超高效合相色谱技术在国内的应用

廖 芸，钟雪莲，莫月香，胡剑灿，罗 峻*

(1.广州纤维产品检测研究院，广东 广州 511447；2.广州检验检测认证集团有限公司，广东 广州 511447)

Waters公司基于超临界流体色谱技术，于2012年推出一款新型分析仪器-超高效合相色谱(Ultra Peroformance Convergence Chromatography,UPC2)。该技术以超临界CO2为主要流动相，具有传质性好、分离效果佳、绿色环保等特点。与液相色谱(LC)技术相比，使用无毒的CO2作为流动相，流体黏度低、扩散率高，绿色环保，可减少对环境和实验人员的健康危害；与气相色谱(GC)技术相比，具有更广的适用范围和更加快速、高效的分离能力。

1 简介

Waters ACQUITY UPC2仪器由合相色谱管理器、二元溶剂管理器、样品管理器、柱温箱管理器和检测器五个部分构成[1]。合相色谱管理器是仪器核心部件，主要起到控制CO2流体的作用，提供稳定的压力环境。系统可根据分析需求，连接PDA、MS和ELSD等检测器。目前国内的报告所使用的检测器以PDA和MS为主。

在超高效合相色谱系统中，色谱柱、助溶剂、系统背压、色谱柱温度等参数的选择会影响目标物的分离效果。色谱柱的选择在参数优化中起着关键作用，Waters公司提供了固定相不同的四种色谱柱，ACQUITY UPC2BEH色谱柱、ACQUITY UPC2BEH 2-EP色谱柱、ACQUITY UPC2CSH Fluoro-Phenyl色谱柱和ACQUITY UPC2HSS C18 SB色谱柱。在此基础上，Waters公司还开发了ACQUITY UPC2Trefoil系列手性柱和ACQUITY UPC2Torus系列非手性柱，为化合物的有效分离提供了更多选择。助溶剂的加入能够改变超临界流体的溶剂化能力，进而改变目标物的分离效果，常用的助溶剂有甲醇、乙醇、异丙醇和乙腈。系统背压和色谱柱温度的改变影响流体密度，从而改变溶剂化能力，导致目标物出峰时间改变。值得注意的是，在传统液相中，随着温度的升高，目标物出峰时间往往缩短，而在超高效合相色谱中，温度的升高会导致超临界流体黏度的降低，溶剂化能力变小，目标物出峰时间延长。

2 应用

近几年，超高效合相色谱技术得到了快速的发展，在食品、纺织品、药品、化工产品等领域均得到了应用，表1 是近几年国内发表的采用UPC2技术进行研究分析的文献资料汇总。

2.1 食品方面

食品安全直接关系着人体健康安全问题，受到国人的高度重视。食品品质与安全的测定分析一直是研究的重点。

近期，章璐幸等[2]建立了免疫亲和固相萃取( IAC-SPE) -超高效合相色谱-串联质谱( UPC2- MS /MS) 同时测定牛奶中6种玉米赤霉醇类化合物残留的方法。该方法基体效应小，专属性好，操作简便快速。牛奶样品经去离子水稀释后，IAC-SPE富集净化，采用具有较强选择性的ACQUITY UPC2Torus 2-PIC色谱柱分离，ESI-模式下进行检测。6种目标物在1～200 ng/mL的范围内线性良好，平均回收率在75.9%～106.5%之间，日内和日间精密度都≤11.4%。周围团队[3-5]使用超高效合相色谱分析食品中的维生素C、抗氧化剂，所建立的方法均具有良好线性、准确度和精密度。在建立的油脂及其制品中5种抗氧化剂的超高效合相色谱法时，与超高效液相色谱法(UPLC)进行了比较，UPC2与UPLC相比具有更短的分析时间，更好的分离效果和更准确的定量结果，适用于高通量检测。UPC2还被用于检测食用植物油中的常见脂肪酸(棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸)[6]和丁基羟基茴香醚(BHA)和二丁基羟基甲苯(BHT)[7]。前者样品经皂化反应处理，UPC2-MS分析，在0.5～100 mg/L的范围内，相关系数为0.9985～0.9998，回收率为89.61%～108.50%，方法重复性标准偏差为0.69%～3.01%；后者使用正庚烷-异丙醇溶剂溶解稀后，涡旋振荡后，经UPC2-PDA测定，在50～200 mg/kg的范围内，相关系数>0.99，BHA和BHT的平均回收率在93.8%～99.4%的范围内，相对标准偏差在0.5%～4.0%之间。此外，UPC2还成功的应用在蜂蜜[8]、茶叶[9-11]、酒[12-14]等食品中分析化合物的快速检测，为食品质量的监管提供新的技术支持。

2.2 纺织方面

随着人们物质生活水平的提高，对纺织服装的安全性问题的关注也越来越高。对纺织品中的有毒有害物质的分析，通常使用气质联用法、高效液相色谱法、气相色谱法、分光光度法等进行，而超高效合相色谱法目前在纺织行业也得到了应用。

丁友超等[15]采用超高效合相色谱技术测定纺织品中11种致敏分散染料，对色谱柱、助溶剂、系统背压等参数进行了优化，11种目标物在2.0～50 mg/kg的范围内，线性相关系数均大于0.999，定量限、平均回收率和相对标准偏差分别在1.44～1.98 mg/kg、90.3%～97.9%和2.9%～5.3%之间，8 min内就能将11种目标物分离，方法快速准确，绿色环保。经荧光增白剂处理过的纺织品，品质得到提高，但荧光增白剂对皮肤有刺激作用，使免疫系统受损，汤娟等[16]建立了纺织品中8种荧光增白剂的超高效合相色谱法。该方法8种目标物在1.0～20.0 mg/L的范围内线性良好，回收率在90.9%～96.5%之间，相对标准偏差在2.8%～4.2%之间，操作简便，分析快速，结果可靠。钱凯[17]等将加速溶剂萃取技术与超高效合相色谱技术相结合，建立了涤纶样品中禁用偶氮染料的分析方法，避免了传统方法中二甲苯、氯苯的使用，污染小，分析快速。

2.3 药品方面

医药行业是我国国民经济的重要组成部分，对保障和增进人体健康起着至关重要的作用。药品以及保健品含量测定是分析研究的重点，特别是中药有效成分的测试、指纹图谱的建立，对中药现代化，走向国际化提供了帮助。

脂溶性维生素结构极不稳定，同时测定多种脂溶性维生素是检验技术的难点，少有这方面的研究报道。周围等[18]采用超高效合相色谱技术测定复合维生素片中11 种脂溶性维生素及其衍生物，方法前处理操作简便，采用涡旋振荡，避免了维生素在前处理过程的损失，分析时间短，在12 min内就能实现11中脂溶性维生素及其衍生物的有效分离，结果准确可靠，回收率在97.31%～98.76%之间，相对标准偏差为0.41%～0.96%。王波等[19]建立了超高效合相色谱法快递分离和测定黄芪中5种黄酮类化合物的方法，分析速度达到传统液相色谱的3倍以上。朱瑞娟等[20]采用超高效合相色谱法建立了补肾健脑颗粒及各药材提取物的指纹图谱，明确了补肾健脑颗粒中15个主峰的来源，并且能够将UPLC 法无法分离的β-蜕皮甾酮和松果菊苷进行有效的分离，同时获得更短的分析时间。超高效合相色谱法可应用在中成药及原料药中的香豆素的测定[21]，结合溶剂诱导相变萃取前处理技术，回收率能达到89.8%～102.3%，分析时间仅为UPLC的1/4。在螺旋藻保健食品中类胡萝卜素[22]、药品中盐酸兰地洛尔立体异构体[23]的测定也采用了超高效合相色谱法。

2.4 化工产品方面

刘静等[24]建立了聚烯烃材料中15种抗氧剂的超高效合相色谱法，对色谱柱、助溶剂、柱温及系统背压等条件进行优化得到最佳分离条件，15种目标物4.5 min内就可实现基线分离，方法分析时间短，成本低，绿色环保。在分析塑料制品中的18种多环芳烃的超高效合相色谱法中[25]，Daicel IB-3(纤维素3-(3，5-二甲基苯甲酰胺)手性色谱柱比BEH-EP、CSH Fluoro-phenyl、HSS C18 SB色谱柱具有更佳的分离效果，建立的方法分离时间仅需8.5 min，而常规方法需要30～40 min。李武林等[26]建立了采用超高效合相色谱检测塑料中15种邻苯二甲酸酯的方法，在0.5～10 mg/L的线性范围内，相关系数均大于0.996，检出限为1.0～2.2 mg/kg，回收率在78.1%～122.3%之间，相对标准偏差在2.95%～8.26%之间，8min内即可实现15种邻苯二甲酸酯的分离检测。李中皓等[27]采用超高效合相色谱技术分析纸质印刷包装材料中10 种光引发剂，样品经乙腈超声萃取过滤后上机测试，利用ACQUITY UPC2CSH Fluoro- Phenyl 色谱柱分离，4 min内实现10中光引发剂的分离，方法快速简便，结果准确。马明等[28]建立了超高效合相色谱法测定尼龙6食品接触材料中己内酰胺迁移量的方法，方法简便环保。

2.5 其他方面

除了食品、纺织品、药品、化工产品等领域的应用，超高效合相色谱技术在代谢组学研究、化妆品等领域也发挥着重要作用。

张淑丽等[29]采用超高效合相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用(UPC2-Q/TOF-MS) 技术对果糖诱导高尿酸血症大鼠血清进行了脂质代谢组学研究，采用多元统计分析方法比较高尿酸血症大鼠(模型组) 和正常大鼠(对照组) 血清代谢差异，确定了8种潜在生物标记物，此间使用的UPC2-Q/TOF-MS技术，无需对脂质样品衍生化，简化流程，分析快速，获得包含更多数目的代谢谱图。张元等[30]建立了采用高效合相色谱技术同时分离测定血浆中12种磺胺类药物的方法，在一定范围内线性良好，相关系数均大于0.999，检出限为0.15～0.35 μg/mL，回收率在86.2%～99.5%之间，方法分析时间短，分离效率高，环保。随着化妆品使用率的提高，其安全性也越来越受到消费者的关注。徐莉团队[31-32]采用超高效合相色谱技术测定化妆品中的性激素、防晒剂，方法前处理过程简单，并且具有良好的准确度和精密度，为化妆品的质量监管提供新技术。刘静等[33]采用超高效合相色谱和超高效液相色谱测定饲料中的5种非法添加染料，两者比较，UPLC比UPC2具有更高的灵敏度，更好的线性，而UPC2比UPLC具有更高效快速的分析能力。张洪非等[34]建立了超高效合相色谱分析卷烟烟气中8种重要羰基化合物的方法，该方法测试结果与标准方法YC/T 254-2008无显著性差异，化合物的分析时间可缩短至标准方法的1/4，更高效。郭卫芸等[35]建立了烟草中四溴菊酯和溴氰菊酯残留的超高效合相色谱法，该方法弥补了气相色谱法无法检测四溴菊酯的不足(四溴菊酯在气相色谱仪进样口极易发生分解)，也避免了液相色谱串联质谱法使用大量有机试剂的缺陷(流动相甲醇占比高)。

表1 UPC2在国内的应用

表1(续)

表1(续)

3 结论

超高效合相色谱技术推出至今，在食品、纺织品、药品、化工产品、化妆品等领域得到广泛的应用。超高效合相色谱以超临界CO2为流动相，结合了气相色谱和液相色谱的优点，弥补了气相色谱和液相色谱的不足，既能应用于难以气化、高温下易分解的物质，又大大缩短了分析时间，提高了分离效率，绿色环保。超高效合相色谱技术的发展，为分析领域注入了新的力量。