液相色譜同位素比質譜概述

　　1、液相色譜-同位素比質譜發展歷史

　　1993年美國Caimi和Brenna兩位學者最早開發了LC與IRMS聯用儀器設備, 他們設計出了用可移動金屬絲裝置去除溶劑和燃燒目標分析物的LCM-2接口設備。其工作原理是液相色譜的流出組分首先通過Cu和Pt涂層的移動金屬絲, 在150 ℃干燥室作用下, 蒸發去除流動相溶劑, 接著金屬絲移動至高溫燃燒室, 高溫燃燒將目標物轉化成CO2氣體, 一定程度上解決了樣品的溶劑去除及目標物的氣體轉化等技術瓶頸, 實現了LC與IRMS直接聯用； 但是該接口設備在實際樣品的測定時, 有著回收率與準確度低, 設備使用壽命短等致命缺陷。

　　1996年Brand等學者改進了早期的移動金屬絲接口設備, 提高了接口設備的使用壽命與檢測靈敏度, 目標化合物的絕對碳含量達20 pg以上, 即可檢測到樣品中特征化合物的δ13C。

　　同年, Teffera技術團隊設計出了化學反應接口設備, 該設備的工作原理是液相色譜流動相依次經過驅除溶劑的噴霧器, 霧化氣體在反應室內縱向擴散, 接著通入氧氣, 將目標物全部氧化成CO2氣體, 采用動量分離器分離氣體與液體, 待測CO2氣體干燥進入IRMS主機, 進行目標化合物的δ13C測定。

　　2004年Thermo公司的Michael Krummen技術團隊研究開發了第一款商品化的LC-IRMS接口設備——LC IsoLink裝置, 克服了以往接口設備準確度低、氧化不充分和同位素分餾效應等技術缺陷問題。該接口設備由氧化反應管、冷卻器、氣液分離單元、氣體干燥器和氣體開發分流器5個單元構成, 采用濕式化學氧化法的工作原理； 樣品中目標化合物首先經過液相色譜分離后, 與磷酸和過硫酸鈉溶液混合進入氧化管, 在99.9 ℃溫度條件下將化合物全部氧化為CO2氣體, 接著冷卻、氣液分離與干燥后, 最后待測氣體進入IRMS主機進行δ13C的測定。

　　2010年英國Isoprime公司的Morrison技術團隊設計了第二款商業化的LC-IRMS接口設備Liquiface, 該接口設備也是采用濕式氧化方法的工作原理, 在液態條件下將目標化合物全部氧化轉成CO2氣體, 與LC IsoLink非常相似, 不同的部分是該接口設備多了一個去離子水泵, 構成三元泵系統。

　　2、LC-IRMS技術分類

　　LC-IRMS接口設備的技術原理是目標分析物通過濕式化學氧化法轉化為CO2氣體, 對樣品特征化合物的δ13C進行檢測分析； 因此, 該技術嚴格限制外源碳的引入, 導致液相色譜流動相不能用有機溶劑等體系, 只能用純水, 以及純水加入磷酸緩沖液、稀磷酸、稀硫酸或稀氫氧化鈉溶液等作為流動相。根據液相色譜分離原理, 目前將LC-IRMS分為離子交換色譜、反相液相色譜和混合型色譜等3種聯用技術。

　　自Thermo公司推出了第一款商業化的LC IsoLink接口設備以來, 離子交換色譜率先與同位素比質譜儀聯用, 用于糖類、碳水化合物等特征化合物同位素分析中。該聯用技術原理是糖類等碳水化合物可在純水或低濃度的酸及堿等不含碳源的流動相體系下, 通過離子交換色譜柱實現單糖、二糖、多糖等混合物的分離, 達到特征化合物δ13C測定的目的。

　　反相液相色譜聯用同位素比質譜技術

　　由于LC-IRMS的液相色譜流動相不能使用有機溶劑的緣故, 限制了反相液相色譜與同位素比質譜聯用技術的發展。直到2008年, 瑞士學者Godin等提出了類似氣相色譜的程序升溫的高溫液相色譜分離技術, 實現了反相液相色譜與同位素比質譜的聯用。該技術的特點是在高溫條件下, 降低水的黏度而提高洗脫能力, 使其達到有機溶劑的洗脫能力。目前, 反相液相色譜聯用同位素比質譜技術越來越多的應用于非揮發的特征化合物同位素分析領域之中。

　　混合型色譜聯用同位素比質譜技術

　　美國SIELC公司推出反相C18與離子交換基團復合型Primesep系列色譜柱產品, 此類色譜柱具有離子交換作用和反相C18吸附解吸的作用, 在低溫及純水流動相條件下, 實現小分子化合物的分離, 促使了一種新型的特征化合物同位素分析技術的產生。該LC-IRMS技術比較適合復雜基質樣品的測定, 極大地拓寬了LC-IRMS特征化合物同位素分析的應用范圍。