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利用三种强大的工具改善分析复杂基质中大量分析物的 GC/MS 方法

作者：Bruce Quimby
安捷伦高级应用化学家

GC/MS 和 GC/MS/MS 已广泛用于分析大量复杂基质中的分析物。如今在毒理学、环境分析和食品农药残留分析应用中，分析一百种分析物的方法是很常见的。此类方法能够在每次分析中提供大量的信息，但它们也面临一些挑战。

一个挑战在于将保留时间维持在已知的精确保留时间窗口内。如果分析物超出其对应的保留时间窗口，系统可能会忽视其存在，导致假阴性结果。对于分析复杂或“脏”基质样品的 GC/MS 方法而言，另一项挑战在于数据审查。您必须检查每个目标分析物的目标定量离子与定性离子之比以确定某一化合物是否存在。在复杂基质中，基质中的干扰离子往往会导致错误的定性离子比。对于大量分析物而言，数据审查就会成为实验室工作流程中的瓶颈。本文描述了三种用于应对这些挑战的实用技术。

保留时间锁定降低了校正保留时间的需求

保留时间锁定 (RTL) 技术由安捷伦发明，用于精确匹配色谱柱之间以及仪器之间的保留时间 (RT)，适用于采用相同标示参数的方法。在两台参数一致的不同仪器上设置相同的方法时，RT 几乎不可能完全一致，通常会相差 0.5 分钟。多年来，经验丰富的分析人员都清楚可以通过调节色谱柱流速实现 RT 匹配，但这一反复试验过程非常耗时。安捷伦的 RTL 技术解决了这一难题。

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图 1. 用于 RTL 校准的五次运行示例，每个方法只可使用一次。以甲基毒死蜱作为锁定化合物

RTL 的使用很简单。在完成方法开发后，用户只需选择一种锁定化合物并运行五次 RTL 校准即可，这包括进样口压力高于或低于标示方法压力 10% 和 20% 时的运行（见图 1）。然后，RTL 软件将使用多项式回归算法为五次校准中锁定的化合物建立压力与 RT 的函数关系式。对于给定的方法，用户只能执行一次该校准过程。在方法整个后续使用过程中，用户可运行锁定化合物并用所得到的压力与 RT 的方程式计算匹配保留时间所需的进样口压力。

RTL 最重要的应用之一是与此前采集的 RT 数据库以及分析物光谱库实现保留时间的精确匹配。该功能使用户可以轻松管理大量筛选方法，例如用于农药或毒理学分析的筛选方法。RTL通常能够使所有分析物的 RT 与数据库中 RT 的差异在 0.030 分钟以内甚至更小。安捷伦气质联用农药分析仪是基于 RTL 设计的。

利用反吹可除去高基质样品组分

高基质样品的每次进样都可能导致高沸点化合物残留在柱头处。这些复杂材料在后续运行中很难穿过色谱柱并被洗脱下来，从而对分析物造成干扰。它们还可能在柱头附近积聚，导致色谱柱性能下降并需要切割色谱柱。在运行结束时对色谱柱进行老化能够除去一些复杂基质，但通常需要较长的老化时间并可能导致色谱柱流失物和重基质组分进入质谱仪的离子源。这些污染使用户需要经常清洗离子源并会缩短色谱柱寿命。除去重基质组分的一种更好的方式是将其反吹出色谱柱，从而使其远离检测器。

在最后一种分析物的 RT 结束后进行反吹，反吹时使用辅助载气流反向穿过色谱柱。安捷伦气相色谱仪可利用辅助气体控制模块和微板流路控制技术 (CFT) 连接装置轻松将反吹整合到 GC/MS 方法中。

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图 2. 利用反吹代替长时间的色谱柱老化除去重基质组分

图 2 显示了一种包含柱后反吹的 GC/MS 方法。在这个例子中，正三十六烷烃在运行正常结束后被洗脱出来 (11.6 min)，如顶部色谱图所示。中间的色谱图显示的是同一样品，但其在最终的柱温下运行停止并反吹 1.5 分钟。底部色谱图显示了反吹运行之后立即执行的空白样运行结果。结果表明，经过反吹之后，正三十六烷烃的色谱峰完全消失。

在反吹过程中，最复杂的基质组分首先从柱头洗脱出来，因为它们在色谱柱中流经最短的距离。一旦确定方法的正确反吹时间后，就可以确保有效去除了色谱柱中的复杂基质组分。由于反吹具有上述优势，因此该技术已经被集成到所有的安捷伦 GC/MS 和 GC/MS/MS 分析仪中，包括 Agilent GC/MS/MS PAH 分析仪。

解卷积报告软件可迅速审查复杂的数据

许多 GC/MS 方法需要在电子碰撞 (EI) 扫描模式下进行分析。该模式使用户可以通过提取离子流色谱图 (EIC) 定量分析目标物并通过谱库搜索鉴别未知的非目标物。例如，该方法通常用于法医/毒理学应用中。

对于包含数百种目标物（特别是复杂基质中的目标物）的大型筛选方法而言，数据审查变得非常麻烦。用户必须评估每个目标分析物的目标定量离子与定性离子之比以确定某一化合物是否存在。在诸如血液等复杂基质中，基质离子的干扰往往导致分析物的定性离子比出错。为解决这一难题，安捷伦开发出解卷积报告软件 (DRS)。

在 DRS 中，用户首先对扫描文件进行解卷积，获得不含干扰的色谱图中每个色谱峰所对应的谱图。解卷积的原理是，在化合物穿过检测器 (MS) 时，出现色谱峰的保留时间对应着该化合物的质谱图中所有的 m/z 值。解卷积软件能够检查整个运行时间范围内数据文件中每个质量的 EIC。经过对每个质量给定 RT 处的色谱峰进行比较，它能检查出这些化合物是否具有完全一致的顶点保留时间和相同的峰形。如果匹配，则软件将认为该色谱峰对应的是同一化合物。

然后使用满足标准的每个 EIC 的质量和峰高建立解卷积谱图。DRS 中所用的 NIST AMDIS 解卷积软件采用先进的算法，能够从色谱峰中精确提取谱图，最少可以在一次扫描中完成色谱峰的分离。

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图 3. 解卷积有助于确认包含高含量干扰性脂肪酸的血液萃取物中卡立普多的色谱图

图 3（上图）显示了解卷积之前血液萃取物中卡立普多保留时间处的顶点色谱图。在 NIST 谱库中进行搜索时，匹配度最高的化合物是油酸，而卡立普多未出现在前 100 种可能匹配的化合物中。图 3 中的底部显示了解卷积色谱图。现在可通过 AMDIS 除去干扰物，色谱图匹配 NIST 谱库中的卡立普多的匹配度达到 80 并成为最匹配的化合物。

完成解卷积之后，对于扫描文件中找到的所有峰，均可在目标谱库中搜索到干净的色谱图。如果色谱峰的谱图与目标物的匹配度优于用户指定的最小匹配度并且如果色谱峰的 RT 精确匹配目标谱库中化合物的 RT，则将报告该化合物。整个过程通常只需不到两分钟。利用精确 RT 匹配与解卷积全谱图相结合，可以更快速、更可靠地鉴别目标物。由于用户使用的是色谱图中的所有离子而非目标离子或少数几个定量离子，因此可最大限度避免干扰物的影响。实际上，数据审查人员可根据需要检查报告的每个目标离子，如有必要可进行定量，并打印最终的报告。

利用安捷伦强大的时间节省工具改善 GC/MS 方法

本文描述了三种强大的工具，其能够在方法维护和数据审查环节为分析人员节省大量的时间。为了在筛选大量目标物时快速获得更可靠的结果，安捷伦提供了预配置有这三种工具（RTL、反吹和 DRS）的系列 GC/MS EI 扫描模式分析仪。是否发现您的工作负荷不断增加？欢迎立即了解安捷伦的分析仪。

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