CN106075954B - 以一个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以一个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用，该停流型二维液相色谱包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分，停流切换装置是一个多通阀。本发明的停流型二维液相色谱将第一维液相色谱的流出组分连接至多通阀的两个相邻输入端，在停流瞬间通过转动多通阀，一方面可以实现第一维液相色谱系统流路的封闭，从而使得第一维液相色谱的压力得以保持，减小了第一维液相色谱系统的压力脉冲，解决了停流瞬间压力变化大的问题；其二，可同时实现控制第二维液相色谱的进样与洗脱，减少了中间控制的步骤和环节，显著提高了控制的准确性。

Description

以一个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用

技术领域

本发明属于仪器分析领域，具体涉及一种停流型二维液相色谱，特别涉及一种以一个多通阀为切换装置的停流型二维液相色谱及其应用。

背景技术

二维液相色谱作为一种新型液相色谱分离技术，由于具有远超一维液相色谱的分辨率，因而备受国内外学者的亲睐，是当下色谱分离研究的热点。

由于多通阀对两维之间的连接和组分的转移起着至关重要的作用，因此一直被视为多维液相色谱的关键部分。多通阀主要由圆形密封垫(转子)和固定底座(定子)组成，转子上有一定数量的槽，起导流作用，而各个接口则为固定的，位于定子上面，用于连接管路，通过槽可以连通其两端的接口，而没有槽的位置，两端是互不相通的。当多通阀发生转动时，转子发生转动，从而槽的位置会发生改变，从而流动相的流向就会随之改变。而十通阀或八通阀由于转子表面导流槽较多，定子表面接口也较多，可同时连接多个流路并实现流路的切换，因而被广泛应用于多维液相色谱的切换。

目前国内外研究学者针对二维色谱的研究主要集中在连续环切换型二维液相色谱，在分析过程中，通过该阀门的切换作用，第一维液相色谱的流出组分连续按照一定的时间间隔全部或部分地转入第二维液相色谱系统，转移过程中第一维液相色谱不存在停流过程。这种二维液相色谱运行时两维液相色谱均不存在压力脉冲，且分析速度较快，具有分析效率高和操作方便的特点，但该方法仍有较多缺点。首先，该方法对第二维液相色谱系统的要求极高，一般要求该系统具备超高压液相色谱泵，但该泵的售价非常昂贵，且该泵对操作条件限制条件亦非常严格。近年来有国外学者对该系统进行了改良，采用高温分离以降低第二维液相色谱分析时的背压，但该方法对第二维色谱柱的色谱柱寿命影响极大。此外，由于该方法采用连续性环切换转移组分的方式，因此第二维液相色谱必须在一个定量环的填充时间内完成另一个定量环内组分的洗脱，这使得第二维液相色谱的分离时间极短，通常为30s左右，极大程度地降低了第二维液相色谱的分离效率。凝胶柱依赖于其分子筛效应，在蛋白质、肽及多糖等物质的分离和分子量测定中有着极其广泛的应用，然而由于该系统第二维液相色谱柱需在高压或高温条件下运行，且流速极高，而凝胶柱的运行条件常要求低压低流速，因此该系统无法使用凝胶柱作为第二维液相色谱使用，这限制了该系统在蛋白、肽和多糖方面的应用。此外，二维液相色谱常被国内外仪器商以整机进行销售，从而导致仪器价格非常昂贵，同时对于已经配备有液相色谱的用户来说亦造成了极大的资源浪费。

近年来，停流型二维液相色谱由于停流瞬间压力变化较大，易造成峰形骤变、检测信号不稳定、管路分流不稳定甚至泵和色谱柱易损坏等多种问题，因而较少受到国内外学者的亲睐，针对该系统的研究也因此较少。但停流型二维液相色谱的分离和分析时间不受第一维液相色谱的制约，因此其分辨率极高。此外，该系统对色谱设备的要求极低，成本低廉，甚至于两台低压液相即可组装成为一台二维液相色谱。因此，针对停流型二维液相色谱的研究具有极高的应用价值，未来其在复杂成分的分离分析方面具有广阔的前景。

发明内容

为了克服现有的停流型液相色谱流路停流瞬间压力变化较大且无法分流的问题，本发明的首要目的在于提供一种停流型二维液相色谱，该色谱采用一个多通阀为流路切换装置，成功解决了停流切换瞬间的压力突变问题，且成功实现了第一维色谱的分流，提高了停流型二维液相色谱的检测效率。

本发明的另一目的在于提供上述停流型二维液相色谱的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种停流型二维液相色谱，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分；

所述的停流切换装置是一个多通阀；

当处于采样状态时，第一维分离部分的流出组分经过分流装置分流，其中一个流路经过多通阀的2和1号位再通过压力平衡用定量环流向废液桶，另一个流路依次经过多通阀的3和4号位，再进入采样用定量环中进行填充，再经过7和8号位流向废液桶，此时第二维液相色谱泵的流出液经过5和6号位直接进入第二维液相色谱柱；若多通阀还有多余接口的话则用堵头封闭；

当采样结束时，设置第一维液相色谱泵的流速为0，同时转动多通阀，进入检测状态；此时，第一维分离部分分流装置的两个输出端通过多通阀的2号位和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；同时，第二维液相色谱泵的流动相经过5号位和4号位流入采样用定量环，再经过7号位和6号位流入第二维液相色谱柱中，再经过检测器进行检测。待第二维分析完成后，则重新进入第一维采样状态，依此循环至样品分析结束；

采样用定量环主要用于缓存一定量的第一维液相流出组分，而压力平衡用定量环主要用于使用多通管时平衡流动相流过采样用定量环所产生的压降，通过改变压力平衡用定量环的长度可改变分流比。

所述多通阀的号位仅为表明系统连接关系而使用，其具体使用号位可与厂商供货原号位不同，其号位命名和排序为从多通阀的任意接口开始按照逆时针或顺时针从1开始排序命名，8号位以后的号位使用堵头对接口进行封闭。

所述多通阀的接口为偶数个，且接口数最少须为8个，即至少为8通阀，可以是10通阀、12通阀等等；

所述的多通阀为二位多通阀，即可正反切换一次卡位。

所述的多通阀是手动的或电动的；

所述第一维分离部分包括色谱泵、进样装置、第一维色谱柱和分流装置；

所述第二维分离检测部分包括色谱泵、第二维色谱柱和第二维检测器；

所述的色谱泵可以是多泵或单泵，可以是高压、中压或低压液相泵中的任意一种；

所述的进样装置可以是手动的或电动的；

所述第一维色谱柱、第二维色谱柱可为常规HPLC色谱柱；所述第二维色谱柱要与液相分离条件匹配，若第二维液相色谱泵为高压泵，且运行于高压条件下，则第二维液相色谱柱为高压液相色谱柱；

所述的分流装置是接口数3个以上的多通管；若接口数超过3个，则多余接口用堵头封闭；

所述的第二维检测器可以是压力敏感型示差检测器、蒸发光检测器、紫外检测器或压力敏感型18角度激光散射仪。

本发明的停流型二维液相色谱可用于特征性组分和有毒有害物质的检测，包括食品领域的检测等等。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明的停流型二维液相色谱将第一维液相色谱的流出组分连接至多通阀的两个相邻输入端，在停流瞬间通过转动多通阀，一方面可以实现第一维液相色谱系统流路的封闭，从而使得第一维液相色谱的压力得以保持，减小了第一维液相色谱系统的压力脉冲，解决了停流瞬间压力变化大的问题；其二，可同时实现控制第二维液相色谱的进样与洗脱，减少了中间控制的步骤和环节，显著提高了控制的准确性。

2、本发明的停流型二维液相色谱在采样和停流过程中，两维色谱系统的流路之间不存在相互交叉连接，避免了直接将第一维组分泵入第二维液相色谱的方式，从而第一维液相色谱的运行状态不会对第二维液相色谱的压力产生任何影响，提高了第二维液相色谱分离分析的准确性和检测器兼容性，使其可兼容任何现有的检测器，例如压力敏感型示差检测器、蒸发光检测器、紫外检测器、压力敏感型18角度激光散射仪等等。

3、本发明的停流型二维液相色谱采样时通过分流措施，可控制第二维液相色谱的定量环填充体积，从而可降低样品溶剂对色谱分离效果的不良影响，解决了由于上样体积过大而引起柱效下降和分离效果差的问题。

4、本发明的停流型二维液相色谱其第二维液相色谱的分离和分析可完全不受第一维液相色谱分析的限制，可在长时间内对第一维液相色谱的目标流出组分进行分离和分析，因而色谱分辨率更高。

5、本发明的停流型二维液相色谱系统其两维色谱系统均可采用常规色谱系统设备进行组装生产，液相色谱柱也可为常规HPLC色谱柱，因而其制造成本和运行维护的成本均很低，且可使用实验室现有液相色谱进行改装升级已满足科研过程中对复杂成分分离和分析的需要，从而可迅速推动二维液相色谱及复杂成分分析的发展。

6、本发明的停流型二维液相色谱系统的第二维液相色谱可兼容任意常规HPLC色谱柱，因而可兼容使用凝胶色谱柱，利用其分子筛效应对第一维液相色谱的流出组分进行分离和分析，或利用凝胶色谱柱测定第一维液相色谱流出组分的分子量及其分布，分离效率较高，从而解决了传统二维液相色谱系统第二维液相色谱必须在高温或高压下运行而无法使用凝胶色谱柱的问题。

附图说明

图1是实施例1处于采样状态时二维液相色谱的连接示意图；

图2是实施例1处于检测状态时二维液相色谱的连接示意图；

图3是实施例2处于采样状态时二维液相色谱的连接示意图；

图4是实施例2处于检测状态时二维液相色谱的连接示意图；

其中，a-色谱泵；b-进样装置；c-第一维色谱柱；d-分流装置；e-多通阀；f-采样用定量环；g-压力平衡用定量环；h-色谱泵；i-第二维色谱柱；j-第二维检测器。

图5是实施例的样品第一维色谱图。

图6是实施例的样品第二维色谱图。

图7是实施例样品的二维色谱图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种停流型二维液相色谱，如图1-2所示，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分；

所述的停流切换装置是一个四槽二位八通阀e；

当处于采样状态时(图1)，第一维液相色谱泵a将流动相泵至自动进样器b，将样品泵入色谱柱c中，其流出组分再经过三通管d分流，其中一个流路经过多通阀e的2和1号位再通过压力平衡用定量环g流向废液桶，另一个流路依次经过多通阀e的3和4号位，再进入采样用定量环f中进行填充，再经过7和8号位流向废液桶，此时第二维液相色谱泵h的流出液经过5和6号位直接进入第二维液相色谱柱i。

当采样结束时，设置第一维液相色谱泵a的流速为0，同时转动多通阀e，进入检测状态(图2)；此时，三通管d的两个输出端通过多通阀的2号位和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；同时，第二维液相色谱泵h的流动相经过5号位和4号位流入采样用定量环f，再经过7号位和6号位流入第二维液相色谱柱i中，再经过检测器j进行检测。待第二维分析完成后，则重新进入第一维采样状态，依此循环至样品分析结束；

为进一步证明本发明的创新性，本发明实施例采用C18柱作为第一维液相色谱柱，而采用不能作为传统二维色谱系统第二维液相色谱柱的凝胶色谱柱作为本系统的第二维液相色谱柱，即采用RPLC×SEC的二维色谱模式。

样品：酵母抽提物

第一维分离部分包括：中低压输液泵a(AKTA Explorer10(P900))，自动进样器b(Waters 2707)、第一维C18色谱柱c(Waters Xselect CSH130，4.5×250mm，5μm)、Waters三通d。流动相由乙腈(12％)、水(88％)和三氟乙酸(0.04％)组成，采用等度洗脱，采样状态流速0.3mL/min，停流状态流速为0。单维运行样品时结果如图5。

第二维分离检测部分包括：中压输液泵h(Waters 600)、第二维凝胶色谱柱i(thermo Biobasic SEC 60)、第二维紫外检测器j(Waters 2487)。流动相由乙腈(20％)、水(80％)和三氟乙酸(0.04％)组成，采用等度洗脱，流速1.8mL/min，检测器波长220nm，运行时间10min。单维运行样品时结果图6。二维色谱运行时结果见图7。

由图5和6可知，单维液相色谱运行时，色谱峰数量较少(不超过20个，图5为20个，图6为7个)，分离情况较差，而由图7可知，利用本发明中的二维液相色谱可显著提高峰检测数量，其检测峰数量高达160个，由此可见本发明的突出创新性。

实施例2

一种停流型二维液相色谱，如图3-4所示，与实施例1不同的是，其停流用多通阀e是五槽二位十通阀，且9和10号位用堵头封闭。此外，其进样装置b采用手动进样器，第二维液相色谱泵h采用双泵。除此之外，其构造和工作原理与实施例1一致。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种停流型二维液相色谱，包括第一维分离部分、停流切换装置和第二维分离检测部分，其特征在于：

所述的停流切换装置是一个多通阀；

当处于采样状态时，第一维分离部分的流出组分经过分流装置分流，其中一个流路经过多通阀的2和1号位再通过压力平衡用定量环流向废液桶，另一个流路依次经过多通阀的3和4号位，再进入采样用定量环中进行填充，再经过7和8号位流向废液桶，此时第二维液相色谱泵的流出液经过5和6号位直接进入第二维液相色谱柱；若多通阀还有多余接口的话则用堵头封闭；

当采样结束时，设置第一维液相色谱泵的流速为0，同时转动多通阀，进入检测状态；此时，第一维分离部分分流装置的两个输出端通过多通阀的2号位和3号位相通，实现流路的封闭，从而使第一维色谱的管路压力得以保持；同时，第二维液相色谱泵的流动相经过5号位和4号位流入采样用定量环，再经过7号位和6号位流入第二维液相色谱柱中，再经过检测器进行检测；待第二维分析完成后，则重新进入采样状态，依此循环至样品分析结束；

所述多通阀的接口为偶数个，且接口数最少须为8个；

所述的多通阀为二位多通阀。

2.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的第一维分离部分包括色谱泵、进样装置、第一维色谱柱和分流装置。

3.根据权利要求1所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的第二维分离检测部分包括色谱泵、第二维色谱柱和第二维检测器。

4.根据权利要求2或3所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的色谱泵是多泵或单泵，且是高压、中压或低压液相泵中的任意一种。

5.根据权利要求2或3所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的色谱柱为常规HPLC色谱柱。

6.根据权利要求2所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的分流装置是接口数3个以上的多通管。

7.根据权利要求3所述的停流型二维液相色谱，其特征在于：所述的第二维检测器是压力敏感型示差检测器、蒸发光检测器、紫外检测器或压力敏感型18角度激光散射仪。

8.权利要求1-7任一项所述的停流型二维液相色谱在检测有毒有害物质中的应用。