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实验室分析方法--质谱分析样品制备的重要性和质量控制

2022.1.26

质谱分析样品制备包括样品的选择、采集与处理;样品的储存与运输;样品中待测组分的分离及纯化、样品浓缩或稀释等,即获得适宜于质谱仪进行准确检测需要的分析样品的全过程。

一、样品制备的重要性
样品制备作为质谱分析工作的一部分,是质谱分析结果准确可靠的前提与基础。经前人研究得知,分析结果总的标准偏差S0与取样(含制样)的标准偏差Ss和分析操作(含分析仪器和分析方法本身)的标准偏差Sa有关,并符合下述关系式:

S02=Ss2+Sa2

显然,样本变异的方差分量与测量变异的方差分量具有同等重要性。然而,过去许多分析工作者主要着力于降低分析测量的不确定度,而忽视了样本质量的问题。W.J.Youden曾指出,一旦分析的不确定度降低到样本不确定度的1/3或更低时,再进一步降低分析的不确定度就没有意义了。

首先,质谱分析技术所涉及的样品种类繁多,物理形态范围广泛,其组成与浓度复杂多变,而且有些样品中的待测组分在采集与制备样品过程中还可能随着时间及环境的变化而变化。因此,如何获得具有真实代表性的样品就成为样品制备的先决条件。

其次,质谱分析对于有机物质的检测是目前最为灵敏的检测方法之一,常用于各种待检物料,特别是复杂环境和食品样品中微量、痕量有毒有害物质的检测。理论与实践研究表明,样品中待测组分含量越低,所采用的分析测定方法的灵敏度越高,样本变异对分析结果的影响越大。

最后,各种商用质谱仪的进样口对输入样品的形态、浓度均有严格要求。一般现场采集的样品需要经过固定、储存与运输、待测组分分离与纯化、浓缩或稀释等繁杂的操作,方能制备成适宜的质谱分析样品。这个过程耗时较长,不仅影响快速高效的质谱分析,而且冗长的样品预处理步骤不可避免地带来了样本变异误差,使其不能满足大量样品分析的实际需要。


二、样品制备的基本要求
目前,国内外有许多标准采样方法和技术可供选择,应当根据被采集样品体系的特性和分析测定的目的,选择合适的方法和技术。无论使用哪个标准,所选择的样品采集和处理方法及其技术都必须遵循如下原则:

①采样方法必须与分析测定目的保持一致,以保证采集到的样品具备充分的代表性。此外,由于在样品实际分析之前,某些待测组分可能会发生光化学反应、水解、沉淀等变化,使得待测物质的浓度和样品组成发生改变。为了避免上述变化影响分析测定结果的准确性,采样后需尽快测定。对于不能尽快进行分析的样品,在保存和运输过程中,必须采取适当的方法和技术以保证样品的稳定性和代表性。

②分析样品制备过程中应尽可能防止待测组分发生化学变化或者丢失。在样品处理过程中,如果需将待测组分进行化学反应(例如,将不能汽化的待测组分转化为可汽化物质的衍生化过程,将不适宜测定的组分通过化学反应转化为适宜测定的物质等操作),这一反应必须已知且可以定量完成。

③在分析样品制备过程中,要防止待测组分被玷污,尽可能减少无关化合物引入制备过程。即使需要引入某些化合物以完成样品制备过程,所使用的化合物也应不干扰待测组分的测定。

④样品处理过程应当尽可能简单易行,处理装置的尺寸应当与处理的样品量相适应。

⑤采集及制备样品的全过程均要有完整的原始记录。


三、样品制备的质量控制
在样品采集与预处理过程中,用合适的质量控制程序是非常重要的。因为对所制备样品的每一项研究或测试的情况都是唯一的,所以必须对采用的任何已知方法的所有过程进行质量控制。

1.现场采样之前的质量控制
现场采样之前应对样品特性、检测项目要求、使用的检验仪器对样品要求等进行充分调研,通过制定可行的采样方案,确定合适的采样方法和所使用的采样装置及样品容器,并对采样装置和盛样容器进行有效的清洗、净化和惰性化及密封处理,同时准备合适的稳定剂等,以保证采集样品在储存和运输过程的完整性和有效性


2.现场采样过程的质量控制

为防止采集的样品在运输、保存过程中的损失或玷污,采样时必须同时包含平行样品、现场空白样品、加标控制样品等,并做好各种样品的标记和记录。

3.样品运输过程中的质量控制

为防止样品在储存、运输过程中产生样品混淆、泄漏、破损等意外发生,必须有专人对采集的样品在储存和运输时进行全面、全过程的监管监管内容主要包括样品采集地点和输送地址、运输方法、起止时间、运输工具、样品及包装的数目、尺寸、类型,是否需要避光和进行温度控制,样品标记情况等。

4.实验室样品制备过程的质量控制

实验室样品储存和制备过程可用实验室空白、标准样品、平行样品、加标回收等检测来监控。

(1)实验室空白   所谓实验室空白是指在不加样品的情况下,用与测定样品相同的方法步骤进行定量分析,把所得结果作为空白值,从样品的分析结果中扣除。这样可以消除由于试剂不纯或干扰等造成的系统误差。其是分析化学实验中常用的一种方法,可以减小实验误差。当试样中待测物质与空白值处于同一数量级时,空白值的大小及其波动性对试样中待测物质分析的准确度影响很大,直接关系到报出测定下限的可信程度。

(2)标准样品   在日常检测活动中,将标准样品与未知样品在相同的条件下进行测量,如果标准样品的测定结果落在控制限之外,说明测量系统脱离控制了,此时未知样品的测量结果应是无效的,实验室应该立即查找原因,采取措施加以纠正,重新进行标准样品的测定,直至标准样品的测定值落在控制限内,才能重新进行未知样品的测定。

(3)平行样品   采集和测定平行样品是实施质量保证的一项措施。平行样品的测定结果在一定程度上反映了测试的精密度水平。采集和测定平行样品的百分比应根据样品的批量、测定的难易程度、有无质量控制等进行确定,一般不少于全部样品的10%。平行样品的测定结果可根据标准方法所规定的界限进行判别合格与否,也可将测定结果点入质量控制图或参考分析化学中所作的一般规定进行判别。

(4)加标回收   在测定试样的同时,于同一试样的子样中加入一定量的标准物质进行测定,将其测定结果扣除试样的测定值,计算回收率。加标回收率的测定可以反映分析结果的准确度。当按照平行加标进行回收率测定时,所得结果既可以反映分析结果的准确度,也可判断其精密度。


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