应用多维色谱-质谱联用技术 建立食品中残留物检测新平台（三）

　　2 二维液相色谱-质谱

　　上个世纪末就提出了二维液相色谱的理论，二维液相色谱通常采用两种不同分离机理的柱子分析样品，即利用样品的不同特性把复杂混合物分成单一组分，这些特性包括分子尺寸、等电点、亲水性、电荷、特殊分子间作用力(亲和)等，在一维分离系统中不能完全分离的组分，可以在二维系统中得到更好的分离，因此分离能力、分辨率得到极大的提高。理论上二维液相系统中以正相色谱/反相色谱的组合模式分离效能最高，但困难也最大。首先是流动相兼容问题;其次是第一维色谱峰的展宽使得进入第二维的进样谱带宽度比第二维柱的塔板高度大2~3个数量级，又很难利用溶剂聚焦作用来压缩进样谱带，导致分离效率大大降低。到目前为止，主要采用3种方法来实现正相色谱/反相色谱的在线二维联用：

　　(1)在两维间采用溶剂转换接口，第一维流动相在接口处蒸发，第二维流动相将样品组分洗脱后转移到第二维进行分析。采用该种方法操作较为复杂，对仪器的控制严格，不易实现自动化；

　　(2)第一维采用含水流动相进行洗脱，从而解决了两维流动相不互溶问题。但这种洗脱方式增加了两维分离性能的相关性，极大的降低了二维系统的选择性；

　　(3)第一维采用微柱，而第二维采用常规柱进行二维联用，使第一维切割到第二维的样品体积大大降低，因为微量的不互溶流动相进入第二维对其柱效不会造成显著影响。近年开发出反相极性柱，较好的解决了正相流动相进入反相色谱柱的问题，使极性柱与非极性柱串联变得简单了。

　　根据第一维的馏分是否完全转移到第二维，二维液相色谱又分为切割式二维液相色谱，即传统二维液相色谱(LC+LC)停留二维液相色谱和全二维液相色谱(LC×LC)。

　　2.1 传统二维液相色谱(LC+LC)/MS

　　1978年Frei等采用SEC/RP二维分离系统分离植物萃取物，首先建立LC+LC的基本框架，而后LC+LC技术逐渐成熟。LC+LC的第一根色谱柱就相当于一个净化柱，与在线SPE柱不同的是，在线SPE柱一般是对一个或一组性质相近的化合物作为分析目标物进行净化，也就是被测物一次被洗脱后进入LC柱分析。而LC柱作为净化柱时，可以将被测物一组一组的送入LC柱进行分析，通过设定切割时间，将不同组分送入第二维色谱柱中进行分离分析，这样可以得到感兴趣组分更详细的信息。图5给出了LC+LC的流程简图，a表示一维分离，切割感兴趣组分;b表示二维分离由一维分离系统切割进入第二维分离系统的组分。

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图5 LC+LC的流程简图

Figure 5 Schematic diagram of LC+LC

　　LC+LC技术已经广泛应用药物、食品分析。2011年Moretton等利用LC+LC检测焦糖色染料中的4-甲基咪唑残留，两维都采用反相柱，固定相选用C18硅胶柱(第一维)和多孔石墨柱(第二维)。与GC/MS(4-甲基咪唑浓度为25ppm时，RSD%=8.3%)方法相比，LC+LC检测限更低(4-甲基咪唑浓度为20ppm时，RSD%=4.3%)，并且仪器运行时间短。我们实验室利用二维液相色谱-组合质谱(2DLC-Q/TRAP)初步试验了动物源食品中3种不同化学结构14种残留兽药的检测，方法简单、快速、定性定量准确，为不同化学结构的多种残留兽药的同时快速、准确检测做了有益的尝试。现在在做更多化学结构、更多兽药的检测。

　　2.2 全二维液相色谱 (LC×LC)/MS

　　Bushey等改进了Frei的方法，使第一维洗脱产物全部转入第二维系统中，实现了真正意义上的LC×LC分离。LC×LC由采用两种不同分离机理色谱柱的一维分离系统通过一定的切换模式结合而成。根据不同的分离目的，尺寸排阻色谱(SEC)、离子交换色谱(IEC)、反相色谱(RP)、疏水作用色谱(HIC)和亲和色谱(AC)等都可以用于构建LC×LC系统。LC×LC克服了中心切割技术的弊端，使一维洗脱产物全部进入第二维模式中继续分离，同时也实现了在线分析，使分析时间缩短。因此更适合用于多种性质差异较大的化合物分析。以正相/反相全二维分离系统为例图6给出了LC×LC的工作示意图。当在位置1(Position 1)时，第一维洗脱物被储存在阀II的样品管1(Loop 1)中。而泵2推动流动相经样品管2(Loop 2)到反相柱，最终进入检测器。当处于位置2(Position 2)时，将阀II切换到B位，第一维洗脱出来的组分储存在Loop 2中，与此同时泵2推动流动相将Loop 1中储存的组分转移到反相柱内进行分离检测。如此反复操作，使第一维洗脱出来的组分交替储存在两个定量环中，并依次进入第二维进行反相色谱分离。实验证明第一维采用聚乙二醇-硅胶柱、第二维采用C18柱可以实现最大限度的正交分离。

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图6 全二维液相色谱的流程示意图

Figure 6 Schematic diagram of comprehensive two dimensional LC

　　LC×LC已经发展成为一项成熟的技术应用于各个领域包括医药、植物提取物、成分分析等。

　　二维液相色谱-质谱在食品残留分析方面的研究报道并不多见，而随着食品残留检测项目的增多和低检出限的要求，二维液相色谱-串联质谱联用技术将会成为食品残留分析中重要的检测手段。

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