(4)上端一侧设有GC载气入口(10)；所述GC分离柱(9)的下游连接有质谱仪(11)；

所述液体切换阀(3)为一个四通切换阀，所述液体切换阀(3)的①位通过管路与所述LC检测器(2)的一端相连，所述LC检测器(2)的另一端与所述LC色谱柱(1)相连，所述液体切换阀(3)的②位通过传输线(19)与所述进样口(4)上端相连，所述液体切换阀(3)的③位和④位分别连接限流管(12)，且两个所述限流管(12)的出口分别通过管路连接废液瓶(13)；

所述气体切换阀(7)为一个六通切换阀，所述气体切换阀(7)的①位为放空口，所述气体切换阀(7)的②位通过管路连接反吹载气(14)，且所述气体切换阀(7)的②位与所述反吹载气(14)之间的管路上串接有稳流阀(15)和稳压阀(16)；所述气体切换阀(7)的④位和⑤位分别连接限流管(12)，其特征在于，所述气相色谱系统还包括A三通接头(17)和B三通接头(18)；所述A三通接头(17)的第一接头与所述气体切换阀(7)的⑥位相连，所述A三通接头(17)的第二接头与所述保留预柱(6)的另一端相连，所述A三通接头(17)的第三接头与所述毛细管色谱柱(8)一端相连；所述B三通接头(18)的第一接头与所述气体切换阀(7)的③位相连，所述B三通接头(18)的第二接头与所述毛细管色谱柱(8)的另一端相连，所述B三通接头(18)的第三接头与所述GC分离柱(9)一端相连。

2.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述LC检测器(2)为紫外检测器。

3.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述限流管(12)为弹性石英毛细管或金属毛细管。

4.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述预柱(5)为去活的弹性石英毛细管。

5.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述保留预柱(6)为弹性石英毛细管。

6.根据权利要求4或5所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述保留预柱(6)内径和所述预柱(5)内径相等。

7.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述A三通接头(17)和B三通接头(18)由金属、内衬玻璃、玻璃、或者石英制成。

8.根据权利要求1所述的高效液相色谱与气相色谱/质谱联用的接口装置，其特征在于：所述A三通接头(17)和B三通接头(18)均为三通内衬玻璃金属管或者Y型玻璃压合连接器。

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