在线全二维液相色谱分离系统及方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种在线全二维液相色谱分离系统及方法。该系统包括：数据记录处理系统、进样系统、输液系统、检测系统、由离子交换柱和反相柱串联相通构成的二维色谱柱系统；数据记录处理系统控制进样系统将样品注入离子交换柱后，控制输液系统向二维色谱柱系统按照pH值单调增大或减小的顺序依次输送各种pH值的流动相，等度洗脱出不同组分进入反相柱中；在输送每种pH值流动相后，控制输液系统向二维色谱柱系统输送包含水相和有机相的流动相，梯度洗脱出极性不同的化合物；并控制检测系统检测并记录二维色谱柱系统的洗脱物的信号。利用本方案，可以高效分离复杂样品中的不同酸碱度和/或不同极性的两种或两种以上的化合物。
【专利说明】在线全二维液相色谱分离系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液相色谱分离领域，特别涉及一种二维液相色谱分离系统及方法。
【背景技术】
[0002]液相色谱(liquid chromatography,LC)是一种具有高效、快速及应用广泛的现代分离技术，它是在经典液相色谱法的基础上，引入了气相色谱法的理论和技术，其以高压输送流动相，采用高效固定相及较高灵敏度检测器，发展而成的现代色谱分析方法。其中，液相色谱己经成为有机物质分析的关键技术，其在中药学、生物化学、临床医学、食品检验、石油化工及环境污染监测等领域得到广泛的应用，成为了分析化学家和生物化学家解决各种实际分离、分析难题必不可缺的工具。实际应用中，液相色谱分离多采用一根色谱柱进行分离。
[0003]而对于成分较为复杂的混合物，例如:中药、体液等，由于分析要求较高，传统的一维液相色谱分离技术，因分辨率和峰容量低等限制，无法满足分离需要，因此，需要采用二维液相色谱分离技术进行分离。其中，对于样品(例如:成分复杂的混合物)的分离，现有技术中通常所采用的二维液相色谱分离系统包括:(I)离线式二维液相色谱分离系统，其中，样品经过第一维色谱柱分离，收集流分，富集、浓缩后，再进行第二维色谱柱分离；(2)在线式二维液相色谱分离系统，其中，采用特殊装置进行切割(例如六通阀或十通阀等)、两根色谱柱、两套液相泵系统、捕获柱或大体积收集环来富集或储存样品，通过控制该特定装置的切换可以切割所需成分或全部成分，实现部分或所有成分进入第二维色谱柱。
[0004]上述方式中，对于离线式二维液相色谱分离系统而言，由于无法将第一维色谱柱所洗脱的化合物直接导入第二维色谱柱中进行后续的分离，使得操作较为复杂、耗时；而对于在线式二维液相色谱分离系统而言，由于需要两套HPLC泵、复杂的环-阀切换接头和控制该系统的特定软件，导致不能在常规的液相色谱分离系统中直接使用，因此，存在系统操作复杂且需要专门的接头等系列问题。
[0005]综上可见，目前亟需一种性能优越、设备简易、操作简单，能够在常规的液相色谱分离系统中实现二维液相色谱分离的技术，从而达到高效分离复杂样品中化合物的目的。
【发明内容】
[0006]基于上述问题，本发明实施例公开了一种二维液相分离系统及方法，以达到高效分离复杂样品中的不同酸碱度和/或极性不同的两种或两种以上的化合物的目的。技术方案如下:
[0007]第一方面，本发明实施例提供了一种在线全二维液相色谱分离系统，适用复杂样品中化合物的分离，所述复杂样品中包含两种或两种以上不同PKa值和/或不同极性的化合物；所述系统包括:
[0008]进样系统，在数据记录处理系统的控制下，将待测试的样品注入二维色谱柱系统；[0009]所述输液系统，在所述数据记录处理系统的控制下，按照设定的洗脱程序，向二维色谱柱系统输送流动相；其中，所输送的流动相包括:预设的至少两种不同pH值的水相和一种由至少一种有机试剂组成的有机相；
[0010]所述二维色谱柱系统，由离子交换柱作为第一维色谱柱和反相柱作为第二维色谱柱构成，其中，所述离子交换柱和所述反相柱串联相通；所述数据记录处理系统，控制所述进样系统将待测试的样品注入所述二维色谱柱系统的离子交换柱后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照pH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同pH值的水相的流动相进行等度洗脱，使得各种所述不同PH值的流动相从所述离子交换柱中分别洗脱出不同的组分并进入反相柱中；并在输送每种PH值的流动相之后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统输送包含水相和所述有机相的流动相进行梯度洗脱，将洗脱到所述反相柱中的化合物按极性大小洗脱分离，所述包含水相和有机相的流动相中有机相的比例是在输送过程中逐渐单向调整到预设范围的；在整个洗脱过程中控制所述检测系统检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号；
[0011]所述检测系统，在所述数据记录处理系统控制下，检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号。
[0012]优选的，所述各种包含所述不同pH值的水相的流动相中，还包含:1%?20%中任一比例的有机相。
[0013]优选的，所述离子交换柱和所述反相柱通过两通接头串联。
[0014]优选的，所述在线全二维液相色谱分离系统还包括:
[0015]柱温箱，在所述数据记录处理系统的控制下，使所述二维色谱柱系统保持恒温。
[0016]优选的，所述离子交换柱为强阳离子交换柱或强阴离子交换柱。
[0017]优选的，所述反相柱为C18反相柱、C8反相柱或C4反相柱。
[0018]优选的，所述检测器包括:质谱仪、紫外检测器、光电二极管阵列检测器、电喷式检测器、蒸发光散射检测器、荧光检测器中的至少一种。
[0019]第二方面，本发明实施例还提供了一种在线全二维液相色谱分离方法，适用于本发明实施例所提供的在线全二维液相色谱分离系统，所述方法包括:
[0020]数据记录处理系统控制进样系统向二维色谱柱系统中注入待测试的样品；
[0021]数据记录处理系统控制所述进样系统将待测试的样品注入所述二维色谱柱系统的离子交换柱后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照PH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同PH值的水相的流动相进行等度洗脱，使得各种所述不同PH值的流动相从所述离子交换柱中分别洗脱出不同的组分并进入反相柱中；
[0022]数据记录处理系统在输送每种pH值的流动相之后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统输送包含水相和所述有机相的流动相进行梯度洗脱，将洗脱到所述反相柱中的化合物按极性大小洗脱分离，所述包含水相和有机相的流动相中有机相的比例是在输送过程中逐渐单向调整到预设范围的；
[0023]数据记录处理系统在整个洗脱过程中控制所述检测系统检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号。
[0024]优选的，数据记录处理系统控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照pH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同PH值的水相的流动相进行等度洗脱，包括:
[0025]所述数据记录处理系统控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照pH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同PH值的水相和第一比例的有机相的流动相等度洗脱；其中，所述第一比例为1%?20%中任一比例。
[0026]优选的，所述在线全二维液相色谱分离系统还包括:柱温箱；
[0027]所述在线全二维液相色谱分离方法还包括:所述数据记录处理系统控制所述柱温箱，以使所述二维色谱柱系统保持恒温。
[0028]本方案所提供的系统，与离线式二维液相色谱分离系统相比，由于可以将第一维色谱柱所洗脱的成分直接导入第二维色谱柱中进行后续的分离，解决了操作繁琐、耗时的问题；并且，与在线式二维液相色谱分离系统相比，无需专门的接头及软件，可以基于常规的液相色谱分离系统的设备和软件，解决了系统操作复杂且需要专门的接头等系列问题。因此，本方案所提供的系统性能优越、设备简易、操作简单，能够在常规的液相色谱分离系统中实现二维液相色谱分离，从而达到了高效分离复杂样品中的不同酸碱度和/或极性不同的两种或两种以上的化合物的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为某一元酸中各型体的δ ΗΑ-ρΗ曲线；
[0031]图2为本发明实施例所提供的一种在线全二维液相色谱分离系统的结构示意图；
[0032]图3为利用本发明实施例所提供的在线全二维液相色谱分离系统进行化合物分离的示意图；
[0033]图4为利用本发明实施例所提供的二维液相色谱分离系统分离金铃子散混合标准品溶液中的化合物所得到的色谱图；
[0034]图5利用C18反相柱分离金铃子散提取液中的化合物所得到的色谱图；
[0035]图6为利用强阳离子交换柱分离金铃子散提取液中的化合物所得到的色谱图；
[0036]图7为利用本发明实施例所提供的二维液相色谱分离系统分离金铃子散提取液中的化合物所得到的色谱图；
[0037]图8为本发明实施例所提供的一种在线全二维液相色谱分离方法的流程图。【具体实施方式】
[0038]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0039]为了更好的描述本发明，首先对本发明实施例所提供的在线全二维液相色谱分离系统及方法所基于的原理进行如下说明:[0040]以一元酸在溶液中各型体的分布系数为例:
[0041]分布系数(distribution fraction)是指溶液中某型体的平衡浓度在溶质总浓度中所占的分数，又称为分布分数，以\表示，并用下标i说明它所属型体，即:Si=[i]/C，其中，符号[]表示某型体的平衡浓度，c表示各型体浓度的总和。并且，分布系数的大小能定量说明溶液中各型体的分布情况，由分布系数可求得溶液中各型体的平衡浓度。设一元弱酸HA的浓度为c (mol/L)，在水溶液中达到平衡后，存在的两种型体分别为[HA]和[A_]，根据分布系数的定义和离解常数Ka的表达式得:
【权利要求】
1.一种在线全二维液相色谱分离系统，其特征在于，适用复杂样品中化合物的分离，所述复杂样品中包含两种或两种以上不同PKa值和/或不同极性的化合物；所述系统包括: 进样系统，在数据记录处理系统的控制下，将待测试的样品注入二维色谱柱系统； 所述输液系统，在所述数据记录处理系统的控制下，按照设定的洗脱程序，向二维色谱柱系统输送流动相；其中，所输送的流动相包括:预设的至少两种不同PH值的水相和一种由至少一种有机试剂组成的有机相； 所述二维色谱柱系统，由离子交换柱作为第一维色谱柱和反相柱作为第二维色谱柱构成，其中，所述离子交换柱和所述反相柱串联相通；所述数据记录处理系统，控制所述进样系统将待测试的样品注入所述二维色谱柱系统的离子交换柱后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照PH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同pH值的水相的流动相进行等度洗脱，使得各种所述不同PH值的流动相从所述离子交换柱中分别洗脱出不同的组分并进入反相柱中；并在输送每种PH值的流动相之后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统输送包含水相和所述有机相的流动相进行梯度洗脱，将洗脱到所述反相柱中的化合物按极性大小洗脱分离，所述包含水相和有机相的流动相中有机相的比例是在输送过程中逐渐单向调整到预设范围的；在整个洗脱过程中控制所述检测系统检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号； 所述检测系统，在所述数据记录处理系统控制下，检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述各种包含所述不同pH值的水相的流动相中，还包含:1%~20%中任一比例的有机相。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子交换柱和所述反相柱通过两通接头串联。
4.根据权利要求1所述 的系统，其特征在于，还包括: 柱温箱，在所述数据记录处理系统的控制下，使所述二维色谱柱系统保持恒温。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述离子交换柱为强阳离子交换柱或强阴尚子交换柱。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述反相柱为C18反相柱、CS反相柱或C4反相柱。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的系统，其特征在于，所述检测器包括:质谱仪、紫外检测器、光电二极管阵列检测器、电喷式检测器、蒸发光散射检测器、荧光检测器中的至少一种。
8.—种在线全二维液相色谱分离方法，其特征在于，适用于权利要求1所述的在线全二维液相色谱分离系统，所述方法包括: 数据记录处理系统控制进样系统向二维色谱柱系统中注入待测试的样品； 数据记录处理系统控制所述进样系统将待测试的样品注入所述二维色谱柱系统的离子交换柱后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照PH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同pH值的水相的流动相进行等度洗脱，使得各种所述不同pH值的流动相从所述离子交换柱中分别洗脱出不同的组分并进入反相柱中； 数据记录处理系统在输送每种PH值的流动相之后，控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统输送包含水相和所述有机相的流动相进行梯度洗脱，将洗脱到所述反相柱中的化合物按极性大小洗脱分离，所述包含水相和有机相的流动相中有机相的比例是在输送过程中逐渐单向调整到预设范围的； 数据记录处理系统在整个洗脱过程中控制所述检测系统检测并记录所述二维色谱柱系统的洗脱物的信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，数据记录处理系统控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照PH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同pH值的水相的流动相进行等度洗脱，包括: 所述数据记录处理系统控制所述输液系统向所述二维色谱柱系统按照PH值单调增大或减小的顺序依次输送各种包含所述不同PH值的水相和第一比例的有机相的流动相等度洗脱；其中，所述第一比例为1%~20%中任一比例。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在线全二维液相色谱分离系统还包括:柱温箱； 所述方法还包括:所述数据记录处理系统控制所述柱温箱，以使所述二维色谱柱系统保 持恒温。
【文档编号】G01N30/46GK103575832SQ201310566050
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】王跃飞, 江振作, 朱彦, 高秀梅, 刘二伟, 柴欣, 胡利民, 张蕾 申请人:天津中医药大学