（分析化学专业论文）月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究.pdf

广西大学硕士学位论文月桂酸毛细管胶柬电动色潜在农药和激素分析中应用的研究 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 摘要 毛细管胶束电动色谱( m e k c ) 做为毛细管电泳的一种分离模式，巧妙 地结合了电泳技术和色谱技术，弥补了毛细管区带电泳不能分离中性化合 物的缺点。以月桂酸作为表面活性剂的分离体系可为m e k c 提供较高的电 渗流和较低电导率，在分离过程中可采用更高的分离电压，实现快速分析。 同时以月桂酸做为表面活性剂对电喷雾电离源( e s i ) 的电离强度没有明显 的影响，能很好地解决m e k c 与质谱( m s ) 的兼容性问题。 本文综述了毛细管胶束电动色谱及其质谱联用技术的发展和应用，介绍 了毛细管胶束电动色谱的基本原理和特点，主要就使用月桂酸为m e k c 的 表面活性剂，在农药和激素分析中的应用进行如下几方面的研究： 1 结合固相萃取技术分别建立了月桂酸m e k c u v ，m e k c - m s 快速 分析农田水中莠去津等八种三嗪类农药的方法。m e k c - u v 方法可以在2 2 m i n 内测定八种三嗪类农药，分析速度明显快于现有的文献报道值；在 m e k c - m s 方法中，月桂酸的使用很好地避免了常用表面活性剂对e s i 电 离源的污染问题，各组分检出限为0 0 4 0 - , 0 1 0p g l 。对农田水样进行测定， 加标回收率在8 8 0 - 9 6 6 之间。 2 分别建立了月桂酸m e k c - u v ，m e k c - m s 同时测定七种氨基甲酸酯 类农药的新方法，并结合固相萃取技术成功地用于实际样品的分析。在 m e k c - m s 方法中，各组分检出限为o 0 8 0 - - - 0 1 8p g 几，样品加标回收率在 8 7 1 - 9 3 9 之间。该方法快速、简便、选择性好。试验证明月桂酸体系在 m e k c m s 联用中较好的普遍实用性。 3 以s d s 、月桂酸两者的混合胶束做为分离介质，将超声和固相萃取 技术结合用于样品处理中，建立一种同时分析九种性激素的新方法。此方 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 法将两种胶束混合使用很好的弥补了各自在分离上的缺陷，在1 3 5m i n 内 使同属环戊烷多氢菲母核，结构极为相似的九种性激素达到基线分离，这 在以前的文献中均需要加入胆酸盐或环糊精等昂贵试剂。在优化条件下各 组分检出限为0 2 0 2 7m m o l l ，样品加标回收率在8 5 0 0 o , 1 0 9 之间。对 炔诺酮片剂和鹿鞭提取液中的性激素进行测定，结果都令人满意。 4 分别选用农药和激素为被分析物，讨论了样品基质对各种在线富集 方法的影响，并对比各种在线富集法的优缺点，找出适合各种分析物在线 富集的富集模式，对一些试验现象进行了探讨，发现对于激素和农药反向 迁移胶束法( s r m d 是最优的富集法，尤其是对农药，富集倍数提高了近 两个数量级。 关键词：毛细管胶束电动色谱质谱月桂酸农药激素 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 s t u d yo n c e l l a re l e c t r o n e t i c c h r o m 随l t o g r a p h yf o r t h ed e t e r m i n a t i o n o fp e s t i c i d ea n dh o r m o n e s u s i n g l a u r i ca c i dm i c e l l a r m i c d l 盯e l e c t r o k i n e t i cc h r o m a t o g r a p h y ( m e k c ) h a sb e c o m eo n eo ft h em o s t i m p o r t a n tm o d e so fc a p i l l a r ye l e c t r o p h r e s i s s i n c ei ti ss u i t a b l ef o r t h es e p a r a t i o no fn e u t r a l 船 w e l la sc h a r g e dm o l e c u l e s l a u r i ca c i dm i c e l l a rb u f f e rs y s t e me x h i b i tm u c hr e d u c e d c o n d u c t i v i t ya n dh i g he l e c t r o o s m o t i cf l o wc o m p a r e dt ot r a d i t i o n a lm e k cb u f f e r s t h e r e d u c e dc o n d u c t i v i t ya l l o w e df o rt h ea p p l i c a t i o no fm u c hh i g h e re l e c t r i cf i e l d s ，r e s u l t i n gi n v e r yf a s ta n a l y s i st i m e s i np a r t i c u l a r ，t h ef a c tt h a tt h el a u r i ca c i dm i c e l l a rb u f f e rs y s t e m s d i s c u s s e dh e r ed on o tc o n t a m i n a t e do ft h ei o n i z a t i o ns o u r c e ，a n da l l o w sf o rm e k cc o u p l e w i t hm a s ss p e c t r o m e t r i c ( m s ) d e t e c t i o n i nt h i st h e s i s ，t h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n so fm e k ca n dm e k c - m sw e r e r e v i e w e d t h eb a s i cp r i n c i p l ea n dc h a x a c t e r i s t i co fm e k cw e r ei n t r o d u c e d t h ef o l l o w i n g a s p e c t sw e r ei n v e s t i g a t e db yu s i n gl a u r i ca c i ds u r f a c t a n t ： 1 m e k c - u va n dm e k c - m sm e t h o d sf o rr a p i dd e t e r m i n a t i o no fe i g h tt r i a z i n eh e r b i c i d e s w e r ed e v e l o p e db yu s i n gl a u r i ca c i db u f f e rs y s t e m , r e s p e c t i v e l y m e k c - u vm e t h o dc a n b a s e l i n es e p a r a t i o no fe i g h ti r i a z i n eh e r b i c i d e sw i t h i n2 2r a i n s ，t h i si so b v i o u s l yr a p i dt h a n o t h e rr e p o r t e dm e t h o d s t h ec o m p a t i b l eo fm e k ca n dm sw a sr e s o l v e ds u c c e s s f u l l ys i n c e t h ec o n t a m i n a t i o no ft h ei o n i z a t i o n $ o u l x 咒c a nb ea v o i d e db yu s i n gl a u r i ea c i da st h e s u r f a e t a l l t t h ed e t e c t i o nl i m i t , w i t hs o l i dp h a s ee x t r a e t i o n ( s p e ) ，v a r i e df x o m0 0 4 0t o0 1 0 p g l t h ea v e r a g er e c o v e r i e so fe i g h th e r b i c i d e sf r o mf a r mw a t e rr a n g e df r o m8 8 o t o 9 6 6 2 m e k c u va n dm e k c m sm e t h o d sf o rr a p i dd e t e r m i n a t i o no f s e v e nc a r b a m a t ep e s t i c e d e s i i i 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶柬电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 w a sd e v e l o p e db yu s i n gl a i l f i ca c i db u f f e rs y s t e m , r e s p e c t i v e l y t h ed e t e c t i o nl i m i to fe a c h a n a l y t e sv a r i e d 丘锄o 0 8t oo 1 8p g 几w i t hs p e t h ea v e r a g er e c o v e r i e so f8 e v f f nm l a l y t e s f i o mf a r mw a t e rr a n g e df i o m8 7 1 t o9 3 9 t h i sm e t h o di sr a p i d , s i m p l ea n ds e l e c t i v e t h e r e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h el a u r i ea c i db u f f e rs y s t e mh a v eag o o dp r a c t i c a b i l i t yf o rm e k c - m s 3 u s i n gs d s l a u r i ea c i dm i x e dm i c e l l e sa sp s e u d o - s t a t i o n a r yp h a s e s ，t h es e p a r a t i o na n d d e t e r m i n a t i o no f n i n es c 】【h o r m o n e si nn o r e t h i s t e r o n et a b l e t s 卿dp e n i se tt e s t i sc e r v im e t h o d w a sd e v e l o p e d t h em i x e dm i c e l l e ss u p p l yag a po fe a c ho t h e ra n da v o i du s ee x p e n s i v e r e a g e n ts u c ha sc h o l a t ea n dc y c l e d e x t r i nw h i c hu s e di no t h e rr e p o r t e dm e t h o d s u n d e rt h e o p t i m i z e dc o n d i t i o n s ，t h eb a s e l i n es e p a r a t i o no fn i n es e xh o r m o n e s ，w h i c hs t m c t u 托s a r e e x t r e m l ys i m i l a r , w f f i ea c h i e v e dw i t h i n1 3 5m i n s t h ed e t e c t i o nl i m i to f e a c ha n a l y t e sv a r i e d f i o m0 2 0t o2 7m m o l lw i t ht h eu l t r a s o n i c - s o f i dp h a s ee x t r a c t i o n t h ea v e r a g er e c o v e r i e so f n i n es e xh o r m o n e sr a n g e df r o m8 5 0 t o1 0 9 0 , 6f o ra l lw i t hr s d sb e l o w5 5 ( n 2 5 ) 4 f o u rp e s t i c e d ea n ds i xh o r m o n e sw e r es e l e c t e da st e s tc o m p o u n d sr e s p e c t i v e l y t h r e e o n - l i n ep r e c o n c e n t r a t i o ns 仃a t e g i e sw f f r ei n v e s t i g a t e d t h et h ei n f l u e n c e so ft h ec o n c e n t r a t i o n o fs a m p l em a t r i xo nt h es t a c k i n ge f f i c i e n c yo ft h e s ea n a l y t e si ns d sb u f f e rs y s t e mw f f t e d i s c u s s e d t h ec o n c e n t r a t i o ne n h a n c e m e n to f t h e s ea n a l y t e sw e r ei n v e s t i g a t e da n dc o n t r a s t e d t h er e s u l t sd e m o n s t r a t e ds t a c k i n gw i t hr e v e r s em i g r a t i o nm i c e l l e s ( s r m m ) i st h eb e s t p r e c o n c e n 舡a f i o ns t r a t e g i e sf o rp e s t i c e d ea n d h o r m o n e s k e yw o r d s ：m i c e l l a re l e c t r o k i n e t i cc h r o m a t o g r a p h y ；m a s ss p e c t r o m e t e r ；l a u r i ca c i d ； p e s t i c i d e ；h o r m o n e s i v 广西大学硕士学位论文 n 正：k c c e c z e c e c h p l c e s i a p c i m s u v s d s c t a b t t a b i b - c d s d c c m c t r i s v b o e o f p f 脏k c r m m s r m m n s m r e p s m s r w b g s 月桂酸墨塑笪堕塞皇垫鱼堂垄壅堕塑塑壅坌堑! 壁旦塑曼墨 常用缩略词及符号一览表 v 毛细管胶束电动色谱 毛细管电泳 毛细管区带电泳 填充毛细管电色谱 高效液相色谱法 电喷雾电离源 大气压化学电离源 质谱检测器 紫外检测器 十二烷基硫酸钠 十六烷基三甲基溴化铵 十四烷基三甲基溴化铵 b 环糊精 去氧胆酸钠 临界胶束浓度 三羟甲基氨基甲烷 电渗速度 电渗流 半填充毛细管胶束电动色谱 反相迁移胶束 反相迁移胶束堆积 普通堆积模型 电压极性切换实现 预先注a - - 段水柱的反向胶束迁移堆积法 背景缓冲溶液 广西大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有，本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文 的研究内容。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果，也不包含 本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人和集 体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名榭 学位论文使用授权说明 癖铜阳 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 口即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名专蝴 导师签名：臼5 e l 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶柬电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 第一章前言 从1 9 8 8 年第一台商品化毛细管电泳仪正式投放市场以来，毛细管电泳的方法和理论 得到了不断的发展和完善。由于毛细管电泳具有高灵敏度、高分辨率、简单、高效、经 济、清洁、易于自动化、一机多用和环境污染少等优点，因此，在短短几十年中，毛细 管电泳得到了很大的发展【n 。毛细管胶束电动色谱做为毛细管电泳的一种分离模式，巧 妙的结合了电泳技术和色谱技术，弥补了毛细管区带电泳不能分离中性化合物的缺点。 并且不少专家认为【2 】，m e k c 于不需要装备填充床或整体式柱那样的复杂程序，随着各 种新的快速灵敏方法的发展，加上各种新型聚合物假固定相的工艺进步，使m e k c 更加 简便经济，很有可能成为取代c e c 的模式。m e k c 已逐渐成为分析化学、生物化学、分 子生物学、药物化学、食品科学、环境科学、医学等领域最受瞩目的一种分离分析新技 术。 1 1 毛细管胶束电动色谱概论 1 1 1 毛细管胶束电动色谱的发展历史 毛细管电泳( c e ) 是以毛细管为分离通道，以高压电场为驱动力，依组分间淌度、分 子大小、等电点、分配行为等方面的差异而实现分离的一种液相分离技术。在6 0 年代， h i c n m 首先尝试了毛细管电泳技术；7 0 年代，等速电泳专家e v e r a c r t s 4 应用等速电泳 系统操作c z e ；m i k k c r s 卯、v i r t a n e n 【6 1 等对毛细管电泳也进行了研究，但由于未能处理好 焦耳热对细颈毛细管的影响，分离效果不佳。现在所说的毛细管电泳技术的最初工作是 由j o r g e n s 和l u k s 【删在1 9 8 1 年首先提出的，当时使用3 7 5p n l 内径的玻璃毛细管，采 用3 0k v 的高压，用荧光检测器作在线检测，使丹酰化氨基酸高效、快速分离，峰形对 称，达到4 0 0 ，0 0 0 块m 理论塔板数的高效率，并进一步研究了影响区带加宽的因素。 正是他们十分成功的实验和异常出色的理论工作，使高效毛细管电泳技术跨入了飞速发 展的黄金时期。1 9 8 3 年，h j e r t e n t l 川首次将聚丙烯酰胺凝胶装入内径为1 5 0 岬的玻璃毛细 管中，对多种蛋白质进行了分离，效果很好。1 9 8 4 年，t e r a b e 等【l i 】将超过临界胶束浓度 的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠( s d s ) 引入c e 缓冲液，形成由阴离子胶束构成的 假固定相，成功地分离了中性酚类化合物，提出了胶束毛细管电泳( m e k c ) 的概念。随 后他们使用甲醇作为不溶组分、苏丹作为全溶组分，考察了电流、电压、表面活性剂 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 浓度、温度等一系列实验条件对保留参数，容量因子和分配系数对溶质保留行为的影响， 并得出了分离度、有效塔板数、峰容量、迁移时间等分离指数【1 2 1 。在他们的研究论文中， t e r a b e 和其同事 1 1 。1 习强调了其基本分离过程的色谱属性，并从色谱理论中定义了各种参 数。他们的这些研究为分离度优化【1 3 】、方法发展【1 4 1 或从枷巳k c 数据对物化性质进行实验 测定【协1 6 1 奠定了基础。自此m e k c 技术开始不断发展、完善。目前已有许多方面得到了 研究和探索，f o l e y l l 3 】考察了m e k c 分离中性物质的能力并建立了最适宜分离度理论； h a y a s h i 等通过控制胶束浓度、电压、温度等因素对m e k c 的最佳分离条件进行了探索 1 1 7 1 9 ；嘲邮s 湖刚等对m e k c 的优化进行较为系统的研究，他认为m e k c 在柱效上优 于i - i p l c ，源于电渗流平面流型及胶束相的极小“微粒”，其理论塔板数可超过5 0 0 ，0 0 0 块，m 。在胶束相的研究方面也异常活跃：c o l e 和s e p a n i a k t 2 l 】应用胆酸盐作为胶束相，改 善了疏水化合物的分离情况和胶束在水一有机混合溶剂中的稳定性，并对某些化合物的 对映异构形式进行了辨别。 时至今日，c e 从最初的毛细管区带电泳( c z e ) ，发展到今天的包括m b k c ，微乳 液毛细管电动色谱( m e e k c ) ，毛细管等电聚焦( c 珏 f ) ，毛细管凝胶电泳( c g e ) ， 亲合毛细管电泳( a c e ) ，填充毛细管电色谱( c e c ) ，阵列毛细管电泳( c a e ) ，芯 片式毛细管电泳( c c e ) 等在内的多种形式。在这些分离模式中，c z e 和m e k c 应用 范围最为广泛。但是c z e 只能分离带电荷的物质，而不能分离中性物质。m e k c 是电泳 技术和色谱技术巧妙结合的新分离技术，m e k c 能同时分离中性物质和离子型物质。在 m e k c 中，向缓冲溶液中加入表面活性剂，当其浓度达到临界胶柬浓度( c m c ) 以上时 可形成胶束假固定相。表面活性剂含有极性的头端基团和非极性的尾端烷基基团，疏水 的非极性尾端朝向胶柬的中心，而亲水的极性头端朝向表面。分离时，混合物中的组分 则会在液相和胶束相之间发生分配，同时在电泳和电渗的作用下向检测端运动，各组分 依分配和淌度的差异得以分离，如图1 - 1 。由于存在着分配和电泳两种作用，中性组分和 带电组分都可得到分离。这是毛细管电泳历史上一次划时代的变革，它的出现将毛细管 电泳的分离范围从只能分离离子型化合物变成不仅可分离离子型化合物，而且也能分离 中性化合物，从而大大扩展了毛细管电泳的应用范围。 2 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶柬电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 罐擎；| 。 图1 1 以阴离子胶束为例毛细管胶束电动色谱分离原理图 f i g 1 一ls c h e m a t i cd i a g r a mo f v a r i o u sv e l o c i t yc o m p o n e n t si n m e k c 注：v e o ，电渗流( e l e c t r o o s m o t i c f l o w ) ；v e p ，m c ，胶束电泳速率( m i c e l l a r e l e c n o p h o r e t i c v e l o c i t y ) ； v m c ，胶柬迁移速率( m i l l a rn l i 鲫i v c l 喇t y ) ；，不同的被分析物( d 缅撇i t a n a l y t e m o l e c u l e s ) 1 1 2 毛细管胶束电动色谱的基本原理及分离参数 m e k c 分离主要是依赖分析物在分离载体和周围水相( 流动相) 间的分配。分离载 体也叫做假固定相，是一个电泳意义上的迁移物质( 比如微乳液滴、离子型或非离子型 胶束、树枝状聚合物或胶束聚合物) ，它与溶质发生相互作用并使其得到分离，同时它 自己的迁移速率事实上不受这种相互作用的影响。这种性质( 迁移速率最终不受与溶解 的溶质的相互作用的影响) 定义了假固定相和简单的络合生成试剂间的区别，后者用于 毛细管电泳中修饰有效电泳淌度。m e k c 中，中性物质根据其自身的疏水性，在假固定 相和流动相之间进行分配，以电渗流速率或以假固定相速率流出。但是，非常亲水的中 性物质如甲醇不参与分配，而以与流动相同样的迁移速率流出，另外，非常疏水的中性 物质，几乎一直完全存在于假固定相中，与胶束一样较晚流出，所有其它物质则在迁移 时间窗口范围内流出。同样，在色谱中，一个溶质区带的表观速率也是两种速率大小的 矢量和( 流动相速率和固定相“速率”) ，其原因是溶质在该两相间的分配，分配系数 不同的中性物质可以得到分离。因此，m e k c 分离可用色谱术语来描述。m e k c 的特性 之一是不存在固定相，所以溶质区带进入假固定相时，便开始迁移( 朝着检测器方向或 反方向) 。流动相( 周围介质) 速率与假固定相表观速率的比率对分离体系的分离度和 峰容量有很大的影响。过去人们一般认为，在毛细管的传统模式中，c e c 是综合了液 广西大学硕士学位论文 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析申应用的研究 相色谱和毛细管电泳各种优点的模式，因而前景最为广阔。但现在不少专家认为 2 m e k c 由于没有装备填充床或整体式柱那样的复杂程序，尤其是各种新的快速灵敏方法的发 展，加上各种新型聚合物假固定相的工艺进步，使m e k c 更加简便经济，很有可能成为 取代c e c 的模式。 塔板高度和分离度是评价m e k c 分离的主要指数，1 h a b e 田】研究指出，在柱外效应 最小的情况下，下列五种因素对塔板高度有贡献：纵向扩散、动力学过程、水相中胶束 间扩散、温度梯度效应、胶束电泳分散性。纵向扩散的贡献随电渗速度v 减小而明显 地增大，其余四种贡献随电渗速度增大而增大。实验表明，电渗流v 小时，如小于l m m s ，纵向扩散是谱带展宽的主要原因。施以高电压时，动力学效应和微粒不均匀性是 谱带展宽的主要原因。s e p a n i a k 咖的研究也表明：低电压时，纵向扩散起主要作用。在 m e k c 中，为了进行迅速分离，就要加大电场强度。d a v i s 2 5 等发现当电场强度在7 2 0 k v 之间时，塔板高度随电场强度增大而增大，电场强度成了影响板高的重要原因。为 此，可降低电场强度以降低板高，然而色谱峰容量也随着降低，故一般不使用这个方法 而采用细径毛细管，以减少径向温度梯度，减少组分平均运动速度差别引起的板高降低。 在m e k c 中当胶束的迁移时间k 。为无穷大即胶束为固定不动时，胶束就成为真正 的固定相，其分离度与色谱分离度表达式相同【2 6 】。提高分离度的方法主要有：1 、提高分 离效率，除了像c z e 中那样正确选择分离操作条件使分离效率高外，还可调高电渗流 速( 大于1r a m s ) 和降低柱容量因子( 如小于5 ) ，以便减小m e k c 中的纵向扩散引 起的峰展宽，提高分离效率。2 、增大分离因子，m e k c 中影响分离因子的因素主要是溶 质在假固定相和背景电解质水相间的分配系数。所以更换表面活性剂的类型，改变体系 的组成、温度和p h 值，都可以改变溶质在假固定相和背景电解质水相间的分配系数， 从而改变分离因子。3 、改变柱容量因子，容量因子大小反映了溶质和胶束间的作用强弱。 容量因子大说明溶质和胶柬间的作用强，溶质在柱中停留时间长，溶质在两相间分配次 数多，有利于分离。但是，分离度和容量因子间并没有线性关系，不是容量因子越大， 分离度越高。就分离度而言，最佳容量因子的大小可以用体系的迁移时间窗口求得。4 、 扩大体系迁移时间窗口，迁移时间窗口是指m e k c 中完全溶于背景电解质水相的中性溶 质的迁移时间和完全溶于胶束相中的中性溶质迁移时间之间的时间间隔，时间间隔越 大，迁移时间窗口越大。扩大体系的迁移时间窗口，可以增加峰容量，提高分离度。 4 堕盔兰堡主兰垡丝苎 旦堡墼量塑笪鉴壅皇垫鱼堂垄查堑塑茎茎坌堑! 皇旦塑塑塞 m e i 【c 体系的迁移时间窗1 3 主要由体系的电渗流和胶束的迁移速度决定。因此可通过改 变体系的温度、改变表面活性剂种类和在体系中加入添加剂等来扩大迁移时间窗口。 在m e k c 分离过程中表面活性剂、有机溶剂、分离柱及溶质的性质等都影响着分 离的效果。表面活性剂浓度对柱效影响很大，特别是当胶柬浓度低时，增大胶束浓度可 使胶束之间的距离缩小，改善流动相的传质阻力，提高柱效。保持足够的表面活性剂浓 度可以减少胶柬相分散引起的谱带展宽，但当表面活性剂浓度太高时，电流较大，因热 逸散问题，会使柱效降低。此外，改变胶束的浓度，可调节容量因子k 值，得到最佳的 分离度。 在流动相中加入有机溶剂，除能使1 0 变小之外，还能改变表面活性剂的聚集数目、 胶束的大小和电渗流流速。如加入甲醇、异丙醇等醇类有机溶剂可使分析时间增长，甚 至引起柱效降低，电渗流的减小，此时介电常数变小，这种情况下可通过增大电压予以 补偿，也可加入大分子非离子表面活性剂来补偿电渗速度v e o 的减少。 调节电渗流速可以加宽迁移时间窗口，电渗流的大小取决于毛细管壁与液体界面上 z e t a 电位，电渗流速与z e t a 电位成正比，而z e t a 电位又取决于固体表面的性质和液体中 的离子性质。聚四氟乙烯管的z e t a 电位比熔融硅管低，但这种管材散热不良，管与检测 器接1 3 能使谱带展宽。在流动相中增大氢离子浓度也可使柱表面去活化，使z a t e 电位降 低。此外，毛细管内径也是影响分离效果的一个因素，毛细管内径越小，管壁的散热面 积越大，管内的温度梯度越小，使焦耳热引起的峰加宽小，这也正是使用细内径柱的毛 细管电泳比传统电泳效率高得多的重要原因。 溶质的电荷质量比、疏水性和胶束表面的电荷作用等多种因素影响着它的分离。 杨春等口刀撰文阐述了在胶束毛细管电动色谱中，如何通过增大系统的分离因子、降低 k 值、调节容量因子以及表面活性剂的种类和浓度等途径使得分离度和分析时间得到 优化。 1 1 3 毛细管胶束电动色谱的特点 广西大学硕士学位论文 璺堡堕墨塑笪壁塞皇垫鱼堂垄查垫塑塑墨坌塑! 壁旦堕堕 4 图1 - 2 毛细管电泳仪示意图 f i g1 - 2 d i a g r a mo f c a p i l l a r ye l 咖l a h r e s i s 气相色谱法( g c ) 、高效液相色谱法( 肿l c ) 和c e 是色谱分析法中常用的分析方 法。0 c 具有柱效高、重现性好等优点，但只能用于易挥发、热稳定性好的物质的分析。 在分析热不稳定、强极性和难挥发农药时往往需要结合衍生( 硅烷化、烷基化、酰基化 或甲基化) 等繁琐的前处理过程，操作复杂费时。h p l c 法可以用于大部分有机物质的 分析，特别适用于对极性强不易挥发、热不稳定性物质的分析检测。但操作过程中需耗 费大量有机溶剂，运行成本高，且易对实验人员的健康造成损害。m e k c 作为c e 的一 种模式秉承了c e 的优点：( 1 ) 仪器简单，操作简便。一个高压电源、两个电极、两个 缓冲液贮液瓶、一根毛细管和一个检测器便组成现代的电泳仪如图1 2 。( 2 ) 应用范围 广。从无机小分子到生物大分子，从带电物质到中性物质都可以分离分析。( 3 ) 基本 不存在柱污染的问题。c e 所采用的毛细管柱易于全面清洗，只需进行简单的样品前处 理或不需进行样品前处理。( 4 ) 分析速度快、分离效率高。( 5 ) 实验成本低，消耗少。 分离多在水介质中进行，消耗的大多为价格低廉的无机盐类，进样量在纳升级或纳克级。 ( 6 ) 可操作条件多，开发分析方法容易。只需改变毛细管的内部结构或更换内溶液的 种类、浓度、酸度、添加剂，就可以实现多种分离模式，也易于实现在线富集等多种操 作。但m e k c 中一般使用能形成胶束的阴离子和阳离子型表面活性剂，对这些表面活 性剂的一个基本要求，是需要它们能够自组合形成胶束，这一点己经成为胶束m e k c 的一个主要局限。m e k c 对于分离极性很强或疏水性很强的组份组成的混合物还不尽人 意，尤其是假固定相的选择还存在一定的限制，首先，表面活性剂的应用范围受到其溶 6 广西大学硕士学位论文月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 解度和临界胶束浓度的限制；其次，表面活性剂的类型对m e k c 的选择性影响很大， 因不同的表面活性剂系统产生不同的相互作用，而使胶柬有不同的溶解度，同时也使它 们有不同的聚合物与形状，因而影响其选择性。此外，m e k c 还有一些局限：迁移时间 窗口小、立体选择性差、难以与质谱检测匹配、难以用较大量的有机溶剂进行深度修饰， 原因是会影响胶柬的稳定性和分离的重现性等。并且在实际应用中，由于常规的紫外检 测方法检测光程短，细内径毛细管进样量少的原因，其检测灵敏度较低和重现性不够理 想，使其在很多领域的使用至今仍不普及，尤其是对痕量物质的测定。m e k c 的这些不 足使得开发新型的假固定相【2 】、解决m e k c 与高灵敏检测器的兼容问题、研究高效富集 方法成为人们越来越迫切的需要。 1 2 毛细管胶束电动色谱与质谱联用 检测方法和检测仪器研究一直都是c e 研究中的活跃领域。由于c e 采用微体积进 样，所以c e 要实现广泛应用与深入发展面l 拘主要挑战是高灵敏度与多模式检测器的 发展。c e 检测方法有光吸收法、电化学法、电导法及质谱法等，其中紫外一可见吸收检 测方法己趋成熟是最普遍的检测手段。但因其光路短，灵敏度低的问题一直难以解决。 为了应适当延长吸收光程，设计各种特殊类型的检测池，如泡型池【2 3 】、z 型池【2 9 】、多次 反射检测池【3 川和矩形毛细管检测池【3 1 3 3 1 ，但同时会产生光路调整困难、制作困难、背景 吸收较大、分离效率和分离度下降等问题。激光诱导荧光( l i f ) 检测是所有检测方法 中灵敏度最高的方法，最低检测量可以达到1 0 2 1t o o l ，能达到单个分子检测水平，因为 传统的胶束对激光束非常透明，因而进入胶束内的分析物分子可以获得较高的荧光产率 阳。该检测技术对有本底荧光的分子是最理想的。不过，大多数分析物没有本底荧光， 因而需要用合适的标记物进行衍生。此外以上几种方法都存在定性不可靠的问题。 m s 检测器灵敏度高，专属性强，能够提供分子结构信息，是一种非常理想的检测 方法。c e 的高效分离与m s 的高鉴定能力相结合，可以实现对只有几纳升样品进行分 子结构和分子量的测定，是对微量样品进行分离分析的强有力工具。c e 与m s 联用技 术在提高方法灵敏度的同时还可以提供分析物的结构特征，可以克服在分析组成成份较 为复杂的样品时只靠毛细管电泳色谱峰迁移时间进行定性时可靠性不高的问题1 3 ”。 c e - m s 联用技术越来越受到人们的关注。但在实验中，因为m e k c 的不易离子化 的表面活性剂对质谱电喷雾电离源( e s d “s ) 的影响，一直阻碍着m e k c 与e s i m s 的 联用。相对高浓度的表面活性剂导致了电喷雾的效率严重降低，和污染离子源1 3 ”。为 7 广西大学硕士学位论文 ， 月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 了克服这个负面影响，文献报道了几种方法l ；g - 6 5 】。 ( 一) 不让表面活性剂进入e s i m s 的方法： 1 耦合毛细管h e a r t c u t t i n g 技术l a m o r e e 3 8 j 等用电压转换装置和缓冲溶液更新与 毛细管连接，用第二个和质谱相连的毛细管区带电泳切断m e k c 毛细管中的样品带。 但这种方法在分离效率和分离度上都低于m e k c u v 3 9 1 ，并且分析物谱带展宽，这是因 为分析物在传递和通过两毛细管的连接处发生扩散造成的阳。 2 半透膜法f o l c y 和m 越u c c i 【4 1 1 使用一种半透明膜，只允许小分子量样品进入 质谱而分子量较大的表面活性剂被保留在毛细管中。 3 半填充法n e l s o n 3 6 4 2 1 提出半填充m e k c ( p f m e k c ) ，并成功的应用与e s i m s 。 p f m e k c 先用胶束溶液填充小部分毛细管，分析物先进入胶束带，在那里实现分离，然 后进入没有胶束的电泳带，随后进入质谱，而此时胶束还保留在毛细管中，这种方法操 作简单，非挥发添加剂不会干扰电喷雾过程，使它有较长时间的操作稳定性从而得到了 广泛的应用。a m u n d s e n 等【4 3 悃p f m e k c 与e s i m s 联用分析了合成代谢的类固醇。s u o m i 等m 用p f m e k c 与e s i m s 联用分析了1 1 种配糖。i 脱等【4 5 j 用p f m e k c 与e s i m s 联用分析 了4 种三嗪类农药。m o l i n a t 垢l 等用此法分析了氨基甲酸酯类农药。m e n z i n g c r l 4 7 1 用此法和 非水电泳分析了农用化学品。k o e z u k a 4 s 等将此法应用于缩氨酸的分离效果较好， m u i j s e l a a r t 4 9 】指出p f m e k c 效率比传统的m e k c 低，这是由于两个区带( 没有胶束背景的 电泳带和胶束电泳带) 的电场强度不同产生部分层流而造成区带展宽。 4 选用易于在毛细管中吸附的表面活性剂因海美溴铵能在毛细管中形成牢固的 吸附层，不易被缓冲液冲掉，1 馓b e 【5 0 l 等提出用海美溴铵代替传统的表面活性剂的方法。 本实验室1 5 l 】曾用此方法分离测定了糖蜜酒精废液中的七种有机酸。 5 反相迁移胶束( r m m )通过将e o f 调到低于胶束淌度的数值来阻止表面活 性剂进入质谱中。该技术不仅通过控制电解质的p h 低于5 以下【4 5 】成功地在熔融毛细管 上使用，而且也成功地在e o f 可控且不受p h 影响【驰】的涂层毛细管上完成。 ( 二) 让表面活性剂进入e s i m s 的方法： 1 高分子量表面活性剂法高分子量表面活性剂代替传统的表面活性剂以消除巨 大的背景信号【5 2 】，因为它们在普通的m s 条件下不电离，所以只是在很高质量的范围内 产生噪音而对普通分析物的检测不产生干扰。o z a k i k 3 1 等用丁基丙稀酸酯一丁基异丁烯酸 8 广西大学硕士学位论文月桂酸毛细管胶束电动色谱在农药和激素分析中应用的研究 酯一甲基丙烯酸聚合钠盐( b b m a ) 表面活性剂，它的分子量约4 0 ，0 0 0 ，临界胶柬浓度 近于零酬，能在很低的表面浓度下形成胶束，从而避免了低分子量背景干扰。但这种方 法的分离效率没有m e k c - u v 的高，这可能是因为毛细管洗提液和鞘液在毛细管端混合 造成的鲫，并且随着b b m a 的浓度增加，被分析物的电离强度降低。 2 易挥发表面活性剂法i s h i h a m a 等【明用p c r f l u o r o o c t a n o i e 酸( f f o a ) 和 p c r f l u o r o o c t a n e s u l f o n i c 酸( p f o s a ) 代替传统的表面活性剂，随后p c t c r s s o n 5 6 q 也研究了 p f o a 酸和氨水体系对m e k c - m s 联用的影响。这种表面活性剂具有较低的表面能量， 分子间作用力较低因此易于挥发，减少胶束对e s i 电离源的影响。 此外，对其它表面活性剂的研究也较活跃，如使用只轻微离子化的荧光表面活性剂 【5 司，和新型聚合物表面活性剂的研究也屡见报道【5 嗍。 3 新的接口技术s o m s e n 等d g 用三维e s i 接口，把包含s d s 的非挥发缓冲溶液 直接引入质谱，分析了美贝准林药和六种相关的化合物。t a l 【a d a 【6 3 删用电喷雾化学电离 接口用m e k c 分离了有机胺，他们证明使用化学电离源( a p c i ) 时磷酸盐和s d s 表面 活性剂不会产生像e s i 源那么大的干扰，但这种方法的灵敏度较低。此外r o c l o f 6 5 1 讨论 了大气压光致电离源a t m o s p h e r i cp r e s s u r ep h o t o i o n i z a t i o n ( a p p i ) 代替e s i 电离源，实现 了与m s 的联用。 在这些方法中，耦合毛细管h e a r t c u t t i n g 技术，半透膜法和采用新的接口技术需要对 仪器加以改造，使用并不普及；选用易于在毛细管中吸附的表面活性剂时，对表面活性 剂在毛细管壁上的吸附与洗脱的控制较困难；高分子量表面活性剂法存在灵敏度较低且 电喷雾稳定性差的问题；半填充法分离度好但电喷雾稳定性较差，并且在运行中虽然胶 束理论上到不了e s i 接口，但表面活性剂单体可能进至i j m s 4 9 | ，对质谱产生负面影响；反 相迁移胶束法由于在低p