高效液相色谱分析中使用超纯水的重要性

先进、高效的实验室分析方法搭配高精尖的科学仪器得出的实验结果必然是越来越精确。其实，要得到高质量的检测数据，实验用试剂起着决定性意义。比如超纯水就是起决定性作用的实验材料。

近几年来，实验室分析技术有了很大的改进。与此同时，检测仪器设备也越来越精密、灵敏，这就要求所使用的试剂、稀释剂和水要达到很高的质量标准。在高效液相色谱法分析中，水质的重要性到底如何呢?反相色谱的梯度洗脱最能说明问题。因为反相色谱中的多个色谱柱需要大量的水质溶剂，而水质溶剂的有机污染物会被色谱柱端部所吸附，在后续的梯度脱洗过程中会成为梯度脱洗的峰值。

图1.本文所介绍试验用的超纯水是在Milli-Q系统中生产出来的。

在高效液相色谱法中，反相HPLC法是最常采用的分离方法，但也面临着一些可能影响数据质量的风险。所以要最大程度的避免交叉污染的可能性。这些交叉污染可能来自样本中，也可能是实验用玻璃器皿中的未被洗脱成分造成了在流动相污染。另外，系统磨损产生的微粒、色谱柱上沉积的杂质都有可能成为污染源。

根据McMaster先生的研究，在液相分析中最困难的就是实验用超纯水中杂质带来的污染。我们可以通过假峰数量是否增加、基线是否不平等现象来观判断其是否被污染。

有经验的实验员会在进液相色谱之前，先对色谱用水进行过滤，脱气。但常常有一点还是被忽略，色谱用瓶装超纯水TOC含量可能高达几百ppb。在调查有机物对HPLC的污染影响时进行了两个实验。

在第一个实验中，在预置柱中对溶剂进行浓缩，然后一步步的在分析柱中洗脱。在第二个实验中，利用梯度洗脱对药品混合物进行洗提分离。对混合物进行了1310次的超纯水添加，以便能够对用作稀释剂的瓶装超纯水或新鲜超纯水长时间内的使用结果给予评判。

图2.用预置柱处理的HPLC瓶装超纯水和新鲜超纯水进行色谱分析得到的色谱图(a)254nm和(b)214nm，后一种超纯水得到的基线更加清晰、准确。请注意a图和b图中的高度差异。

实验结果讨论

第一个实验期望得到的结论是：通过一级前置浓缩使得水中的各种有机污染物被前置柱端部所吸附。在洗脱时，有机物被色谱柱所洗脱，并表现为色谱图中的峰值。图2所示为HPLC用瓶装水有机物污染的色谱图。在图2a(254nm)中、图2b(214nm)中可以看到，所使用的HPLC瓶装水带来了多个峰值，最大的峰值比前置浓缩处理的新鲜超纯水的峰值要高15倍。

第二个试验的结果在图3中表示，是第50、290、530、770、1010和1310次添加超纯水时的情况。基线漂移有着明显的差异。虽然都是梯度脱洗，尤其是在低波长的梯度脱洗中，基线漂移有着明显的不同，可以观察到是随着时间的增加，HPLC瓶装水中污染物在色谱柱上积累的结果(图3a)。而使用新鲜的超纯水得出的实验结果(见图3b)则看不到基线漂移。

图3.使用HPLC瓶装超纯水处理药品混合物溶剂的(254nm)色谱图(a)和使用新鲜生产出来的超纯水作为水质溶剂的色谱图(b)。作为有机溶剂使用的是Acetontril。峰值曲线：1-对乙酰氨基酚;2-乙酰唑胺;3-镇静安眠剂;4-卡马西平;5-苯丙氨酸;6-司可巴比妥;7-萘丁美酮。

在对两种不同水质的试验对比中，使用HPLC瓶装水能观察到异常峰值，这也表明超纯水导致流动相交叉污染。当分析样本中未知成分时，非常容易将异常峰值误判为样本的组成成分之一，导致样本量化分析出现错误。在使用HPLC分析用瓶装水时，色谱图中第一个因污染导致的异常峰值在254nm处(约5min后，加水编号770)和214nm处(约15min后，加水编号530)。图3a中，异常峰值下的面积为苯巴比妥峰值(峰值编号3)的三倍，是苯妥英钠峰值的两倍(峰值编号为5)。

图4a.通过HPLC用瓶装水作为含水溶剂中的药物混合物的色谱图(214nm)。作为有机溶剂HPLC级乙腈中。峰1 :乙酰氨基酚，2:乙酰唑胺，3:苯巴比妥，4:卡马西平，5:苯妥英钠，6 :司可巴比妥，7:萘丁酮。

图4b.色谱图(214 nm)的药物混合物与新鲜制备超纯水作为含水溶剂。作为有机溶剂HPLC级乙腈中。峰1 ：乙酰氨基酚，2：乙酰唑胺，3：苯巴比妥，4 ：卡马西平，5：苯妥英钠，6 ：司可巴比妥，7：萘丁酮。

每一次的色谱梯度洗脱前，都要将色谱柱平衡到初始条件。一般情况下至少要用五倍到十倍的纯水流动相进行平衡，一般情况下这至少是样本添加容积的两次方。在本文的两个试验中，平衡所用纯流动相容积是样本容积的200倍。经过这种消耗相当大的平衡后，流动相中的微量水质污染物在在色谱图中带来的干扰就可以忽略不计了。

当您利用色谱进行谱图峰值判别或微量元素的检测分析时，由流动相交叉污染引起的背景峰值现象会降低方法的精确度、准确性或灵敏性，对峰值数据的判断产生影响。最糟糕的情况下，会因基线的严重漂移和众多的异常峰值使得整个色谱图完全无法使用。

实验结果表明：新鲜超纯水是HPLC法中最合适的流动相试剂。超纯水中的有机杂质的含量最少(大约5ppb)，生产厂家不同，瓶装水中有机污染物的含量也大不相同，但可利用在线TOC监控技术进行监测。某些经过测试的瓶装超纯水中有机碳总量TOC的含量高达777ppb。超纯水的生产工艺、生产厂的灌装条件和包装环境、瓶子和瓶盖材料以及使用前瓶装水在仓库中的存放时间长短等因素都会影响超纯水的质量。

新生产的超纯水总有机碳含量较低。逆向渗透可以有效去除80%~90%的有机污染物含量，逆向渗透后的电去离子又能够有效的清除沉积的杂质(无机、有机离子)。电去离子能够完全利用逆向渗透清除有机污染物，因为它能排除穿过逆向渗透膜的有机酸和胺。活性碳吸附有机物是第三种减少水质有机物含量的方法。

第四种方法是紫外线光氧化法。分子经两种波长(185nm和254nm)水银紫外线灯照射超纯水，产生羟基自由基，并生成氧。一般情况下，紫外线光氧化是整个超纯水生产工艺中的最后一步，经这一步处理之后，超纯水中的有机物含量基本达到技术标准的要求。通过上述不同超纯水生产工艺的组合，可以在超纯水生产系统中生产出质量稳定的、有机碳总量很低(约5ppb)的高效液相色谱用水。

结论

在C18预置柱中处理的HPLC用瓶装超纯水在随后的梯度洗脱时会在色谱图中产生多个异常峰值。所以可以得出结论：HPLC用的瓶装超纯水比新鲜的超纯水含有更高的有机物含量。

在典型的反相高效液相色谱法梯度洗脱时，要用多于色谱柱容积多倍的弱极性水质溶剂对色谱柱进行平衡，使其满足初始条件。水质溶剂中的有机杂质会吸附在色谱柱的端部，会对色谱图产生严重干扰，出现基线漂移和异常峰，比如使用HPLC瓶装超纯水作为水质溶剂时。

研究证明：新鲜的超纯水有着较低的有机碳总量，保证了基线的均匀稳定、也把异常峰出现概率减小到最低，可以用作HPLC检测的流动相。

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