疾控系統中常見的色質聯用儀主要有氣相-質譜聯用儀和液相-質譜聯用儀。隨著我國財政能力的日益增強和理化分析儀器的飛速發展,許多單位處于一個設備快速增長的高峰期,提出買質譜的單位也不少,下面針對疾控系統中色質聯用儀的購買與應用問題談下個人看法。
一 為什么要購買色質聯用儀。
從技術層面來說,購買色質聯用儀的目的主要有兩方面:定性,靈敏度。
談到色質聯用儀在定性方面的作用,就要先談一下從色譜理論的邏輯缺陷。
色譜定性和色譜定量都涉及到一個基本邏輯:“在兩個流程的絕大多數因素都完全一致,則唯一不相同的那一個因素,最終導致了結果的不同”。
色譜定量是依據這個邏輯(在各個條件都一致時,決定峰面積不同的唯一因素就是濃度的不同),色譜定性也是這樣(在各個條件都一致時,決定保留時間不同的唯一因素就是組分的不同)。
色譜定性最重要的依據就是色譜峰的保留時間(在絕大多數情況,這甚至是唯一的依據)。我們在定性時的色譜理論就是:“ 組分峰與標準峰保留時間相同,則判斷該組分=標準物質”。注意,我們使用的是“相同”,而上面邏輯中的重點卻是“不同”。
要使這樣的色譜理論合乎邏輯,必須加上至少一個限定:過程中的每個因素都能對結果產生特異性的作用。對于色譜來說,就是“在定性時,每種不同的組份必須對應不同的保留時間”。
然而,大量的實驗結果告訴我們,不同的組份,往往會有相同或極為相近的保留時間。
以上就是我們常說的“色譜定性可靠度不高”的由來,在色譜實驗中,不同的保留時間對應不同的組份是成立的,但是反過來,相同的保留時間意味著相同的組份卻是靠不住的。
所以在實驗中,排除是相當有信心的,而確認則在相當程度上是“靠天吃飯”,有一部分是憑撞大運。
人們很早就意識到了這一點,也在想辦法提高定性的準確性,所以有了加標確定法,雙柱法,二極管陣列檢測器等的運用,在這幾種方法中,加標確認法在概念上就不正確,雙柱法也近于隔靴搔癢,二極管陣列法能起有些作用,可惜特異性不高,也容易造成冤案。
在色譜中引入質譜技術法后,大大增強了定性的可靠性。
質譜法針對的是分子結構,信息特征且豐富,甚至在一定程度上可以擺脫標準物質的限制。
下面談下靈敏度。
通用型檢測器(如FID和TCD)一般靈敏度有限,特異性檢測器靈敏度較好但是檢測范圍有較大限制,而質譜檢測器是一種既通用靈敏度又高的檢測器。
靈敏度取決于信號與背景,我們通常理解的增加靈敏度需要通過盡量提高待測物的信號值,作為一種通用型檢測器,質譜儀的信號方面沒有特別過人之處;但是它的長處卻在于它能大大的降低檢測背景從而數量級地提高檢測靈敏度。
檢測背景,是檢測器對樣品基礎成分響應的反應,作為通用檢測器,產生響應在因素很多,所以背景會比較高,靈敏度受到限制;而質譜檢測器通過對限定結構信息的檢測,可以過濾掉大多數不需要的背景信息,例如氣質聯用的SIM方式和液質聯用的MRM方式。
二 疾控系統中常用色質聯用儀的類型
出于不同的使用目的,決定購買不同類型的色質聯用儀。
氣質聯用儀的分類有很多方法,按儀器尺寸可以分為大型、中型、小型;按儀器性能,可能分為研究級和檢測級兩類;按質譜技術,可以分為GC-MS(氣相色譜-四級桿或磁質譜),GC-ITMS(氣相色譜-離子阱質譜),GC-TOFMS(氣相色譜-飛行時間質譜);按分辨率,可以分為高分辨(分辨率高于5000),中分辨(分辨率在1000至5000之間),低分辨(分辨率低于1000)。
對于一般的用戶,最需要關注的在于離子化源,如EI源,CI源,NCI源。
EI源,是我們用的最多的一種,屬于最中庸的一種選擇。70 電子伏的標準譜庫可以提供一個檢索未知有機物的可能(如NIST Chemical
Structures, Wiley Library, Standard pestcide Library , Pflger Drug
Library),這里要注意,我們說的用質譜檢測未知物,指的僅僅就是EI源的質譜,其它象CI源的或MS-MS的或者所有的液質,都不能檢測未知物。EI源的優勢在于官能團的分析。
選擇EI源質譜主要目的是進行未知物的檢測及常規己知物的檢測確認,也適合新手入門學習,只是靈敏度有限,不適合進行甚低含量的檢測。
CI源,NCI源,如同一頁紙的兩面。前者的優勢在于得到分子量的準確信息,特別是長鏈分子,如脂肪酸等,但是這時結構的信息就比較少。后者的優勢在于使用時可能對電負性組份達到接近于ECD的水平,比較適合進行有機氯農藥的檢測與確證,但是它的檢測局限性也就比較大。
除離子源外,還有四級桿方面的區別,主要是單四級桿和串聯四級桿的區別,配備MS-MS的氣質在國內較少。
在真空系統方面,有分子渦輪泵和擴散泵的區別。
常見液質聯用儀的分類更復雜一些。離子源就有多種,比較常用的有電噴霧電離(ESI)和大氣壓化學電離(APCI)等,但是最主要的區別在于檢測方式,如離子阱,單極四極桿,串聯四極桿和飛行時間等。
離子阱的優勢在于比較容易得到豐富的結構信息,對于生化和藥物結構方面的實驗比較適合,它的缺點在于基本不能定量且TRAP容易污染等,常不適合進行食品分析。
單極質譜可以進行簡單的結構分析,也可以進行定量分析,且價格不太高,屬于經濟適用型液質,對于檢測物沒有紫外吸收或簡單結構判斷的常量分析比較合適,但是靈敏度不太高,也容易受到雜質干擾。
串聯四級桿液質可以做到多級的結構分析,且由于扣除背景較好,能夠進行超低含量的分析。適合進行低含量的檢測。
三 舉例說明如何用好色質聯用儀。
氣質聯用儀相對簡單,可以看作是氣相色譜儀加一個質譜檢測器,在安裝、布局和使用上不會有過多特殊要求,復雜的是液質聯用儀。
從某儀器銷售那里聽到有一句話:“國內的色質聯用儀,50%在睡大覺,剩下25%在亂用,15%很少用,只有10%才是正常用” ,這樣的說法很刺耳,但卻不能否認他的真實性。
要想使用好色質聯用儀,應該從正確選型開始。
首先談下氣質聯用儀。
疾控系統中的氣質聯用儀,至少有三分之二是以做未知農藥為理由購買的,一般在購買后不久就會發現其靈敏度其實根本達不到所需要的檢測要求。利用常規氣質聯用儀進行實際工作中的痕量農藥尤其是未知農藥是不現實的。但是,無心插柳柳成蔭,它卻很適合勞動衛生方面的檢測,氣質聯用法非常適合于勞動衛生的檢測,在實驗室已有一臺普通氣相色譜儀的情況下,可以作為一個極好的補充手段。如果認識無誤區并應用得當,完全可以達到取長補短,相互支持的效果。使其成為衛生檢測中唯一最適合推廣氣質聯用法的領域。
為什么說,車間空氣的檢測比較適合應用氣質聯用呢?首先,車間空氣中的大多數待測成份易揮發,很容易在一個溫度不需太高的進樣口中汽化,并在毛細管柱中良好分離; 其次,車間空氣中的大多數待測成份的分子量范圍落在氣質聯用儀最適合檢測的范圍內,30-400之間;最后,車間空氣中的大多數待測成份一般濃度相對較高,不需要一個苛刻的質譜參數即可得到良好的信號反應。(尤其對于溶劑分析更是如此)。
考慮到疾控系統中理化檢測的現狀,氣質聯用儀的配置首選是EI電離源,四級桿類型。資金充裕時可以配上CI源,但是前題是與EI源要轉換方便且互不影響(畢竟在絕大多數情況下是以EI源為主),至于DI方式,由于疾控系統中檢測純品很少,不推薦使用。同時,不推薦離子阱,MS-MS也不能作為首選。