在不增加样品浓度的情况下,如何提高灵敏度?
来源/作者:中国标准物质网  日期:2015-3-16 17:15:22

(1)提出问题

灵敏度是指一定量的组分通过检测器时所产生电信号(电压:mV,电流:mA)的大小。提高仪器灵敏度是分析化学的一个永恒话题。就GC分析来说,仪器制造者和分析工作者总是设法制造高灵敏度仪器和开发高灵敏度方法。正是这种需求促进了仪器的发展,而仪器的发展又使法规制造者提出更高的检测灵敏度要求,这种互动是循环往复的。那么在不增加样品浓度的情况下,如何提高灵敏度?

(2)分析原因

导致灵敏度降低的原因,可能有:采用了分流进样,样品未完全进入色谱柱;仪器受到污染,尤其是进样口和色谱柱,导致系统噪声升高,掩盖了化合物的响应;化合物在进样口容易被活性位点吸附,存在基质效应;所选用的检测器本身灵敏度降低。

(3)解决方案

提高检测灵敏度有以下几种方法。

①采用不分流进样所谓不分流进样,是指在进样时关闭分流气路的电磁阀,使样品全部进入色谱柱。这样既能提高灵敏度,又能消除分流歧视。不分流进样灵敏度明显高于分流进样,但背景信号也会抬高。通常用于环境分析(如水和大气中痕量污染物的监测)、食品中的农药残留检测,以及临床和药物分析等。

②选用特异性、高灵敏度的检测器这也是色谱工作者提高灵敏度的常用方法。如分析含卤素化合物时采用ECD,分析含氮、磷化合物时采用NPD,分析含硫、磷化合物时采用PFPD,当然还可选用质谱检测器(MSD)等较高灵敏度的通用型检测器。

③维护仪器、降低系统噪声仪器系统噪声通常来自两个方面:一是仪器本身,如检测器噪声、电路噪声、固定相流失等;二是样品基质,如进样液中含有很多杂质,抬高背景噪声,并可能导致进样口、色谱柱系统污染。前者可以通过采用选择性检测器、低流失色谱柱来实现抑制;后者则需要对样品净化,如采用固相萃取(SPE)或其他方式消除样品基质干扰,以及及时更换衬管、清洗系统等。

④进样口使用脱活衬管衬管上的活性位点可能会吸附待测成分,造成色谱峰拖尾并降低灵敏度和影响再现性。在不分流进样或分析稍有极性的化合物时,使用高惰性、低流失、热稳定性好的脱活衬管,往往能显著提高以往分析中难以解决的、活性物质的灵敏度,适用于复杂基质和活性物质分析。

⑤使用无污染、低固定液流失的色谱柱色谱柱使用时间长后,固定液流失严重,导致暴露的载体对样品的吸附,随着色谱柱使用时间的延长,固定液的不断流失,这部分载体会越来越多,因其活性点的存在,就会引起在分析过程中被分析的组分直接与载体表面接触产生吸附作用,同时固定相流失会抬高色谱基线,从而导致灵敏度降低。

⑥采用基质配制标准溶液,提高灵敏度在GC分析时,经常会遇到基质效应,严重影响结果准确度和精密度。如分子量较小的有机磷农药更容易受到基质的影响,表现为基质增强效应,由于基质的存在,掩盖了进样口衬管、色谱柱上活性位点,减少了活性位点与待测物质接触的机会,从而使待测物质信号增强。因此应尽可能地用与样品溶液中组分相同的基质提取液作为化合物的稀释液,从而提高待测化合物的灵敏度。

(4)案例分析

分析乙酰甲胺磷等强极性农药时,其热稳定性较差,且易被衬管内壁、色谱柱头的活性点吸附,用纯溶剂配制标准溶液进样,响应较低、灵敏度差,如果采用基质配制标准溶液或用惰性衬管,都将大大提高灵敏度。如用丙酮配制0.5μg/mL乙酰甲胺磷溶液进样,峰面积为384.1。

采用黄瓜提取液配制同样浓度标液进样,峰面积为3681.1,比用丙酮溶剂时峰面积大了近10倍。

将普通衬管更换成脱活后的惰性衬管,再进样丙酮配制的乙酰甲胺磷标准溶液,峰面积为9074.2,比玻璃衬管大了约30倍,可见衬管活性点的吸附有多强。更换高惰性、低流失、热稳定性好的衬管可减少对乙酰甲胺磷的吸附,从而提高方法灵敏度。