CN107543883A - 在线消解联用液相色谱系统 - Google Patents

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董毅
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王峰
吴开电
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Abstract

本发明提供了在线消解联用液相色谱系统，该系统包括第一流道、第二流道、废液流道、分析流道、切换阀等，还包括消解流道、消解液流道，缓冲流道，以及萃取流道等。该系统可以实现对茶叶或者其他固体基质中需要消解的染色剂的在线萃取，无需离线的消解、萃取、浓缩的繁琐过程，实现萃取和液相色谱分析一体化和高度自动化，大大提高工作效率，节约时间。

Description

在线消解联用液相色谱系统
本申请是201610025038.3的分案申请
母案申请日：2016年1月14日
申请号：201610025038.3
发明创造名称：在线消解联用液相色谱系统及茶叶中染色剂的检测方法
技术领域
本发明属于液相色谱系统领域，具体涉及在线消解联用液相色谱系统。
背景技术
液相色谱具有检测灵敏度高、分离效能高、选择性高、检出限低、样品用量少、方便快捷等优点，尤其结合质谱检测器，大大提高检测灵敏度以及抗干扰能力，已被广泛应用于食品工业的安全检测中，如食品中天然毒素、农药、食品添加剂、兽药等的检测。
茶叶中一般不添加染色剂，但是也有一些不法商贩为了牟取利益，会在茶叶中添加一些用于改善色泽与外观的染色剂，例如酞菁蓝、酞菁红、酞菁绿G等染色剂。就绿茶而言，陈茶颜色比较暗，价格上就比新茶要便宜，有些不法商贩会在陈茶上喷洒苹果绿后烘干，喷洒了苹果绿后的陈茶颜色会变得很新鲜，跟高端新茶一样，肉眼完全无法辨别。这种喷洒了苹果绿的陈茶泡水后，茶汤的颜色也是很好的，清澈透明泛着淡淡的绿色，跟高端茶的茶汤颜色极其相似，普通老百姓是很难辨别的。类似于这种情况，为了使得茶叶颜色好看或者色泽香醇还有在茶叶中添加酞菁蓝、专利蓝等其他非法添加剂的现象。为了杜绝这类茶叶进入市场，执法机构必须对茶叶中是否含有非法添加剂进行检测，然而现有技术中并没有很方便快捷的方法和仪器。
目前常规的做法是，先将茶叶碾碎，用常规溶剂下进行常温或者高温高压萃取，得到萃取液，对萃取液进行进一步纯化处理后，再取样进行液相色谱分析或者其他检测分析。常见的有索氏溶剂提取、微波溶剂提取以及超声溶剂提取等，目标组分在加热回流、微波、超声波等物理作用下，溶于相应溶剂中。还用比较先进的加压溶剂样品处理技术，将固体基质置于高压的密封容器中，加入提取溶液，必要时增加萃取温度，通过压力与温度增加萃取效率，节约固态基质样品的处理时间。但是部分添加剂，例如酞菁蓝，不溶于大部分的溶剂，需要加入消解液对其进行消解处理得到萃取液后再进行液相色谱分析。也就是说，如果要分析几种不同性质的染色剂，提取方法可能会不同，需要进行几次不同的萃取过程，得到不同的萃取液，再分别对得到的萃取液进行分析。这样做需要一个很长的人工处理过程，操作很繁琐，费时费力。
且以上萃取过程需要萃取容器、加热器具、超声仪器、震荡仪器等附属仪器进行，样品处理完后还需要人工转入液相色谱仪中进行分析，无法实现样品处理与液相色谱的完全一体化的在线测定，使得液相色谱测定的自动化程度大大降低，进而影响批量样品分析工作的效率与速度。另外有些目标组分由于化学结构的不稳定性，容易发生氧化、挥发、分解等问题，因此转移过程中可能发生目标丢失的问题，从而影响整个液相色谱测定的准确性。
总之，现有技术中还没有可以实现在线消解和分析的液相色谱系统，也没有一种针对茶叶中染色剂的检测方法，开发这样的系统以及方法具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了在线消解联用液相色谱系统及茶叶中染色剂的检测方法。该系统可以对茶叶或者其他固体基质的在线萃取，无需前期提取成萃取液，以及多次反复手动进样和分析的繁琐过程，可以实现萃取和分析一体化和自动化，大大提高工作效率，节约时间。该方法可以实现茶叶中染色剂的检测，不同的染色剂也可以用同一套设备来测定，简单实用。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
在线消解联用液相色谱系统，包括：
第一流道，用于输送第一流动相；
第二流道，用于输送第二流动相；
废液流道，用于排出废液；
分析流道，用于对所捕获的样品进行检测和分析；
具有多个端口的切换阀，用于流道之间的切换；
所述第二流道、废液流道以及分析流道分别连接在所述切换阀的任意一个端口上；
还包括用于对样品进行消解的消解流道、用于输送消解液的消解液流道，用于输送缓冲盐溶液的缓冲流道，以及设有萃取柱的萃取流道：
所述消解流道上设有消解器和调压器；所述消解器包括内部中空的消解管、设置在消解管外周的加热器以及位于消解管和加热器上下两端的上盖与下盖；
所述消解器的上盖上连接有消解液流道和第一流道，且所述第一流道上设有加压泵；
所述消解器的下盖与所述消解流道的一端连通，所述消解流道的另一端连通在所述切换阀的其余任意一个端口上；
所述缓冲流道与所述消解流道连通，且连接于消解器与调压器之间的流道上；
所述萃取流道连通在所述切换阀的其余任意两个空闲端口上。
优选方案，所述消解器的外壁上连接有超声均化器，通过超声均化器对消解器进行超声震荡，帮助更好更快的消解。
优选的连接方案，所述切换阀包括端口a、端口b、端口c、端口d、端口e和端口f；所述端口a与端口d之间连接有萃取流道，所述端口b与第二流道连接，所述端口c与分析流道连接，所述端口e与废液流道连接，所述端口f与消解流道连接。
优选方案，所述消解管的管径小于2mm，长度小于10mm；进一步优选管径为0.5-2mm，长度为3-10mm；较小的内径及长度有助于减少消解液及样品的用量，减少缓冲盐溶液用量，并且让温度快速达到平衡，可以提高消解的效率。
优选方案，所述分析流道上连接有分析柱和检测器。
优选方案，所述消解液流道上设有计量泵，用于控制消解液的流量。
茶叶中染色剂的检测方法，采用上述在线消解联用液相色谱系统进行检测，依次包括以下步骤：
1)打开消解器的上盖，将粉碎后的茶叶加入所述消解管内，然后盖上上盖，密封消解器；
2)开启加压泵将第一流动相输送至消解器内，控制调压器，使压力控制在40MPa以下，同时开启消解器的加热器对消解管内茶叶进行加热，控制温度在60℃-200℃之间；若需要加入消解液，则通过消解液流道注入消解液；保持以上温度和压力下对茶叶进行消解2-30分钟；
3)消解完成后，打开调压器，同时从缓冲流道注入缓冲盐溶液，对消解后流出的溶液进行缓冲，再通过切换阀进入萃取流道的萃取柱内进行萃取，目标成分在萃取柱内捕获，废液从废液流道流出；
4)萃取完成后，开启液相色谱泵，将第二流动相泵入萃取柱，再流入分析流道进行分析和检测。
优选的技术方案：所述染色剂为酞菁或酞菁金属配合物；所述第一流动相为体积浓度为10％-60％的有机溶剂，所述消解液为体积浓度10％-80％的硝酸溶液或者硝酸溶液与助剂的混合溶液，所述混合溶液中硝酸的体积浓度为10％-80％；所述缓冲盐溶液为0.2mol/L-1.5mol/L醋酸铵溶液；控制压力为20MPa-25MPa，控制温度为60℃-150℃，控制消解时间为5min-30min。
所述有机溶剂为常规有机溶剂，例如甲醇、乙醇、异丙醇等。
所述助剂为常规消解用助剂，例如高氯酸、硫酸等。
萃取时间无特殊要求，可长可短，根据实际情况确定。
所述第二流动相根据所分析条件的不同而不同，选自常规的流动相。实施例中优选的第二流动相为乙腈与40mmol/L-50mmol/L醋酸铵水溶液的混合物，其中混合液的体积比为乙腈:醋酸铵水溶液＝(55-60):(40-45)。
所述酞菁或酞菁金属配合物进一步优选为酞菁蓝、酞菁红、酞菁绿G等。
本发明所述在线消解联用液相色谱系统和方法的优势在于：
1、该系统在线加压加热，可以实现快速的消解与萃取，节省测定时间。
2、该系统可以实现在线消解，避免繁琐的离线人工操作。
3、该系统可以实现微量处理，只需微量样品及消解液，有利于保护环境。
4、该系统可以实现在线萃取和分析，无需前期提取成萃取液以及多次反复手动进样和分析的繁琐过程，可以实现萃取和分析一体化和自动化，大大提高工作效率，节约时间。
5、该系统可以实现与液相色谱的一体化，有助于制造移动或车载的检测系统。
附图说明
图1是本发明所述在线消解联用液相色谱系统结构示意图；
图2是实施例中的色谱图；
其中，1是第一流动相，2是加压泵，3是计量泵，4是消解液溶液，5是消解器，6是调压器，7是缓冲泵，8是缓冲盐溶液，9是萃取柱，10是废液，11是切换阀，12是液相色谱泵，13是第二流动相，14是分析柱，15是检测器，16是超声均化器，17是加热器，18是消解管，19是上盖，20是下盖；
L1是第一流道，L2是消解液流道，L3是消解流道，L4是缓冲流道，L5是萃取流道，L6是第二流道，L7是分析流道，L8是废液流道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示，一种在线消解联用液相色谱系统，包括：第一流道L1，用于输送第一流动相1；第二流道L6，用于输送第二流动相13；废液流道L8，用于排出废液10；分析流道L7，用于对所捕获的样品进行检测和分析；所述分析流道L7上连接有分析柱14和检测器15。具有多个端口的切换阀11，用于流道之间的切换；所述第二流道L6、废液流道L8以及分析流道L7分别连接在所述切换阀11的任意一个端口上；
还包括用于对样品进行消解的消解流道L3、用于输送消解液4的消解液流道L2，用于输送缓冲盐溶液8的缓冲流道L4，以及设有萃取柱9的萃取流道L5：
所述消解流道L3上设有消解器5和调压器6；所述消解器5包括内部中空的消解管18、设置在消解管18外周的加热器17以及位于消解管18和加热器17上下两端的上盖19与下盖20；所述消解管18的管径小于2mm，长度小于10mm。
所述消解器5的上盖19上连接有消解液流道L2和第一流道L1，且所述第一流道L1上设有加压泵2；所述消解液流道L3上设有计量泵3。
所述消解器5的下盖20与所述消解流道L3的一端连通，所述消解流道L3的另一端连通在所述切换阀11的其余任意一个端口上；
所述缓冲流道L4与所述消解流道L3连通，且连接于消解器5与调压器6之间的流道上；
所述萃取流道L5连通在所述切换阀11的其余任意两个空闲端口上。
所述消解器5的外壁上连接有超声均化器16。
所述切换阀11包括端口a、端口b、端口c、端口d、端口e和端口f；所述端口a与端口d之间连接有萃取流道L5，所述端口b与第二流道L6连接，所述端口c与分析流道L7连接，所述端口e与废液流道L8连接，所述端口f与消解流道L3连接。
实施例2
一种茶叶中染色剂的检测方法，采用实施例1所述在线消解联用液相色谱系统进行检测，依次包括以下步骤：
1打开消解器5的上盖19，将粉碎后的茶叶加入所述消解管18内，然后盖上上盖19，密封消解器5；
2开启加压泵2将第一流动相1输送至消解器5内，控制调压器6，使压力控制在40MPa以下，同时开启消解器的加热器17对消解管18内茶叶进行加热，控制温度在60℃-200℃之间；若需要加入消解液，则通过消解液流道L2注入消解液；保持以上温度和压力下对茶叶进行消解2-30分钟；
3消解完成后，调节调压器6，同时从缓冲流道L4注入缓冲盐溶液，对消解后流出的溶液进行缓冲，再通过切换阀11进入萃取流道L5的萃取柱9内进行萃取，目标成分在萃取柱9内捕获，废液从废液流道L8流出；
4开启液相色谱泵12，将第二流动相13泵入萃取柱9，再流入分析流道L7进行分析和检测。
用该系统可以实现茶叶中各种添加剂的在线加压加热消解，在线检测和分析，且可以微量处理，只需很少的试样即可检出是否含有添加剂。
具体实施案例：在线消解联用液相色谱系统测定茶叶中染色剂酞菁蓝
色谱部件为岛津LC-20A系统，输送第一流道移动相的泵为LC-20AT，流动相为50％甲醇溶液，萃取柱为Kromasil C18色谱柱(20X4.6mm,5um)流速为0.3ml/min；消解管内径1mm，消解管长度为10mm；所述消解液为硝酸和高氯酸的混合溶液，其中硝酸的体积浓度为30％；缓冲盐溶液为1mol/L醋酸铵溶液，缓冲盐流速为2.5min/L；输送第二流道流动相的泵为LC-20AD色谱泵，流动相为乙腈：50mmol/L醋酸铵水溶液(60:40，V/V),分析柱为GL PH3色谱柱(250X4.6,5um)；第一流动相与第二流动相通过二位六通阀连接；检测器为岛津8050质谱检测器，消解产物邻苯二甲酰亚胺采用APCI负源检测，由于邻苯二甲酰亚胺没有碎片离子，因此采用质荷比145.8/145.8检测。
含有酞菁蓝的茶叶样品用研钵研碎，混匀后称去5mg，加入消解管中，密闭消解管，加入消解液，关闭调压器，启动LC-20A色谱泵，使压力达到20MPa后停止,消解温度为120℃，消解10min。
消解完成后，打开调压阀，启动第一流道移动相的泵及缓冲盐溶液色谱泵，萃取10min。
萃取完成后，转动二维六通阀，是萃取柱与分析连接，样品在第二流动相推动先完成分离与检测，得到色谱图如图2所示，酞菁蓝消解物的出峰时间是9.7min，因此可以有效检出酞菁蓝。

Claims (7)

1.在线消解联用液相色谱系统，包括：
第一流道(L1)，用于输送第一流动相(1)；
第二流道(L6)，用于输送第二流动相(13)；
废液流道(L8)，用于排出废液(10)；
分析流道(L7)，用于对所捕获的样品进行检测和分析；
具有多个端口的切换阀(11)，用于流道之间的切换；
所述第二流道(L6)、废液流道(L8)以及分析流道(L7)分别连接在所述切换阀(11)的任意一个端口上；
其特征是，还包括用于消解后样品溶液输送的消解流道(L3)、用于输送消解液(4)的消解液流道(L2)，用于输送缓冲盐溶液(8)的缓冲流道(L4)，以及设有萃取柱(9)的萃取流道(L5)：
所述消解流道(L3)上设有消解器(5)和调压器(6)；所述消解器(5)包括内部中空的消解管(18)、设置在消解管(18)外周的加热器(17)以及位于消解管(18)和加热器(17)上下两端的上盖(19)与下盖(20)；
所述消解器(5)的上盖(19)上连接有消解液流道(L2)和第一流道(L1)，且所述第一流道(L1)上设有加压泵(2)；
所述消解器(5)的下盖(20)与所述消解流道(L3)的一端连通，所述消解流道(L3)的另一端连通在所述切换阀(11)的其余任意一个端口上；
所述缓冲流道(L4)与所述消解流道(L3)连通，且连接于消解器(5)与调压器(6)之间的流道上；
所述萃取流道(L5)连通在所述切换阀(11)的其余任意两个空闲端口上。
2.根据权利要求1所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述消解器(5)的外壁上连接有超声均化器(16)。
3.根据权利要求1或2所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述切换阀(11)包括端口a、端口b、端口c、端口d、端口e和端口f；所述端口a与端口d之间连接有萃取流道(L5)，所述端口b与第二流道(L6)连接，所述端口c与分析流道(L7)连接，所述端口e与废液流道(L8)连接，所述端口f与消解流道(L3)连接。
4.根据权利要求1或2所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述消解管(18)的管径小于2mm，长度小于10mm。
5.根据权利要求4所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述消解管(18)的管径为0.5-2mm，长度为3-10mm。
6.根据权利要求1所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述分析流道(L7)上连接有分析柱(14)和检测器(15)。
7.根据权利要求1或2所述在线消解联用液相色谱系统，其特征是，所述消解液流道(L3)上设有计量泵(3)。
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