今日GCMS：集成軟件如何提高實驗室通量和效率

　　“高樣品通量”和“快速氣相色譜” 這兩個術語在氣相色譜(GC)市場中的使用越來越普遍。對于尋找方法來應對法規監測的數量增長問題的質控(QC)化學家們，以及在競爭激烈的市場上想要占據優勢的環境化學家們，在氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)領域，增加通量均是他們關心的問題。對于那些打算購買新資產設備的人來說，減少樣品運行時間已上升為最重要的需求，因此，儀器制造商們已經著手開發滿足新的生產率要求的系統。

　　在氣相色譜和質譜中可以看到高通量是如何實現的：氣相色譜能夠實現每次運行之間更快的梯度和減少冷卻時間，而質譜能夠實現更高的采集速率。例如，一種氣相色譜-飛行時間質譜聯用儀(GC–time-of-flight (TOF) MS)系統(Pegasus，力可 LECO 公司, St. Joseph, Michigan密歇根州)每秒可以采集500張譜圖，這種速度足以在極其狹窄的峰(< 50ms)上采集足夠的數據。硬件可以達到如此快的速度，分析時間通常可以縮減為原來的一半、四分之一甚至更短。然而，如果不解決自身的挑戰，這種方法還不能真正地增加通量。事實上，正是廣為稱贊的快速帶來了兩項非常重要的挑戰——分析過程中的共流出和評價(review)數據結果。為應對這兩項挑戰，功能強大的軟件就變得絕對是非常必要。這些軟件必須能解析數據而不僅僅是采集和報告數據;并且必須是一種動態和功能強大的工具，有更多的能力去處理上述提及的重要問題。本文將介紹的，就是在使用GC-TOFMS系統時，軟件如何能夠完成這些任務。

　　共流出

圖1 4秒內9種殺蟲劑的去卷積色譜圖

圖2 158.529s的結果譜圖，識別出了倍硫磷、毒死蜱和對硫磷

　　大多數分析工作者對共流出過程都很熟悉，分析工作者花費大量的工作時間來努力減少共流出的實例或其嚴重的阻礙。在使用壓縮時間的色譜時，這種努力就自然變得更加不可能，由于運行時間減少，很少色譜峰能充分展開，被分析物在色譜中擴散。相反，軟件一定能夠對新的共流出峰去卷積(deconvolut)。圖1 進一步表明，硬件和軟件之間的相互關系，硬件具有高采集速率(這種情況下，每秒獲得40張譜圖)，軟件能夠通過結果譜圖去卷積對數據進行適當的處理。ChromaTOF軟件(力可公司)具有的去卷積運算功能，可以在一個4秒窗口中分離9種出現的殺蟲劑/農藥。在如圖2所示的158.529秒窗口，有3種殺蟲劑，通過質譜分別鑒別出是倍硫磷(fenthion)、毒死蜱(chlorpyrifos)和對硫磷(parathio)。按照譜圖去卷積的算法，可以很容易地提取出毒死蜱的結果譜圖。圖3為一個提取譜圖的實例。

圖3 毒死蜱的去卷積質譜圖(上方)和NIST標準譜圖比對(下方)

　　數據評價

　　增加通量面臨的第二項挑戰通常較少被考慮到，但也同樣重要。由于樣品運行時間大大減少，分析的樣品數量增加，需要評價的數據量也隨著相應增加。比如說，一名分析者用標準的一個1小時方法運行同樣的一個分析已經多年，如果為增加通量購買了高速系統且運行時間減少到10min，那么，實驗室管理者將獲益于大大增加的數據量。然而同時，分析者也將會有大約相當于通量提高前6倍的數據需要評價。這一數據評價過程很可能成為分析過程的下一個“瓶頸”。在此情況下，軟件必需能夠減少分析每個樣品花費的時間，同時達到減少樣品運行時間的目的。有效的軟件必須能夠以兩種方式實現提高通量的目標：首先，軟件應該利用其增加的自動化優勢使得分析者無需在樣品切換之間花費時間;其次，軟件應讓使用者能快速有效地完成同樣一項任務。

　　這里所用到的軟件(ChromaTOF，力可公司)中的許多功能均能夠提高自動化程度以達到提高通量的目標。例如，通過單擊一次鼠標，ChromaTOF就可以讓一個樣本自動執行15個以上的命令，包括自動尋峰、譜庫搜索、待測物定量、應用保留指數、打印一系列報告、向實驗室信息管理系統(LIMS)上傳數據，以及向備份驅動器輸出文件。通過實現上述功能的自動化，軟件將分析者從執行那些耗時的程序中解放出來，轉而專注于評價結果。

圖4 軟件執行校正待測物(ChromaTOF，力可公司)命令時的屏幕截圖

　　盡管自動化在增加數據評價通量方面極其重要，但軟件的布局和設計也同樣重要。用戶必須能夠在軟件的一個區域內無縫流暢地工作，而不需要為完成單個任務在面板/窗口之間來回移動。將不同信息以一種有助于增加速度、便捷性和靈活性的方式列出也非常重要。當查看樣品或標樣時使信息列出的能力、如何列出信息的靈活性以及信息在屏幕上顯示的位置，都會增加操作者的工作效率。圖4的屏幕截圖中，展示了校正多個分析物的增強功能。從這個單一的界面中，除了出現的標樣外，分析者還能看到校正中分析物的列表，以及標樣中每一個待測物的色譜和質譜圖。

　　結論

　　由于今日的實驗室都需進一步提高實驗室通量和生產效率，諸如TOFMS這類更快速的樣品方法越來越引起人們的關注。這些方法使分析儀器擁有更多的潛能，在更短的時間內獲得更大量的數據、并運行更多的樣品。然而，數據量的增加給數據分析過程提出了一系列新的挑戰。由于有如此多的數據要分析，通常很難以一種時效的方式將數據整理分類，更不用說提高實驗室通量。

　　然而，如果有合適的軟件，TOFMS儀器就有可能成為最受歡迎的GC分析工具。為使用戶獲益，軟件應該能夠克服以下兩個挑戰：樣品共流出和結果數據評價。本文所舉例子向大家說明了，一個集成軟件包能夠為用戶提供分析已采集數據的解決方案。