CN114923993A - 一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及食品检测领域，具体涉及一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统及使用方法，包括进样针、切换阀、第一样品环、第二样品环、色谱柱和检测器，切换阀包括总进样口、第一进样口、第二进样口、总出样口、第一出样口和第二出样口，第一进样口和第二进样口分别通过总进样口与进样针连接，第一出样口和第二出样口分别通过总出样口与色谱柱连接，第一样品环的一端与第一进样口连接，另一端与第一出样口连接，第二样品环的一端与第二进样口连接，另一端与第二出样口连接，色谱柱与检测器连接。该系统可以检测食物中的生物胺含量，检测速度快。

Description

一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统及使用方法
技术领域
本发明涉及食品检测领域，具体涉及一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统及使用方法。
背景技术
生物胺是一类含氮低分子有机碱，具有促进机体生长代谢、调节神经活动等重要生理功能，但过量摄入生物胺会引起头疼、胸闷和低血压等问题，情况严重时甚至会伤害心血管系统和神经系统，因此准确测定食物中生物胺含量显得尤为重要。
在线衍生法是指利用液相色谱仪自动完成衍生化过程，在生物胺检测中应用最为广泛的是OPA-FMOC在线柱前衍生法。该方法以邻苯二甲醛(OPA)和 9-芴甲基氯甲酸酯(FMOC)为衍生化试剂，在3-巯基丙酸(3-MPA)存在下，伯胺与OPA反应，但仲胺不与OPA反应，因此需要引入FMOC与仲胺衍生。该方法衍生化反应迅速，一分钟内即可完成，但FMOC与仲胺的衍生产物极不稳定，且OPA和FMOC与生物胺的反应都难以完全进行，因此该方法只适用于较低含量生物胺样品的低精度分析。
FNBT(4-氟-3-硝基三氟甲苯)作为离线衍生化生物胺检测方法，其优点是使用常规液相色谱即可完成检测，对仪器设备要求低，但同时也具有离线衍生方法所固有的缺陷，如人工操作耗时长，且衍生化过程中人为误差较大等。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，该系统可以检测食物中的生物胺含量，检测速度快。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，包括进样针、切换阀、第一样品环、第二样品环、色谱柱和检测器，切换阀包括总进样口、第一进样口、第二进样口、总出样口、第一出样口和第二出样口，第一进样口和第二进样口分别通过总进样口与进样针连接，第一出样口和第二出样口分别通过总出样口与色谱柱连接，第一样品环的一端与第一进样口连接，另一端与第一出样口连接，第二样品环的一端与第二进样口连接，另一端与第二出样口连接，色谱柱与检测器连接。
进一步的，还包括六通阀，六通阀包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口和第六接口，第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口和第六接口首尾连通，色谱柱与第四接口连接，总出样口与第五接口连接。
进一步的，还包括色谱泵，色谱泵与第三接口连接。
进一步的，还包括注射器，注射器与第六接口连接。
进一步的，总出样口与第五接口之间安装有缓冲环。
进一步的，还包括针座，针座与第一接口连接，针座上开设有针槽。
进一步的，还包括三通头，三通头的其中一个接口与针座连接，三通头的另一个接口与第二接口连接，三通头的第三个接口连接有废液管。
进一步的，切换阀还包括用于封闭样品环两端的堵头。
本发明的另一个目的是提供一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统上述液相色谱系统的使用方法，该方法可以快速检测待检品，提高检测效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统的使用方法，应用于上述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，包括以下步骤：
S1、进样针将待检品吸取至第一样品环，封闭第一样品环；
S2、对第二样品环、进样针和管路进行清洗；
S3、进样针将待检品吸取至第二样品环，封闭第二样品环，第一样品环两端分别与第一进样口和第一出样口连通，第一样品环内的待检品推送至色谱柱和检测器；
S4、对第一样品环、进样针和管路进行清洗；
S5、进样针将待检品吸取至第一样品环，封闭第一样品环，第二样品环两端分别与第二进样口和第二出样口连通，第二样品环内的待检品推送至色谱柱和检测器，重复步骤S2-S5直至所有待检品检测完毕。
总的说来，本发明具有如下优点：(1)将两个样品环接入切换阀中，两个样品环独立进行运作，一个样品环进行衍生化反应时，另一个样品环在输送待检品至检测器进行检测，二者交替进行，提高了液相色谱系统的检测速度。
(2)注射器与六通阀的设置，使得一个样品环在进行衍生化反应时，另一个样品环可以检测和清洗，进一步提高了液相色谱系统的检测速度。
(3)色谱泵通过六通阀与针座和进样针连接，为完成衍生化反应的待检品提供动力进入色谱柱。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明六通阀的一号模式示意图。
图3是本发明六通阀的二号模式示意图。
图4是本发明S1步骤的结构示意图。
图5是本发明S2步骤的结构示意图。
图6是本发明S3步骤的结构示意图。
图7是本发明S4步骤的结构示意图。
图8是本发明S5步骤的结构示意图。
图9是本发明S6步骤的结构示意图。
图10是本发明十通阀的第一连接模式示意图。
图11是本发明十通阀的第二连接模式示意图。
图12是本发明各生物胺的时间-响应值图。
其中：1为进样针、2为总进样口、3为第一进样口、4为第一堵头、5为第二堵头、6为第一样品环、7为第一出样口、8为第二样品环、9为总出样口、 10为第二出样口、11为第四堵头、12为第三堵头、13为第二进样口、14为缓冲环、15为第一接口、16为第二接口、17为第三接口、18为第四接口、19为第五接口、20为第六接口、21为色谱柱、22为检测器、23为色谱泵、24为针座、25为注射器，26为样品瓶，27为废液管。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，包括进样针1、切换阀、第一样品环6、第二样品环8、色谱柱21、检测器22和色谱泵23，切换阀包括总进样口2、第一进样口3、第二进样口13、总出样口9、第一出样口7和第二出样口10，第一进样口3和第二进样口13分别通过总进样口9与进样针1连接，第一出样口7和第二出样口10分别通过总出样口9与色谱柱21连接，第一样品环6 的一端与第一进样口3连接，另一端与第一出样口7连接，第二样品环8的一端与第二进样口13连接，另一端与第二出样口10连接，色谱柱21与检测器22连接，色谱柱21可以将溶解于流动相中的待检品选择性分离。在本实施例中，切换阀上还开设有用于封闭样品环两端的第一堵头4、第二堵头5、第三堵头12、第四堵头11，第一堵头4和第二堵头5开设在第一进样口3和第一出样口之间7，第一样品环6在需要进行衍生化反应时，第一进样口3和第一出样口7将分别与第一堵头4和第二堵头5连接，第一样品环6内部形成封闭的环境，使待检品进行衍生化反应，同理，第三堵头12和第四堵头11开设在第二进样口13和第二出样口10之间，为第二样品环8内的待检品提供封闭环境，在使用时，可以操作切换阀切换连通状态，即可改变接口之间的开闭，以此适应不同的工作过程。
进一步的，本发明还设置有六通阀，六通阀包括第一接口15、第二接口16、第三接口17、第四接口18、第五接口19和第六接口20，第一接口15、第二接口 16、第三接口17、第四接口18、第五接口19和第六接口20首尾连通，色谱柱21 与第四接口18连接，总出样口9与第五接口19连接，色谱泵23与第三接口17连接，注射器25与第六接口20连接，注射器25可吸入洗针液来清洗缓冲环14、样品环和进样针1，在使用时，可以操作六通阀切换连通状态，改变接口之间的开闭模式，适应不同的工作流程。
在本实施例中，总出样口9与第五接口19之间安装有缓冲环14，缓冲环14的容积大于注射器25的最大容积，可以在清洗阶段时，避免注射器25吸入过量洗针液而污染注射器25腔体，针座24与第一接口15连接，针座24上开设有针槽，取样完成后，进样针1就会插入针槽中，同时，针槽与连接第一接口15的管道连通，在清洗时，进样针1中的废液可通过针槽排出，在进样时，色谱泵23会以稳定的流速推送流动相经过样品环，最终流动相携带待检品推送至色谱柱21中。
在本实施例中，六通阀有两种工作模式，一号模式如图2所示，二号模式如图3所示，因此在六通阀上还设置有三通头，三通头的其中一个接口与针座24连接，三通头的另一个接口与第二接口16连接，三通头的第三个接口连接有废液管27；切换阀采用十通阀，十通阀有两种连通模式,第一连通模式如图10所示, 第二连通模式如图11所示。
一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统的使用方法，应用于上述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，在对管路及各组件进行清洗后，包括以下步骤：
S1、如图4所示，进样针1从样品瓶26中吸取待检品，待检品通过管道依次流经总进样口2和第一进样口3进入第一样品环6；
S2、如图5所示，将进样针1插入针座24，操作切换阀切换至第一连通模式，第一样品环6被封闭，此时待检品在第一样品环6中进行衍生化反应；
S3、如图6所示，操作六通阀切换至二号模式，注射器25吸取洗针液，洗针液依次流经第六接口20、第五接口19、缓冲环14、总出样口9、第二出样口10、第二样品环8、第二进样口13、总进样口2和进样针1，对缓冲环14、第二样品环 8、进样针1以及流经管道进行清洗，最后洗针液及废液通过三通头和废液管27 排出；
S4、如图7所示，进样针1从样品瓶26中吸取待检品，待检品通过总进样口2 和第二进样口13至第二样品环8；
S5、如图8所示，将进样针1插入针座24，操作切换阀切换至第二连通模式，第二样品环8被封闭，此时待检品在第二样品环8中进行衍生化反应，操作六通阀切换至一号模式，第一样品环6内的待检品由色谱泵23推送至色谱柱21和检测器22，持续30秒；
S6、如图9所示，操作六通阀切换至二号模式，注射器25吸入洗针液，洗针液依次流经第六接口20、第五接口19、缓冲环14、总出样口9、第一出样口7、第一样品环6、第一进样口3、总进样口2和进样针1，对缓冲环14、第1样品环6、进样针1以及流经管道进行清洗，最后洗针液通过三通头和废液管27排出；
S7、如图4-5所示，进样针1将待检品吸取至第一样品环6，待检品通过管道依次流经总进样口2和第一进样口3进入第一样品环6，将进样针1插入针座24，操作切换阀切换至第一连通模式，第一样品环6被封闭，操作六通阀切换至一号模式，第二样品环8内的待检品由色谱泵23推送至色谱柱21和检测器22，持续30 秒，重复步骤S3-S7。
在使用本发明时，两个样品环可以交替进行衍生化反应和检测工作，在一个样品环进行衍生化反应时，另一个样品环可以进行检测和清洗工作，大大提高了检测效率。
以酱油为例，该液相色谱系统对生物胺的实际测定过程如下：
主要试剂：4-氟-3-硝基三氟甲苯(FNBT)和N,N-二异丙基乙胺(DIEPA) 为分析纯、甲醇、乙腈均为色谱纯、9种生物胺标准品(组胺盐酸盐、β-苯乙胺盐酸盐、酪胺盐酸盐、腐胺盐酸盐、尸胺盐酸盐、色胺盐酸盐、精胺盐酸盐、亚精胺盐酸盐、章鱼胺盐酸盐)和1,7-二氨基庚烷为分析纯、蒸馏水以及超纯水。
实验所需试剂：(1)FNBT衍生试剂溶液：吸取4mL FNBT，用甲醇定容至100mL，配制成4％体积比的衍生试剂，储存于棕色试剂瓶中，4℃避光保存。
(2)生物胺单标储备液：分别称取9种生物胺标准品(组胺盐酸盐、β- 苯乙胺盐酸盐、酪胺盐酸盐、腐胺盐酸盐、尸胺盐酸盐、色胺盐酸盐、精胺盐酸盐、亚精胺盐酸盐、章鱼胺盐酸盐)用0.1mol/L盐酸溶液配制成1000mg/L (以各生物胺单体计)的单标储备液，-20℃冰箱避光储存。
(3)生物胺混合标准溶液：分别吸取9种单标储备液1.00mL至10mL 棕色容量瓶中，用0.1mol/L盐酸定容至刻度，配制成100mg/L生物胺混合标准容液，-20℃冰箱避光储存。
(4)不同浓度的生物胺混合标准溶液：分别取0.10mL，0.25mL，0.50mL， 1.00mL，1.50mL，2.50和5.00mL的生物胺混合标准溶液(100mg/L)，置于10mL棕色容量瓶中，用0.10mol/L盐酸定容至刻度，分别配制成浓度为 1.00mg/L，2.50mg/L，5.00mg/L，10.00mg/L，15.00mg/L，25.00mg/L和50.00mg/L 的生物胺混合标准溶液，临用现配。
酱油样品：取1mL酱油定容至10mL。
紫外检测波长为254nm，柱温为30℃，FNBT衍生试剂进样量10μL，催化剂DIEPA进样量1μL，样品进样量5μL，流动相A：超纯水，流动相B：乙腈，流速为1.0mL/min。
进行梯度洗脱程序时，色谱泵将流动相A和流动相B混合并推送流动相，此时流动相A的组分比例随时间变化如表1所示：
时间/分钟 0 10 17 19 30 35
流动相A％ 65 8 25 30 65 65
表1流动相组成成分随时间变化表
本发明的检测方法与国家标准《GB 5009.208—2016食品中生物胺的测定》中液相色谱法(简称国标法)主要操作过程差异如表2所示：
Figure RE-GDA0003730380870000081
Figure RE-GDA0003730380870000091
表2
分别使用浓度为0.5mg/L，1.0mg/L，5.0mg/L，10.0mg/L，25.0mg/L，50.0mg/L 及100.0mg/L生物胺混合标准溶液，采用本液相色谱系统进行处理和检测，利用9种生物胺的平均峰面积做y值，以对应的生物胺混合标准溶液的浓度做x 值，并进行线性回归分析，得出线性方程并确定线性范围，结果如图12所示。
根据信噪比S/N＝3来确定各个生物胺的检测限，以信噪比S/N＝10来确定各个胺的定量限，S为特定参数值(信号值)，N为非特异性参数值(噪声值)。选取多份酱油样品，分别加入5.0mg/L，10.0mg/L，20.0mg/L的生物胺混合标准溶液，在本液相色谱系统中连续检测6次，确定其回收率。
如表3-表5所示，本发明的检出限为0.014-0.099mg/L，平均回收率在 92.49-100.17％之间，RSD在1.34-2.46％之间，国标法的检出限在0.026-0.159mg/L 之间，平均回收率在88.29-100.30％之间，RSD在1.21-5.31％之间，对于所测的 9种生物胺，本发明的检测限均低于国标法测得的检出限。
因此本发明对生物胺的测定精密度高，重现性好，操作简便，检测速度快，适用于生物胺的检测。
Figure RE-GDA0003730380870000092
Figure RE-GDA0003730380870000101
表3 9种生物胺的线性回归方程
Figure RE-GDA0003730380870000102
表4本发明检测酱油中生物胺的回收率(n＝6)
Figure RE-GDA0003730380870000103
Figure RE-GDA0003730380870000111
表5国标法检测酱油中生物胺的回收率(n＝6)
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 (9)

1.一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：包括进样针、切换阀、第一样品环、第二样品环、色谱柱和检测器，切换阀包括总进样口、第一进样口、第二进样口、总出样口、第一出样口和第二出样口，第一进样口和第二进样口分别通过总进样口与进样针连接，第一出样口和第二出样口分别通过总出样口与色谱柱连接，第一样品环的一端与第一进样口连接，另一端与第一出样口连接，第二样品环的一端与第二进样口连接，另一端与第二出样口连接，色谱柱与检测器连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：还包括六通阀，六通阀包括第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口和第六接口，第一接口、第二接口、第三接口、第四接口、第五接口和第六接口首尾连通，色谱柱与第四接口连接，总出样口与第五接口连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：还包括色谱泵，色谱泵与第三接口连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：还包括注射器，注射器与第六接口连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：总出样口与第五接口之间安装有缓冲环。
6.根据权利要求2所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：还包括针座，针座与第一接口连接，针座上开设有针槽。
7.根据权利要求6所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：还包括三通头，三通头的其中一个接口与针座连接，三通头的另一个接口与第二接口连接，三通头的第三个接口连接有废液管。
8.根据权利要求1所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，其特征在于：切换阀还包括用于封闭样品环两端的堵头。
9.一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统的使用方法，其特征在于：应用于权利要求1-8任一项所述的一种基于柱前在线衍生法的液相色谱系统，包括以下步骤：
S1、进样针将待检品吸取至第一样品环，封闭第一样品环两端分别与第一进样口和第一出样口断开，将第二样品环内的超纯水推送至色谱柱和检测器；
S2、对第二样品环、进样针和管路进行清洗；
S3、进样针将样品吸取至第二样品环，封闭第二样品环两端分别与第二进样口和第二出样口断开，第一样品环两端分别与第一进样口和第一出样口连通，第一样品环内的待检品推送至色谱柱和检测器；
S4、对第一样品环、进样针和管路进行清洗；
S5、进样针将待检品吸取至第一样品环，封闭第一样品环，第二样品环两端分别与第二进样口和第二出样口连通，第二样品环内的待检品推送至色谱柱和检测器，重复步骤S2-S5直至所有待检品检测完毕。
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