專利名稱：一種多維離子色譜分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于化學(xué)中的分析化學(xué)裝置，可廣泛應(yīng)用于生物能源研究、生命科學(xué)、食品科學(xué)、環(huán)境、石油化工等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨基酸和糖是生物生長的主要氮源和碳源，他們在細(xì)胞代謝中起著重要的生理作用。對這些代謝物同時準(zhǔn)確高效的分離檢測對提高細(xì)胞體系能源組分的生產(chǎn)力工藝研究和代謝組學(xué)研究意義重大。在生命科學(xué)、食品科學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)和其他研究領(lǐng)域中，有機(jī)酸、氨基酸和糖、糖醇等相關(guān)組分的分析已經(jīng)成為了一個熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的高效液相色譜法(HPLC)檢測需衍生化，且試劑具有化學(xué)毒性，操作復(fù)雜；示差檢測器的靈敏度也有一定局限性。根據(jù)氨基酸和糖類化合物在強(qiáng)堿性溶液中，都可電離出陰離子的特性，可以通過陰離子交換色譜分離。Clark首次報(bào)道了不需任何衍生反應(yīng)，用積分脈沖安培法，陰離子交換色譜法分析氨基酸和糖的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)相比于HPLC具有更高的選擇性和靈敏度。在糖的檢測中，電化學(xué)檢測器甚至能達(dá)到質(zhì)譜檢測器的靈敏度。利用離子色譜安培法測定氨基酸，糖、乙二醇、糖醇的研究已經(jīng)有很多報(bào)道JnPetr Jandik提出了用雙電位波形同時檢測氨基酸和糖；Valoran等研究了一個寬范圍的梯度洗脫程序用于氨基酸和糖的同時檢測等。然而由于濃度和組分性質(zhì)等影響，利用一維的單柱離子色譜在極端的洗脫條件下，某些氨基酸和糖仍然存在共淋洗的問題，如蘇氨酸和葡萄糖、半乳糖；谷氨酰胺和木糖或果糖；纈氨酸和乳糖或異麥牙糖存在共淋洗，因此不可能準(zhǔn)確同時對它們進(jìn)行定量。由于一維的離子色譜的峰容量有限，特別是同時分離復(fù)雜的生物樣品中的水溶性代謝物如氨基酸、糖、醇、有機(jī)酸等存在很大困難。組分共淋洗的干擾問題在高度復(fù)雜樣品的分析中普遍存在，因此同時準(zhǔn)確測定這些水溶性代謝物是代謝物組學(xué)研究領(lǐng)域中的一大難題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題通過構(gòu)建多維離子色譜分析裝置，能夠解決復(fù)雜樣品的多種非極性物質(zhì)如烴類，長鏈脂肪酸，蛋白，極性物質(zhì)如有機(jī)酸、氨基酸、糖和醇等分子的分離度不足的難題。一種多維離子色譜分析裝置，包括進(jìn)樣器、進(jìn)樣閥、定量環(huán)、泵、廢液瓶和由保護(hù)柱、分析柱、檢測器依次連接成的離子色譜分離分析系統(tǒng)，構(gòu)成一維離子色譜分析裝置，其中進(jìn)樣閥上連接定量環(huán)、進(jìn)樣器、泵、廢液瓶和保護(hù)柱，該裝置還包括至少一個切換閥，連接在進(jìn)樣閥和離子色譜分離分析系統(tǒng)之間，切換閥上連接色譜柱和/或定量環(huán)，色譜柱和定量環(huán)均連接一個泵，色譜柱和定量環(huán)均可通過切換閥切換而連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)或下一維連接有色譜柱和/或定量環(huán)的切換閥，構(gòu)成多維離子色譜分析裝置。所述色譜柱可以是陽離子交換色譜柱(陽離子捕集柱)、陰離子交換色譜柱(陰離子捕集柱)、離子排斥色譜柱、反相色譜柱等。所述離子色譜分離分析系統(tǒng)由保護(hù)柱、分析柱和檢測器依次連接而成。[0007]所述的切換閥為色譜技術(shù)中常用的多通進(jìn)樣切換閥，可以是六通閥、八通閥、十通閥等。所述的切換閥可以是一個，色譜柱和定量環(huán)分別連接在切換閥上，色譜柱和定量環(huán)均可通過切換閥切換而連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。所述一個切換閥可以是十通閥，連接可以采取如圖2的方式，色譜柱連接在十通閥的位⑦和位④，定量環(huán)2連接在十通閥的位③和位⑩，十通閥的位⑧連接進(jìn)樣閥，十通閥的位⑨連接廢液瓶，十通閥的位②和位⑤分別連接泵，位①和位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)。所述的切換閥可以是兩個，進(jìn)樣閥與切換閥I連接，切換閥I與切換閥2連接，切換閥I上連接色譜柱和泵，切換閥2上連接定量環(huán)、泵和廢液瓶，切換閥I上的色譜柱和切換閥2上的定量環(huán)均可通過切換閥切換而分別連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。當(dāng)切換閥為兩個時，可以采取如圖4的方式，為兩個六通閥，色譜柱連接在切換閥I的位④和位①，切換閥I的位⑤連接進(jìn)樣閥，位⑥連接切換閥2，位③連接離子色譜分離分析系統(tǒng)，位②連接泵；定量環(huán)2連接在切換閥2的位④和位①，切換閥2的位⑤連接切換閥I，位⑥連接廢液瓶，位③連接離子色譜分離分析系統(tǒng)，位②連接泵。所述的切換閥可以是三個，進(jìn)樣閥與切換閥I連接，切換閥I上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，切換閥2與切換閥I連接，切換閥2上連接色譜柱和/或定量環(huán)和/或保護(hù)柱和泵，切換閥3與切換閥I或切換閥2連接，切換閥3上連接色譜柱和/或定量環(huán)和/或保護(hù)柱和泵，最末一級的色譜柱、定量環(huán)、保護(hù)柱均可通過切換閥切換而分別連接相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。所述最末一級的色譜柱、定量環(huán)、保護(hù)柱即后面未連接色譜柱、定量環(huán)、保護(hù)柱。所述保護(hù)柱具有樣品分離功能。所述三個切換閥的連接可以采取如圖12的方式，為一個十通閥和兩個六通閥，色譜柱連接在切換閥I的位⑦和位④，定量環(huán)2連接在切換閥I的位③和位⑩，切換閥I的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑧、位⑨分別連接切換閥2、泵3、泵2、離子色譜分離分析系統(tǒng)、進(jìn)樣閥、廢液瓶，保護(hù)柱連接在切換閥2的位④和位①，切換閥2的位②、位③、位⑤、位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵5、切換閥1、切換閥3，定量環(huán)3連接在切換閥3的位④和位①，切換閥3的位②、位③、位⑤、位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵4、切換閥2、廢液瓶。所述三個切換閥的連接可以采取如圖13的方式，為兩個十通閥和一個六通閥，色譜柱I連接在切換閥I的位⑦和位④，定量環(huán)2連接在切換閥I的位③和位⑩，切換閥I的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑧、位⑨分別連接切換閥3、泵3、泵2、切換閥2、進(jìn)樣閥、廢液瓶，定量環(huán)3連接在切換閥2的位④和位①，切換閥2的位②、位③、位⑤、位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵4、切換閥1、檢測器，色譜柱2連接在切換閥3的位⑦和位④，定量環(huán)4連接在切換閥3的位③和位⑩，切換閥3的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑧、位⑨分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵6、泵5、離子色譜分離分析系統(tǒng)、切換閥1、廢液瓶。利用本實(shí)用新型的多維離子色譜分析裝置對樣品進(jìn)行分析檢測的方法如下:一種多維離子色譜分析系統(tǒng)的檢測方法，利用目標(biāo)組分如非極性組分和極性組分，極性組分中有機(jī)酸、氨基酸、糖和醇在不同色譜柱上的分離機(jī)理不同和組分的保留時間差異，通過至少一個色譜柱切換富集和閥切換時間選擇，構(gòu)建二維及二維以上離子色譜分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)樣品中各組分的同時分離分析。第一維離子色譜，非極性組分如烴類，長鏈脂肪酸，蛋白被保留在反相色譜柱上，極性組分氨基酸、有機(jī)酸、陽離子、糖和醇不被保留，被定量環(huán)2截留；第二維離子色譜，非極性組分被有機(jī)溶劑去除或進(jìn)入分離柱分離后檢測，極性組分在酸性溶液中被保留在陽離子捕集柱上，糖和有機(jī)酸不保留，被輸送到定量環(huán)4中；第三維離子色譜，氨基酸先被洗脫下來并被截留在定量環(huán)3中，糖和有機(jī)酸被淋洗液帶入陰離子捕集柱分離，糖先被洗脫，流入定量環(huán)5，有機(jī)酸則被保留在陰離子捕集柱；第四維離子色譜，氨基酸和陽離子分別被淋洗液從定量環(huán)3和陽離子捕集柱上洗脫下來，在相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器和電導(dǎo)檢測器檢測；第五維離子色譜，糖和有機(jī)酸分別被淋洗液從定量環(huán)5和陰離子捕集柱上洗脫下來，進(jìn)入相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器和電導(dǎo)檢測器檢測。一種二維離子色譜分析裝置的檢測方法，第一維離子色譜，氨基酸在酸性溶液中被保留在陽離子捕集柱上，糖被輸送到定量環(huán)2中；第二維離子色譜，氨基酸和糖分別被強(qiáng)堿性淋洗液洗脫到相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器檢測。具體步驟如下:(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I ;(2)進(jìn)樣(inject)，第一維的酸性淋洗液通過泵I將樣品從定量環(huán)I注入陽離子捕集柱，同時檢測器開始采集信號；氨基酸與陽離子捕集柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，糖則被酸性淋洗液洗脫下來，洗脫下來的糖被截留在定量環(huán)2中；(3)當(dāng)糖被全部洗脫下來，切換閥從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，設(shè)切換閥從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)的時間為t1;即I1為切換閥的切換時間；保留在陽離子捕集柱上的氨基酸被來自泵2的NaOH溶液洗脫，當(dāng)氨基酸被全部洗下來，陽離子捕集柱里的陽離子交換樹脂由氫型全部轉(zhuǎn)化為鈉型，設(shè)切換閥處于inject狀態(tài)的停留時間為t2 ;被洗脫的氨基酸繼續(xù)在分析柱I上分離并在檢測器I上檢測；在此期間，來自泵3的NaOH溶液將截流在定量環(huán)2中的糖帶入分析柱2分離并在檢測器2上檢測。(4)氨基酸全部洗脫后，陽離子捕集柱中陽離子交換樹脂轉(zhuǎn)化為鈉型，此時，切換閥從inject狀態(tài)切換到load狀態(tài)，陽離子捕集柱里的陽離子交換樹脂逐漸轉(zhuǎn)化為氫型，陽離子捕集柱逐漸恢復(fù)到初始狀態(tài)，直到整個程序結(jié)束；設(shè)切換閥再次切換到load狀態(tài)到陽離子交換樹脂完全轉(zhuǎn)化為氫型的時間為t4。所述的等度的酸性溶液為甲酸、乙酸或鹽酸、硫酸、甲基磺酸，濃度為0.3 IOmM ;所述的第一維淋洗液優(yōu)選甲酸，濃度為3mM，流速為0.05 0.2ml/min ；所述L 為 0.5 4min、t2 為 0.1 lOmin、t3 為 0.2 2min、t4 為 5 40min ；所述的Wt3U4的具體取值，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)用于連接的微管的管長及管徑自行確定；所述來自泵2的NaOH溶液濃度為5.5 75mM ；所述來自泵3的NaOH溶液濃度為7.5 75mM ；三個泵的流速分別為:泵1:0.01 lml/min,泵2:0.1 3ml/min,泵3:0.1 3ml/min。一種三維離子色譜分析裝置的檢測方法，第一維離子色譜，氨基酸在酸性溶液中被保留在陽離子捕集柱上，糖和有機(jī)酸被輸送到定量環(huán)2中；第二維離子色譜，氨基酸被洗脫下來并進(jìn)入分析柱和檢測器進(jìn)行分離檢測；糖和有機(jī)酸被洗脫至保護(hù)柱上分離，糖與保護(hù)柱結(jié)合度弱，流入定量環(huán)3，有機(jī)酸則被保留在保護(hù)柱；第三維離子色譜，糖和有機(jī)酸分別被淋洗液從定量環(huán)3和保護(hù)柱上洗脫下來，進(jìn)入相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器檢測。具體步驟如下:(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I ;(2)進(jìn)樣(inject)，第一維的酸性淋洗液通過泵I將樣品從定量環(huán)I注入捕集柱，同時檢測器開始采集信號；氨基酸與捕集柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，糖、有機(jī)酸則被酸性淋洗液洗脫下來，洗脫下來的糖和有機(jī)酸被截留在定量環(huán)2中；(3)當(dāng)糖和有機(jī)酸被全部洗脫下來，切換閥I從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，保留在陽離子捕集柱上的氨基酸被來自泵2的溶液洗脫，直至氨基酸被全部洗下來在氨基酸分析柱上分離并在檢測器I檢測。在此期間，來自泵3的淋洗液將截流在定量環(huán)2中的糖和有機(jī)酸帶入固定在切換閥2的保護(hù)柱ASll-HC Guard，糖的保留弱先流出，先流出的糖被切換閥3的定量環(huán)3截留。來自泵4的淋洗液將截流在定量環(huán)3中的糖帶入糖分析柱分離并在檢測器2上檢測。在保護(hù)柱ASll-HC Guard強(qiáng)保留的有機(jī)酸被來自泵5的淋洗液洗脫，在有機(jī)酸分析柱上分離并在檢測器3上檢測。(4)待系統(tǒng)平衡后，回到初始狀態(tài)。一種四維離子色譜分析裝置的檢測方法，第一維離子色譜，氨基酸和陽離子在酸性溶液中被保留在陽離子捕集柱上，糖和醇被輸送到定量環(huán)3中；第二維離子色譜，氨基酸先被洗脫下來并被截留在定量環(huán)2中；第三維離子色譜，氨基酸和陽離子分別被淋洗液從定量環(huán)2和陽離子捕集柱上洗脫下來，在相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器和電導(dǎo)檢測器檢測，糖和醇被淋洗液帶入陰離子捕集柱分離，醇先被洗脫，流入定量環(huán)4，糖則被保留在陰離子捕集柱；第四維離子色譜，醇和糖分別被淋洗液從定量環(huán)4和陰離子捕集柱上洗脫下來，進(jìn)入相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器檢測?！N五維離子色譜分析裝置的檢測方法，第一維離子色譜，非極性組分如烴類、長鏈脂肪酸和蛋白被保留在反相色譜柱上，極性組分氨基酸、有機(jī)酸、陽離子、糖和醇不被保留，被定量環(huán)2截留；第二維離子色譜，非極性組分被有機(jī)溶劑去除或進(jìn)入分離柱分離后檢測，極性組分在酸性溶液中被保留在陽離子捕集柱上，糖和有機(jī)酸不保留，被輸送到定量環(huán)4中；第三維離子色譜，氨基酸先被洗脫下來并被截留在定量環(huán)3中，糖和有機(jī)酸被淋洗液帶入陰離子捕集柱分離，糖先被洗脫，流入定量環(huán)5，有機(jī)酸則被保留在陰離子捕集柱；第四維離子色譜，氨基酸和陽離子分別被淋洗液從定量環(huán)3和陽離子捕集柱上洗脫下來，在相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器和電導(dǎo)檢測器檢測；第五維離子色譜，糖和有機(jī)酸分別被淋洗液從定量環(huán)5和陰離子捕集柱上洗脫下來，進(jìn)入相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器和電導(dǎo)檢測器檢測。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理是:采用多個切換閥、多個泵、多個色譜柱和多個色譜檢測器構(gòu)建一套多維離子分析系統(tǒng)。利用目標(biāo)組分在色譜柱上的分離機(jī)理不同和組分的保留時間差異，通過不同色譜柱富集和閥切換時間選擇，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜樣品的非極性組分如烴類、長鏈脂肪酸和蛋白及極性組分如有機(jī)酸、氨基酸、陽離子、糖、醇等的同時分離分析。例如在酸性條件下，復(fù)雜樣品通過陽離子交換色譜柱時，氨基酸等兩性離子可形成陽離子從而被陽離子交換色譜柱保留，然后進(jìn)一步被洗脫并通過分析柱與檢測器進(jìn)行分離檢測。有機(jī)酸、糖和醇類化合物(即碳水化合物，是非常弱的酸，因此在酸性條件下非常穩(wěn)定，與陽離子交換樹脂相互作用很弱)等中性分子和陰離子則不被陽離子交換色譜柱保留，通過另一個定量環(huán)截留進(jìn)入另一套分析柱和檢測器系統(tǒng)進(jìn)行分析。即第一維利用陽離子交換色譜柱技術(shù)將樣品分成氨基酸等陽離子和糖、有機(jī)酸等中性分子及陰離子兩個相對獨(dú)立的部分，再分別在第二維用不同的分析柱和檢測器將它們分離和檢測，也可以在第二維將樣品分開而進(jìn)入第三維進(jìn)行更精確的分離檢測，樣品成分越復(fù)雜時，可以更進(jìn)一步進(jìn)行四維、五維至更多維的分離檢測。當(dāng)基于不同的檢測樣品及色譜柱時，遵循同樣的原理。本實(shí)用新型的有益效果是:采用多個切換閥、多個泵和多個離子色譜分離分析系統(tǒng)構(gòu)建一套多維離子分析系統(tǒng)，可以靈活應(yīng)用于各種復(fù)雜樣品的精確測定。當(dāng)應(yīng)用于復(fù)雜樣品如有機(jī)酸、氨基酸、糖和醇等組分的同時分析時，該方法快速、高效、精確度高，在保證組分較大回收率前提下，消除了組分之間的相互干擾，確定了最佳的分離條件，可以實(shí)現(xiàn)了幾十種組分的同時準(zhǔn)確定量。此方法應(yīng)用于實(shí)際細(xì)胞培養(yǎng)液樣品的有機(jī)酸、氨基酸、糖和醇等組分的同時測定時，平均相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，回收率80%-104%，表明了該技術(shù)用于生物樣品中代謝組分或其他研究領(lǐng)域的組分分析是可行的。對于細(xì)胞培養(yǎng)液、食品等復(fù)雜樣品中氨基酸和糖和木糖酸的同時分析具有很大的實(shí)際意義。

圖1現(xiàn)有技術(shù)離子色譜分析裝置示意圖圖2本實(shí)用新型二維離子色譜分析裝置示意圖圖3本實(shí)用新型二維離子色譜分析裝置運(yùn)行時二維閥切換的程序圖圖4本實(shí)用新型實(shí)施例1裝置圖圖5本實(shí)用新型實(shí)施例1的閥切換的程序圖(實(shí)線代表管路相通，虛線代表管路不通)圖6現(xiàn)有技術(shù)分離氨基酸和糖標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖圖7本實(shí)用新型實(shí)施例1分離氨基酸和糖標(biāo)準(zhǔn)品的色譜圖圖8本實(shí)用新型實(shí)施例2裝置圖圖9本實(shí)用新型實(shí)施例2的閥切換的程序圖圖10現(xiàn)有技術(shù)分離含氨基酸和糖樣品的色譜圖圖11本實(shí)用新型實(shí)施例2分離含氨基酸和糖樣品的色譜圖圖12本實(shí)用新型實(shí)施例3裝置圖圖13本實(shí)用新型實(shí)施例4裝置圖圖6、7、10 和 11 中:l_arginine 精氨酸，2-lysine 賴氨酸，3-asparagine 天冬酰胺，4-glutamine 谷氨酰胺，5-alanine 丙氨酸，6-threonine 蘇氨酸，7-glycine 甘氨酸，8-valine纟顏氨酸,9-serine絲氨酸,ΙΟ-proline脯氨酸,11-1soleucine異亮氨酸，12-leucine 亮氨酸，13-methionine 蛋氨酸，14-histidine 組氨酸，15-phenylalanine苯丙氨酸，16-glutamic acid 谷氨酸，17-aspartic acid 天冬氨酸，18-cystine 半胱氨酸，19-tyrosine 酪氨酸，20-tryptophan 色氨酸，a-trehalose 海藻糖，b-arabinose阿拉伯糖，c-galactose 半乳糖，d-glucose 葡萄糖，e-mannose 甘露糖，f-fructose 果糖,g-ribose 核糖,h-lactose 乳糖,i_cel1biose 纖維二糖,j-panose 潘糖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但不限制本實(shí)用新型。實(shí)施例1儀器設(shè)置:ICS-3000多功能色譜裝置，包括雙泵(DP)模塊、檢測器/色譜(DC)模塊、自動進(jìn)樣器(AS)模塊(美國Dionex公司)。雙泵模塊中包含兩個分析型四元梯度泵(即圖4中的泵2和泵3)，檢測器/色譜模塊放置三個六通閥(第一個為進(jìn)樣閥，后兩個為切換閥)、兩個定量環(huán)、CRC陽離子捕集柱(Dionex, 2.0X 15mm)、糖分析柱CarboPacPA20 (4 X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱 CarboPac PA20 Guard (4 X 50mm, Dionex)、氨基酸分析柱Amino Pac PAlO (2 X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱 Amino Pac PAlO Guard (2 X 50mm, Dionex)、兩個電化學(xué)檢測器。溫度均設(shè)為30°C，安培檢測器用金工作電極，pH-Ag/AgCl復(fù)合參比電極，鈦對電極。P230高壓恒流泵(即圖4中的泵I，大連伊利特儀器公司)(參見圖4)。定量環(huán)I固定在進(jìn)樣閥的位①和位④，進(jìn)樣閥I的位⑤和位⑥分別連接進(jìn)樣器和廢液瓶，位②與泵I連接。CRC陽離子捕集柱固定在切換閥I上，出口和進(jìn)口分別連在切換閥I的位①和位④。200ul的定量環(huán)2連接在切換閥2的位①和位④，位⑤和位⑥分別與切換閥2的進(jìn)樣口和廢液瓶連接。氨基酸和糖分析柱分別連接在切換閥I的位③和切換閥2的位③。泵2連接在切換閥2的位②，泵3連接在切換閥2的位②。連接管線的長度和尺寸分別為:管線I (Tl):13.7mm(連接在進(jìn)樣閥位③和切換閥I位⑤)，管線2 (T2):5.5mm(連接CRC陽離子捕集柱進(jìn)口和切換閥I位④)，管線3 (T3):5.5mm(連接CRC陽離子捕集柱出口和切換閥位①)，管線4 (T4):39.4mm(連接切換閥I位⑥和切換閥2位⑤)，上述管線的內(nèi)徑為0.127mm，實(shí)驗(yàn)中的其他管路的內(nèi)徑為0.254mm (參見圖4)。儀器連接完成后，運(yùn)行二維程序?qū)崿F(xiàn)氨基酸和糖的分組洗脫和分析:分析的樣品為含20種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品和10種糖標(biāo)準(zhǔn)品的混合液。(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I ;0.3mM甲酸溶液平衡CRC陽離子捕集柱，以NaOH溶液的梯度初始濃度分別平衡分析柱I和分析柱2。(2)進(jìn)樣(inject),第一維的酸性淋洗液3mM甲酸通過泵I以0.15ml/min的流速將樣品從定量環(huán)I注入CRC陽離子捕集柱，同時檢測器開始采集信號。氨基酸與CRC陽離子捕集柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，糖則被酸性淋洗液洗脫下來，同時切換閥I執(zhí)行l(wèi)oad程序。洗脫下來的糖被截留在定量環(huán)2中。(3)當(dāng)糖被全部洗脫下來，切換閥I從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，切換閥I從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)的時間即切換閥I的切換時間L為1.lmin。保留在CRC陽離子捕集柱上的氨基酸被來自泵2的NaOH溶液洗脫，當(dāng)氨基酸被全部洗下來，CRC陽離子捕集柱里的陽離子交換樹脂由氫型全部轉(zhuǎn)化為鈉型。切換閥I處于inject狀態(tài)的停留時間t2為10.0min。被洗脫的氨基酸繼續(xù)在氨基酸分析柱即上分離并在檢測器I上檢測。在此期間，切換閥2由load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，切換閥2的切換時間t3為0.9min。來自泵3的NaOH溶液將截流在定量環(huán)2中的糖帶入糖分析柱分離并在檢測器2上檢測。(4)氨基酸全部洗脫后，CRC陽離子捕集柱中陽離子交換樹脂轉(zhuǎn)化為鈉型，此時，切換閥I從inject狀態(tài)切換到load狀態(tài)，CRC陽離子捕集柱里的陽離子交換樹脂逐漸轉(zhuǎn)化為氫型，CRC陽離子捕集柱逐漸恢復(fù)到初始狀態(tài)，直到整個程序結(jié)束。切換閥I再次切換到load狀態(tài)到陽離子交換樹脂完全轉(zhuǎn)化為氫型的時間t4為30min。本實(shí)施例中所有未提及的設(shè)置及相關(guān)參數(shù)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。分離同樣的20種氨基酸和10種糖標(biāo)準(zhǔn)品，采用現(xiàn)有技術(shù)和本實(shí)用新型實(shí)施例1的色譜圖比較:采用如圖1所示現(xiàn)有技術(shù)，即一維色譜分析，選用的分析柱為氨基酸分析柱AminoPacPAlO。由圖6可知,含有氨基酸和糖標(biāo)準(zhǔn)品的樣品,b-arabinose阿拉伯糖、c-galactose半乳糖、d-glucose葡萄糖、e-mannose甘露糖，和4-glutamine谷氨酰胺、5-alanine丙氨酸、6-threonine蘇氨酸，存在嚴(yán)重的共淋洗的問題。采用本實(shí)用新型實(shí)施例1的二維色譜分析方法，氨基酸和糖經(jīng)過分離，在第二維的分析柱上分離的色譜圖如圖7所示，所有的氨基酸和糖都得到了很好的分離，互相不存在干擾，分離度得到顯著提高。實(shí)施例2儀器設(shè)置:ICS-3000多功能色譜裝置，包括雙泵(DP)模塊、檢測器/色譜(DC)模塊、自動進(jìn)樣器(AS)模塊(美國Dionex公司)。雙泵模塊中包含兩個分析型四元梯度泵(即圖8中的泵2和泵3)，檢測器/色譜模塊放置一個六通閥(進(jìn)樣閥)、一個十通閥(切換閥)、兩個定量環(huán)、陽離子交換分析柱(定做，2.1X 150mm)、糖分析柱CarboPacPA20 (4 X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱 CarboPac PA20Guard (4 X 50mm, Dionex)、電化學(xué)檢測器。溫度均設(shè)為30°C，安培檢測器用金工作電極，pH-Ag/AgCl復(fù)合參比電極，鈦對電極。P230高壓恒流泵(即圖8中的泵1，大連伊利特儀器公司)(參見圖8)。定量環(huán)I固定在進(jìn)樣閥的位①和位④，進(jìn)樣閥的位⑤和位⑥分別連接進(jìn)樣器和廢液瓶，位③與泵I連接。陽離子交換分析柱固定在切換閥上，出口和進(jìn)口分別連在切換閥的位④和位⑦。200ul的定量環(huán)2連接在切換閥的位③和位⑩。糖分析柱連接在切換閥的位①。泵2和泵3分別連接在十通閥的位⑤和位②(參見圖8，閥切換參見圖9)。儀器連接完成后，運(yùn)行二維程序?qū)崿F(xiàn)氨基酸和糖的分組洗脫和分析: 分析的樣品為含20種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品和10種糖標(biāo)準(zhǔn)品的混合液。(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I。平衡陽離子交換分析柱和糖分析柱。(2)進(jìn)樣(inject),第一維的酸性淋洗液3mM甲酸通過泵I以0.15ml/min的流速將樣品從定量環(huán)I注入陽離子交換分析柱，同時檢測器開始采集信號。氨基酸與陽離子交換分析柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，糖則被酸性淋洗液洗脫下來，同時切換閥執(zhí)行l(wèi)oad程序。洗脫下來的糖被截留在定量環(huán)2中。(3)當(dāng)糖被全部洗脫下來，切換閥從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，切換閥的切換時間h為1.lmin。保留在陽離子交換分析柱上的氨基酸被來自泵2的溶液洗脫，直到氨基酸被全部洗下來。切換閥處于inject狀態(tài)的停留時間t2為10.0min。來自泵3的NaOH溶液將截流在定量環(huán)2中的糖帶入糖分析柱分離并在檢測器2上檢測。本實(shí)施例中所有未提及的設(shè)置及相關(guān)參數(shù)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。分離同樣的20種氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品和10種糖標(biāo)準(zhǔn)品的混合液，現(xiàn)有技術(shù)和本實(shí)用新型實(shí)施例2的色譜圖比較:采用如圖1所示現(xiàn)有技術(shù)，即一維色譜分析，選用的分析柱為糖分析柱CarboPacPA20。由圖10可知，采用現(xiàn)有技術(shù)，氨基酸和糖標(biāo)準(zhǔn)品的混合物僅在糖分析柱CarboPacPA20上分離，蘇氨酸和絲氨酸在糖的電位波形下也有很高的響應(yīng)，在分析糖類化合物的過程中容易造成干擾，而給出假陽性結(jié)論。利用本實(shí)用新型實(shí)施例2的二維色譜分析方法分離相同樣品，如圖11所示，無氨基酸的假陽性干擾，糖得到很好的分離。實(shí)施例3儀器設(shè)置:ICS-3000多功能色譜裝置，包括雙泵(DP)模塊、檢測器/色譜(DC)模塊、自動進(jìn)樣器(AS)模塊(美國Dionex公司)。雙泵模塊中包含四個分析型四元梯度泵(即圖12中的泵2、3、4和5)，檢測器/色譜模塊放置3個六通閥、I個十通閥、3個定量環(huán)、陽離子捕集柱、糖分析柱CarboPac PA20 (4X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱CarboPacPA20Guard (4 X 50mm, Dionex)、氨基酸分析柱 Amino Pac PAlO (2 X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱Amino Pac PAlO Guard (2 X 50mm, Dionex)、有機(jī)酸分析柱ASl 1-HC (4X 250mm, Dionex)和保護(hù)柱ASll-HC Guard(4X 50mm, Dionex)、三個電化學(xué)檢測器。溫度均設(shè)為30°C，安培檢測器用金工作電極，pH-Ag/AgCl復(fù)合參比電極，鈦對電極。P230高壓恒流泵(即圖12中的泵1，大連伊利特儀器公司)(參見圖12)。色譜柱連接在切換閥I的位⑦和位④，定量環(huán)2連接在切換閥I的位③和位⑩，切換閥I的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑧、位⑨分別連接切換閥2、泵3、泵2、離子色譜分離分析系統(tǒng)、進(jìn)樣閥、廢液瓶，保護(hù)柱連接在切換閥2的位④和位①，切換閥2的位②、位③、位⑤、位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵5、切換閥1、切換閥3，定量環(huán)3連接在切換閥3的位④和位①，切換閥3的位②、位③、位⑤、位⑥分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵4、切換閥2、廢液瓶。儀器按照圖12連接完成后，運(yùn)行切換程序?qū)崿F(xiàn)混合物的洗脫和分析:本實(shí)施例3主要用于樣品中的氨基酸、糖和有機(jī)酸類化合物的同時分離測定。(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I。平衡陽離子捕集柱、氨基酸分析柱、糖分析柱和有機(jī)酸分析柱。(2)進(jìn)樣(inject),第一維的酸性淋洗液3mM甲酸通過泵I以0.05ml/min的流速將樣品從定量環(huán)I注入陽離子捕集柱，同時檢測器開始采集信號。氨基酸與陽離子捕集柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，糖和有機(jī)酸則被淋洗液洗脫下來，同時切換閥I執(zhí)行l(wèi)oad程序。洗脫下來的糖和有機(jī)酸被截留在定量環(huán)2中。(3)當(dāng)糖和有機(jī)酸被全部洗脫下來，切換閥I從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，保留在陽離子捕集柱上的氨基酸被來自泵2的溶液洗脫，直至氨基酸被全部洗下來在氨基酸分析柱上分離并在檢測器I檢測。在此期間，來自泵3的淋洗液將截流在定量環(huán)2中的糖和有機(jī)酸帶入固定在切換閥2的保護(hù)柱ASll-HC Guard，糖的保留弱先流出，先流出的糖被切換閥3的定量環(huán)3截留。來自泵4的淋洗液將截流在定量環(huán)3中的糖帶入糖分析柱分離并在檢測器2上檢測。在保護(hù)柱ASll-HC Guard強(qiáng)保留的有機(jī)酸被來自泵5的淋洗液洗脫，在有機(jī)酸分析柱上分離并在檢測器3上檢測。(4)待系統(tǒng)平衡后，回到初始狀態(tài)。本實(shí)施例中所有未提及的設(shè)置及相關(guān)參數(shù)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。用本實(shí)用新型實(shí)施例3的三維色譜分析方法在同時分析氨基酸、糖和有機(jī)酸時分離效果顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)一維色譜分析方法。實(shí)施例4[0090]儀器設(shè)置:ICS-3000和5000多功能色譜裝置，包括雙泵(DP)模塊、檢測器/色譜(DC)模塊、自動進(jìn)樣器(AS)模塊(美國Dionex公司)。共配置9個梯度泵，I個進(jìn)樣閥(六通閥)，4個切換閥(十通閥)，5個定量環(huán)，2個陽離子捕集柱、2個陰離子捕集柱、陽離子分析柱、陰離子分析柱、糖分析柱和保護(hù)柱、醇分析柱和保護(hù)柱、氨基酸分析柱和保護(hù)柱。3個電化學(xué)檢測器和2個電導(dǎo)檢測器。溫度均設(shè)為30°C。(參見圖13)。陽離子捕集柱I連接在切換閥I的位⑦和位④，定量環(huán)2連接在切換閥I的位③和位⑩，切換閥I的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑧、位⑨分別連接切換閥3、泵3、泵2、切換閥
2、進(jìn)樣閥、廢液瓶，定量環(huán)3連接在切換閥2的位③和位⑩，陽離子捕集柱2連接在切換閥2的位⑦和位④，切換閥2的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑨分別連接氨基酸離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵5、泵4、陽離子離子色譜分離分析系統(tǒng)、廢液瓶。定量環(huán)4連接在切換閥3的位③和位⑩，陰離子捕集柱I連接在切換閥3的位⑦和位④，切換閥3的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑨分別連接切換閥4、泵7、泵6、有機(jī)酸離子色譜分離分析系統(tǒng)、廢液瓶。定量環(huán)5連接在切換閥4的位③和位⑩，陰離子捕集柱2連接在切換閥4的位⑦和位④，切換閥4的位①、位②、位⑤、位⑥、位⑨分別連接醇離子色譜分離分析系統(tǒng)、泵9、泵8、糖離子色譜分離分析系統(tǒng)、廢液瓶。儀器按照圖13連接完成后，運(yùn)行相應(yīng)的切換程序?qū)崿F(xiàn)混合物的洗脫和分析:本實(shí)施例中所有未提及的設(shè)置及相關(guān)參數(shù)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。本實(shí)施例4主要用于樣品中的氨基酸、陽離子、有機(jī)酸、糖和醇類化合物的同時分離測定。(I)上樣(load)，自動進(jìn)樣器將樣品裝滿定量環(huán)I。(2)進(jìn)樣(inject),第一維的酸性淋洗液3mM甲酸通過泵I以0.15ml/min的流速將樣品從定量環(huán)I注入陽離子捕集柱1，同時檢測器開始采集信號。氨基酸和陽離子與捕集柱中的陽離子交換樹脂結(jié)合保留在內(nèi)，有機(jī)酸、糖和醇則被淋洗液洗脫下來，同時切換閥I執(zhí)行l(wèi)oad程序。洗脫下來的有機(jī)酸、糖和醇被截留在定量環(huán)2中。(3)當(dāng)有機(jī)酸、糖和醇被全部洗脫下來，切換閥I從load狀態(tài)切換到inject狀態(tài)，保留在陽離子捕集柱I上的氨基酸先被洗脫下來并被截留在定量環(huán)3中后，陽離子被保留在陽離子捕集柱2上。切換閥2切換，氨基酸和陽離子分別被帶入色譜柱分離檢測。(4)有機(jī)酸、糖和醇被淋洗液從定量環(huán)2帶入陰離子捕集柱I分離，醇和糖先被洗脫，流入定量環(huán)4，有機(jī)酸則被保留在陰離子捕集柱I ;切換閥3切換，有機(jī)酸被淋洗液從陰離子捕集柱I上洗脫下來，在相應(yīng)的分析柱上分離，電導(dǎo)檢測器檢測。(5)糖和醇被帶入陰離子捕集柱2，醇先被洗脫，被定量環(huán)5截留。當(dāng)醇被完全截留，切換閥4切換，醇和糖分別被淋洗液從定量環(huán)5和陰離子捕集柱2上洗脫下來，進(jìn)入相應(yīng)的分析柱上分離，分別用電化學(xué)檢測器檢測。(6)待系統(tǒng)平衡后，回到初始狀態(tài)。用本實(shí)用新型實(shí)施例4的四維色譜分析方法在同時分析氨基酸、陽離子、糖和醇時分離效果顯著優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)一維色譜分析方法。
權(quán)利要求1.一種多維離子色譜分析裝置，包括進(jìn)樣器、進(jìn)樣閥、定量環(huán)、泵、廢液瓶和由保護(hù)柱、分析柱、檢測器依次連接成的離子色譜分離分析系統(tǒng)，構(gòu)成一維離子色譜分析裝置，其中進(jìn)樣閥上連接定量環(huán)、進(jìn)樣器、泵、廢液瓶和保護(hù)柱，其特征在于還包括至少一個切換閥，連接在進(jìn)樣閥和離子色譜分離分析系統(tǒng)之間，切換閥上連接色譜柱和/或定量環(huán)，色譜柱和定量環(huán)均連接一個泵，色譜柱和定量環(huán)均可通過切換閥切換而連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)或下一維連接有色譜柱和/或定量環(huán)的切換閥，構(gòu)成多維離子色譜分析裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述色譜柱是陽離子交換色譜柱、陰離子交換色譜柱、離子排斥色譜柱、反相色譜柱；所述分析柱是陽離子交換色譜柱、陰離子交換色譜柱、離子排斥色譜柱、反相色譜柱；所述的切換閥為六通閥、八通閥、十通閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述的切換閥是一個，色譜柱和定量環(huán)分別連接在切換閥上，色譜柱和定量環(huán)均可通過切換閥切換而連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述一個切換閥為十通閥，連接方式為:色譜柱連接在十通閥的第七位和第四位，第二定量環(huán)連接在十通閥的第三位和第十位，十通閥的第八位連接進(jìn)樣閥，十通閥的第九位連接廢液瓶，十通閥的第二位和第五位分別連接泵，第一位和第六位分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述的切換閥是兩個，進(jìn)樣閥與第一切換閥連接，第一切換閥與第二切換閥連接，第一切換閥上連接色譜柱和泵，第二切換閥上連接定量環(huán)、泵和廢液瓶，第一切換閥上的色譜柱和第二切換閥上的定量環(huán)均可通過切換閥切換而分別連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于兩個切換閥均為兩個六通閥，連接方式為:色譜柱連接在第一切換閥的第四位和第一位，第一切換閥的第五位連接進(jìn)樣閥，第六位連接第二切換閥，第三位連接離子色譜分離分析系統(tǒng)，第二位連接泵；第二定量環(huán)連接在第二切換閥的第四位和第一位，第二切換閥的第五位連接第一切換閥，第六位連接廢液瓶，第三位連接離子色譜分離分析系統(tǒng)，第二位連接泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述的切換閥是三個，進(jìn)樣閥與第一切換閥連接，第一切換閥上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，第二切換閥與第一切換閥連接，第二切換閥上連接色譜柱和/或定量環(huán)和/或保護(hù)柱和泵，第三切換閥與第一切換閥或第二切換閥連接，第三切換閥上連接色譜柱和/或定量環(huán)和/或保護(hù)柱和泵，最末一級的色譜柱、定量環(huán)、保護(hù)柱均可通過切換閥切換而分別連接相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述三個切換閥為一個十通閥和兩個六通閥，連接方式為:色譜柱連接在第一切換閥的第七位和第四位，定量環(huán)2連接在第一切換閥的第三位和第十位，第一切換閥的第一位、第二位、第五位、第六位、第八位、第九位分別連接第二切換閥、第三泵、第二泵、離子色譜分離分析系統(tǒng)、進(jìn)樣閥、廢液瓶，保護(hù)柱連接在第二切換閥的第四位和第一位，第二切換閥的第二位、第三位、第五位、第六位分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、第五泵、第一切換閥、第三切換閥，定量環(huán)3連接在第三切換閥的第四位和第一位，第三切換閥的第二位、第三位、第五位、第六位分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、第四泵、 第二切換閥、廢液瓶。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述三個切換閥為兩個十通閥和一個六通閥，連接方式為:第一色譜柱連接在第一切換閥的第七位和第四位，第二定量環(huán)連接在第一切換閥的第三位和第十位，第一切換閥的第一位、第二位、第五位、第六位、第八位、第九位分別連接第三切換閥、第三泵、第二泵、第二切換閥、進(jìn)樣閥、廢液瓶，第三定量環(huán)連接在第二切換閥的第四位和第一位，第二切換閥的第二位、第三位、第五位、第六位分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、第四泵、第一切換閥、檢測器，第二色譜柱連接在第三切換閥的第七位和第四位，第四定量環(huán)連接在第三切換閥的第三位和第十位，第三切換閥的第一位、第二位、第五位、第六位、第八位、第九位分別連接離子色譜分離分析系統(tǒng)、第六泵、第五泵、離子色譜分離分析系統(tǒng)、第一切換閥、廢液瓶。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多維離子色譜分析裝置，其特征在于所述的切換閥是四個，進(jìn)樣閥與第一切換閥連接，第一切換閥上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，第二切換閥與第一切換閥連接，第二切換閥上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，第三切換閥與第一切換閥連接，第三切換閥上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，第四切換閥與第三切換閥連接，第四切換閥上連接色譜柱、定量環(huán)和泵，最末一級的色譜柱、 定量環(huán)、保護(hù)柱均可通過切換閥切換而分別連接相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多維離子色譜分析裝置，包括進(jìn)樣器、進(jìn)樣閥、定量環(huán)、泵、廢液瓶和由保護(hù)柱、分析柱、檢測器依次連接成的離子色譜分離分析系統(tǒng)，構(gòu)成一維離子色譜分析裝置，其中進(jìn)樣閥上連接定量環(huán)、進(jìn)樣器、泵、廢液瓶和保護(hù)柱，其特征在于還包括至少一個切換閥，連接在進(jìn)樣閥和離子色譜分離分析系統(tǒng)之間，切換閥上連接色譜柱和/或定量環(huán)，色譜柱和定量環(huán)均連接一個泵，色譜柱和定量環(huán)均可通過切換閥切換而連接到相應(yīng)的離子色譜分離分析系統(tǒng)或下一維連接有色譜柱和/或定量環(huán)的切換閥，構(gòu)成多維離子色譜分析裝置。本實(shí)用新型的多維離子色譜分析裝置能夠?qū)?fù)雜樣品進(jìn)行快速、高效、精確的分離鑒定,消除了組分之間的相互干擾。
文檔編號G01N30/88GK203011902SQ20122063390
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者法蕓, 高峻, 楊海燕, 杜鵑, 鄭岳 申請人:中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所