探究超高效液相色谱在烟草化学分析中的应用

发表时间:2020/9/8   来源:《建筑实践》2020年4月10期   作者:周婷
[导读] 本文简述了超高效色相谱起源和发展,评述了超高效液相色谱法(UPLC)分别与光学检测器还有质谱检测器的联用

         摘要:本文简述了超高效色相谱起源和发展,评述了超高效液相色谱法(UPLC)分别与光学检测器还有质谱检测器的联用,及其在测定烟叶原料、卷烟烟气、烟用材料等相关成分的应用进展,并简要阐述了现阶段超高效液相色谱法在使用时的优势、不足,以及其未来的发展方向。
         关键词:超高效液相色谱;烟草;化学分析
         前言:高效液相色谱法(HPLC)已经在国内外的很多分析领域,广泛应用超过了三十年。经典的HPLC分析方法有很多优点,比如操作比较方便,选择性和灵敏度比较好等,但同时也存在着一些不足。因此,在2004年超高效液相色谱法(UPLC)应运而生,同时在烟草分析领域得到了广泛应用。
         1.简述超高效相色谱
         现如今,世界科技水平正在不断提高,作为前沿科技的液相色谱的发展需求也在不断发生着改变。首先,需要按社会生产力的需求进行改进,原因是大量的样品需要在相对来说比较短的时间里完成,因此一定要提高生产力水平。其次,在生化样品和天然产物样品的分析当中,由于样品的复杂性越来越高,因此对分离能力提出了更高的要求。最后,在与光学检测器还有质谱检测器等检测技术联用的过程中,提出了更多更高的要求。
         因此,研究人员需要不断提高液相色谱技术,但是仅仅从技术角度进行改进还是远远不够的,也应该从理论高度对液相色谱进行一个重新的认识。基于此,超高效液相色谱(UPLC)这一概念出现了,并且把HPLC的极限当做是其发展的起源。
         超高效液相色谱技术的实现,主要是依靠了五个方面的技术进步。第一,小颗粒、高性能颗粒固定相的出现;第二,超高压输液泵的使用;第三,高速采样速度的灵敏检验器;第四,使用低扩散、低交叉污染自动进样器,同时还配备了针内进样探头和压力辅助进样技术;第五,对仪器的整体系统进行了优化设计,色谱工作站配备了多种软件平台,从而实现了超高效液相分析方法同高效液相分析方法之间的自动转换。
         2.超高效液相色谱在烟草化学分析中的应用
         2.1超高效液相色谱与光学检测器联用
         (1)酚类化合物的检测;烟气中含有七种酚类化合物,比如苯酚、邻/间/对苯二酚,还有邻/间/对甲酚等,其致癌性都非常强。一般用YC/T255-2008中的HPLC检测,分析时间为40分钟。
         (2)羰基化合物检测;烟气中含有八种羰基化合物,如甲醛、乙醛、丙醛等,都具有致癌、致畸,还有致突变的特性。一般用YC/T254-2008中的HPLC测定,分析时间为40分钟。
         (3)多酚的检测;在烟叶中,多酚是一种重要的香气前体物;在烟草中,绿原酸、芸香苷,还有莨菪亭是最主要的多酚类物质。一般用YC/T202-2006中的HPLC来测定,分析时间为40分钟。
         (4)水溶性糖的检测;糖类物质在卷烟中有着很高的含量,可以达到卷烟烟丝干质量的百分之25到百分之五十之间,在很大程度上影响着卷烟的品质。
         (5)烟用添加剂和辅料安全性指标的检查;目前国家对食品安全方面的管控越来越严格,烟用胶、纸质包装材料,以及烟用添加剂等烟用材料的安全性指标检测,同样受到了社会大众的广泛关注。


         1.2超高效液相色谱与质谱检测器联用
         (1)农药残留的检测;因为农药残留的种类比较多,含量比较少,基质又比较复杂,所以进行准确定量一直都是研究的热点问题。
         (2)羰基化合物的检测;在对主流烟气中的八种羰基化合物进行测定时,有关学者建立了UPLC-MS/MS分析方法。这种方法不仅不仅缩短了分析时间,同时通过MS检测器具有较高的灵敏度,以及较高的选择性等特点,解决了使用UPLC-PDA系统没有办法将八种羰基化合物完全分离,又有杂质干扰的问题,对准确定量有一定的帮助。
         (3)生物碱的检测;有关学者采用UPLC-MS/MS对烟丝中的生物碱还有亚硝胺进行测定,发现这种检测方法能够解决因为烟草中生物碱和亚硝胺的含量差异比较大,而导致的检测比较困难的问题,同时这种方法还有一些值得借鉴的地方就是在样品前处理操作比较简单方便,并且需要耗费的分析时间比较短。
2.超高效液相色谱法的优缺点及未来发展趋势
         2.1 超高效液相色谱技术的优势
         超高效液相色谱技术具有很多优点,比如说分离能力特别强,同时又很准确且快速;灵敏度也非常高。因此,UPLC技术在烟草化学分析研究,还有烟草安全质量评价等方面的应用过程中打下了坚实的基础。UPLC技术是一种新型的分析技术手段,有着非常突出的优势,在烟草化学分析领域的很多方面都有着广泛的应用。
         2.2 超高效液相色谱技术的局限性
         目前超高效液相色谱技术得到了广泛的应用和推广,发展前景很好,但同时也显现出了一定的局限性,有一些技术环节需要得到进一步的改进和完善。例如,虽然UPLC技术有着超高通量的样品分析能力,在很大程度上提高了样品的分析效率,但是由于烟草样品的基质相对来说比较复杂,并且有一些目标分析物是痕量水平,同时准确定量分析对样品前处理的要求又比较高,这些都成为了影响UPLC技术在烟草分析中应用的阻碍。
         2.3超高效液相色谱的未来发展方向
         超高效液相色谱技术在未来的发展过程中,应该将重点放在简化样品前处理,以及提高分析效率方面。现阶段,UPLC色谱柱填料粒径大概是1.7微米,基本上已经达到了最小值,如果进一步的降低颗粒度,那么其系统反压有可能呈几何级数倍增。所以说,仅仅依靠缩小色谱柱填料的颗粒度来提高分离效率使有一定难度的,在烟草化学液相色谱分析过程中应该有新的发展方向,比如应用检测芯片和毛细管柱等技术。
         随着现代分析技术的快速发展,还有MS技术的不断更新,仅仅依靠UPLC技术已经难以满足现阶段分析领域的要求。特别是最近几年,UPLC与MS的联用技术发展很快,在一定程度上填补了UPLC技术的欠缺,使得UPLC-MS/MS技术得到了进一步的发展。MS/MS技术与UPLC技术的联用,比较适合对复杂基质中的痕量成分进行分析,能够大大简化样品前处理过程。而高分辨率质谱技术能够提供更加精准,并且全面的数据给目标分析物,在很大程度上缩小了筛查及确证的误差。
         结语:综上所述,研究并开发超高效液相色谱与其他新型技术的联用,能够为同时检测复杂基质中的痕量多组分,提供特别有发展潜力的方向。在未来,UPLC分析方法的研究重点应该是不断技术的灵敏度、提取范围、提取效率,使操作更加简单、更加环保。
         参考文献:
         [1]董睿,姬厚伟,刘剑,等.超高效液相色谱在烟草化学分析中的应用[J].理化检验-化学分册,2018,54(4):488-496.
         [2]卢昕博,肖卫强,许高燕等.中国烟草学报[J],2015,21(4):7-13.
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