用中心切割二维液相色谱法进行全面非靶向筛选分析冰芯中的有机大气示踪剂

来自于约翰内斯-古腾堡大学化学系Anja Beschnitt等2022年在《色谱杂志A》发表了名为”Towards comprehensive non-target screening using heart-cut two-dimensional liquid chromatography for the analysis of organic atmospheric tracers in ice cores“的文章，介绍了一种简单的中心切割二维液相色谱法，解决冰芯样品中二次有机气溶胶化合物非靶向分析的难题，实现了对低极性化合物的更全面检测，并在高阿尔卑斯山的雪样中成功识别了270个信号。

研究摘要:

• 论文背景: 冰芯是宝贵的环境档案，用于研究古气候条件，从而改善对气候变化的理解和预测。它们保存了几千年来以雪或风沉积的有机和无机化合物，具有重要的科学价值。冰芯中二次有机气溶胶化合物的非靶标筛查用于重建大气条件和来源，是阐明样品化学组成的有价值工具。
• 过去方案: 传统的非靶向分离方法多采用单维液相色谱法（RP-LC），但对极性小分子化合物的检测效果差，导致许多重要分析目标被遗漏。采用亲水相互作用色谱（HILIC）虽改善了极性分析，但对低极性化合物的捕获有限，尤其是在重平衡时间内无法有效实时分离不同极性的分析物。而传统的LCxLC需要复杂的仪器设置，大多数实验室难以实施。
• 研究的创新: 由于冰芯样品中化合物浓度极低，且样品获取有限，需开发高灵敏度的分析方法以量化微量化合物。为了克服积累性色谱技术的局限，本文提出结合两种不同功能的色谱柱，提供一种准全面二维液相色谱法的简化方案，从而提高分析信息的丰富性及样品的捕获率。用一个简单的仪器设置，使用两列正交功能（HILIC和反相），一个额外的泵，和一个额外的六端口阀。在HILIC的再平衡过程中，将第一维的空隙体积转移到反相柱上，以分析低极性化合物。方法验证表明，两个选定的空体积标记具有足够的重复性和检测限，应用于高山研究站收集的雪样，总共获得了270个信号。与一维HILIC方法比较，发现175个信号，其中23个在二维检测到。对化学成分的详细分析表明，与雪样品中预期的化合物一致，如生物质燃烧的木质素或纤维素燃烧产物或二次有机气溶胶成分。结果证实，一维色谱不足以覆盖整个化合物的范围，所开发的二维方法丰富非目标筛选的信息内容的同时保持分析时间和简单的仪器设置。

研究方法:

• a. 理论背景:
  • 本研究提出了一种结合了HILIC（亲水相互作用色谱）和RP-LC（反相色谱）优势的二维液相色谱(q2D-LC)方法，旨在提高化学样本分析的效率，尤其用于冰芯样本的非目标筛选。
• b. 技术路线:
  • 使用简化的仪器设置，包括一台泵、六口阀以及取样环，构建了一个二维色谱系统。
  • 第一维采用HILIC色谱分离极性化合物，同时在再平衡期间将未保留的体积转移至RP反相色谱分析低极性化合物。
  • 在第二维上进一步分离低极性化合物，提升了分析的全面性和灵敏度。

研究结果:

• a. 详细的实验设置:
  • 实验采用Dionex UltiMate 3000超高效液相色谱（UHPLC）和Q Exactive Orbitrap质谱仪，流动相设定为H2O/ACN (1:1, v/v)，在30 °C下进行操作。
  • 通过液相色谱实现了一维分离，采集样品体积为10 μL，二级分离使用500 μL取样环并设定为不同梯度条件。
• b. 详细的实验结果:
  • 通过q2D-LC方法检测到的信号总数达270个，相比于一维HILIC方法的177个信号，表现出显著的优越性。
  • 其中175个信号仅通过q2D-LC方法检测到，尤其在第二维中发现了23种唯一信号。
  • 方法的重复性良好，p-hydroxybenzaldehyde的标准偏差为2.87%，而BTCA则为24.28%；检测限范围为0.02 ng/mL（salicylic acid）至32.34 ng/mL（hexadecanoic acid）。

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注:本总结源自于LLM的总结，请注意数据判别. Power by ChatPaper. End，由Ruby Cai审阅修改。