聯用分析技術，將兩種或兩種以上的分析技術，通過恰當的接口線上連線起來，重新組合成一種能更快速、更有效地分離和測試的技術。
基本介紹
- 中文名：聯用分析技術
- 分類：兩種光譜技術的聯用、兩種色譜技術的聯用
釋義,簡史,原理,方法,套用和進展,
釋義
可以是兩種光譜技術的聯用、兩種色譜技術的聯用，或者是分離技術和光譜技術的聯用等，後者更好地體現了聯用技術的特點。各種分析方法均有一定的局限性，如色譜法有很好的分離效能，但分離後各組分的鑑定若僅僅依靠色譜數據，常常是不可能的。另一方面，一些譜學技術，如質譜法、紅外光譜法、核磁共振等，對未知化合物的組成和結構有很強的鑑別能力(通過將光譜數據與譜圖庫加以匹配、識別和定性)。因此，若將兩者的優勢結合起來，集色譜的高效分離效能與光譜的強鑑定效能於一體，將成為分析複雜混合物的有效方法。聯用分析技術是分析化學發展的重要發展方向之一。
簡史
20世紀50年代，第一台商品化氣相色譜–質譜聯用儀器(GC–MS)問世。儀器真空系統的不斷改進和彈性石英毛細管色譜柱的套用促進了高靈敏度、高解析度台式質譜儀的發展和GC–MS聯用技術的廣泛套用。實際分析中，約有80%的化合物(極性大、低揮發度、高分子量或熱不穩定性等)不能用GC–MS聯用技術進行分析。這些物質的分離需要採用液相色譜法(LC)才能夠完成，液相色譜和質譜的聯用技術因此得到重視。由於LC–MS的聯用需要解決具有極性大、揮發度低、熱穩定性低等性質的分離產物的電離，以及樣品進入質譜之前除去LC流動相中的大量溶劑的問題，其接口要求比GC、MS苛刻得多，制約了LC–MS的發展和套用。90年代後，由於大氣壓電離接口技術的成功套用以及質譜本身的發展，液相色譜與質譜的聯用，特別是與串聯質譜的聯用得到了極大的發展。隨著高頻、高靈敏、快速超導核磁共振儀器的研發，液相色譜和核磁共振的聯用(LC–NMR)也逐步得到發展。除此之外，還實現了氣相色譜與傅立葉變換紅外光譜(GC–FTIR)、液相色譜與電感耦合電漿質譜(LC–ICPMS)、薄層色譜與質譜(TLC–MS)的聯用。幾種譜學手段的串聯則進一步擴大了與色譜聯用的範疇，比較成功的例子包括液相色譜–光電二極體陣列紫外掃描–質譜(LC–PDA–MS)、液相色譜–核磁共振–質譜(LC–NMR–MS)，以及質譜–質譜與液相色譜的聯用等。
原理
最常用的聯用技術是將分離能力最強的色譜技術與質譜或光譜檢測技術相結合。色譜主要以氣相色譜、高效液相色譜和毛細管電泳等技術為主，這幾種色譜手段同四大譜(質譜、核磁共振、紅外、紫外光譜)的分別聯用組成了豐富的色譜聯用技術。由於色譜的流動相大多不利於光譜檢測，這成為聯用技術首要解決的問題。在這些聯用系統中，色譜儀相當於將純物質輸入到各種譜學儀器的進樣裝置，而譜學儀器相當於色譜分離產物的定性檢測器。要將兩者有效地聯用起來，關鍵是要設計一個性能優良的接口，使之能將被分離組分送入檢測系統，並能排除大量流動相對檢測系統的干擾。
方法
最重要的是氣相色譜–質譜法、液相色譜–質譜法。此外，還有氣相色譜–傅立葉變換紅外光譜(GC–FTIR)、氣相色譜–原子發射光譜(GC–AES)、液相色譜–傅立葉變換紅外光譜(LC–FTIR)、液相色譜–核磁共振波譜(LC–NMR)等聯用技術。
氣相色譜–質譜法
由於質譜法靈敏度高，掃描速度快，因此極適合與氣相色譜聯用，為色譜柱後流出組分的鑑定提供確證的信息，即使對納克級含量的物質，在數秒鐘內也可鑑別。將GC與MS檢測系統聯用，需將常壓下的待測物引入質量分析器的高真空中，因此必須採用分子分離器接口。GC–MS系統的基本組成部件見圖1，其基本原理是依據樣品分子與載氣（氦氣）分子的大小與性質不同，當色譜柱後流出物進入分子分離器時，質量小的載氣分子擴散迅速，被大量抽除殆盡，而質量大的組分分子絕大部分仍向前移動進入質譜儀，同時達到濃集組分的目的。從原理上講，幾乎任何質譜儀都可與氣相色譜儀聯用。四極質譜儀的掃描速度快，但解析度及靈敏度要差一些。最理想的是傅立葉變換離子迴旋共振質譜儀。隨著計算機技術的飛速發展，質譜譜圖庫檢索功能亦越來越強大、精確，對可揮發性未知成分與微量成分的組成和結構鑑定有獨到之處，GC–MS已作為常規的分析手段。
液相色譜–質譜法
液相色譜與質譜聯用必須解決好液相色譜流動相的去除，以及質譜靈敏度、穩定性的提高和質譜儀體積、成本的降低等問題。去除液相色譜流動相的最常用方法是將其揮發，但當液相色譜流動相含水量較高、含有緩衝液或流速較高時比較困難。因此，液相色譜與質譜儀接口的研製，一直是其關鍵。在20世紀90年代發展出大氣壓下的電噴霧電離接口(ESI)和化學電離接口(APCI)之前，液相色譜與質譜的聯用一直步履艱難。圖2為ESI示意圖。溶液中樣品流出毛細管噴口後，在霧化氣(氮氣)和強電場(3～6千伏)作用下，溶液迅速霧化並產生高電荷液滴噴射出去，形成扇狀噴霧。電霧滴表面所帶電荷的正負取決於不鏽鋼管上所加的電壓正負。隨著液滴的揮發，電場增強，離子向液滴表面移動並從表面揮發，產生單電荷或多電荷離子。ESI是迄今最成功的在大氣壓下電離的質譜接口。與所有其他LC–MS接口不同，ESI在靈敏度上屬於濃度型的裝置，即其回響與進入離子源的物質的濃度成正比，而與流速無關。它最佳的工作流速是納升/分量級，十分有利於小型或微型化，也宜作低流速的毛細管電泳與質譜聯用的接口，因為能形成多電荷離子，所以可以使用有限質量範圍的標準質譜儀測量生物大分子，可測定分子量高達幾十萬的生物大分子。圖3為一種新型大氣壓化學電離(APCI)示意圖。樣品流出毛細管後仍由氮氣流霧化到加熱管中被揮發，在加熱管端的電暈放電針處溶劑分子被電離，而後溶劑分子的離子與樣品氣態分子發生離子–分子反應形成樣品離子，實現樣品分子的化學電離，並進入質譜儀。APCI主要產生單電荷離子，只產生單電荷峰，適合測定非極性和弱極性小分子化合物。另外，它適應高流量的梯度洗脫/高低水溶液變換的流動相。通過調節離子源電壓，可以得到不同斷裂的質譜圖。APCI的主要缺陷是，由於會產生大量的溶劑離子與樣品離子一起進入質譜儀，造成較高的化學噪聲。
套用和進展
GC–MS套用時間最早，發展也最成熟。LC–MS的套用也日益廣泛，發揮的作用也越來越大。毛細管電泳–質譜法（CE–MS）在測定領域的套用還很少，具有一定的發展潛力。色譜–傅立葉變換紅外光譜（FTIR）聯用、色譜–核磁共振波譜聯用是有機化合物結構分析的強有力工具。色譜–原子光譜聯用主要用於金屬的定性、定量分析。薄層色譜法(TLC)和超臨界流體色譜法(SFC)與光譜檢測技術的聯用：TLC與MS和FTIR檢測的聯用已有了成功的接口，但還沒有廣泛套用。SFC已成功地與MS、FTIR和原子發射檢測技術聯用。根據SFC中所使用流動相的性質（通常為超臨界二氧化碳流體，常加有少量修飾劑，如甲醇），對接口的要求也介於氣相和液相色譜的接口之間。因此，現存的GC和LC接口只需稍加改動便可使用。在樣品預處理方面，固相微萃取(SPME)技術與色譜聯用作為一種集試樣預處理與分析檢測於一體的分析方法已有研究。如SPME–GC已發展成熟，SPME–HPLC顯示出強大的優勢，仍需要進一步深入研究。
推薦書目
張志榮等.現代儀器聯用分析.成都:成都科技大學出版社,1990.
