专利名称：用于试样制备和分析杀虫剂的hilic色谱柱组件和spe-积聚组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于试样制备和借助于色谱法分析试样中的杀虫剂的组件。杀虫剂被用来保护植物免受有害物的影响。因为杀虫剂可以作为残留物到达食物链中，所以确定了法律上的极限值，通过分析(Analyse)来控制对这种极限值的遵守。对于带有不同的试样基质(Probenmatrix)的不同的试样进行杀虫剂的分析。因此分析的目标在于，尽可能良好地从基质中分离并且紧接着分析试样中的杀虫剂。除了达到高的正确性之外，研发的任务是使试样准备和试样分析自动化并且使工作量和对用于分析的化学物质的消耗保持较小。
背景技术：
2003年五月在法国普罗旺斯地区艾克斯(Aix en Provence)举行的研讨会上的公告中由M.Anastassiades、E.Scherbaum以及D.Bertsch发表的公开物“简单且快速多残余物方法的有效性及其在常规杀虫剂分析中的实施(Validation of a Simple andRapid Multiresidue Method(QuEChERS) and its Implementation in Routine PesticideAnalysis) ”公开了简化的方法以用于试样准备，该试样准备为借助于GC-MSD或者LC-MS对杀虫剂进行的仪器分析所用。该方法通过较简单的步骤来代替不同的步骤。在此添加不同的化学物质(如MgS04、NaCl以及乙腈)并且为了试样制备执行不同的制备步骤，如摇晃或者离心。以概念“S19”所知的、用于测定在啄木鸟的食物中的农药残留物的模块化的多重方法(Multimethode)基本上包括提取和分配、凝胶渗透色谱分析(GPC)、在小的硅胶柱处的色谱分析以及紧接着利用不同的检测器进行的气体色谱的测定。在根据Aider的ChemElut方法中，均勻的试样在调整一致的(einheitlich)含水量之后利用甲醇来提取并且紧接着经离心的提取物通过在硅藻土处的液-液-分配提纯。由此可使待分析的杀虫剂与起干扰作用的基质成分分开。用于洗脱(Elution)所需要的相对大量的二氯甲烷被最终限制并且残留物被吸收在适合于测量的溶剂(主要是甲烷)中。在所有的已知方法中通过模仿通常手动执行的方法步骤来实现自动化。在此试样的提取利用不同的溶剂来实现。提取物的提纯和测量在实验室中需要多种不同的步骤(液一液分配、SPE、GPC......)。为了简化成本过高的试样准备存在功能强的检测器供使用。依据上面提及的现有技术来实现自动化。在所有的已知方法中不利的是高的工作量和高的材料消耗。在一些方法中，结果的正确性和可分析的杀虫剂的数量受到限制。

发明内容
本发明的任务在于，使试样制备更经济并且降低工作量和材料消耗。根据本发明该任务利用这样的组件来解决，其包括:
(a)亲水液体相互作用色谱法(HILIC)—色谱柱以及用于基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂(Laufmittel)的第一泵；
(b)固相提取(SPE)-积聚组件(Anreicherungsanordnung)；
(C)第二色谱柱以及用于基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂的第二泵；
(d)检测器；以及
(e)用于控制试样流和基质流的阀组件，该阀组件这样构造，即使得在阀组件的第一切换位置中可将试样流从HILIC-色谱柱引导至SPE-积聚组件并且在第二切换位置中可将积聚在SPE-积聚组件中的试样在相反的方向上从SPE-积聚组件通过第二色谱柱弓I导至检测器。在此在本发明的有利的设计方案中在阀组件的第一切换状态中利用第二泵在相反的方向上将基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂泵送通过第二色谱柱并且紧接着将该洗脱剂引出。根据本发明的组件允许试样准备和分析的完全的自动化。未处理的提取物被直接提纯(即从起干扰作用的基质中脱离)和分析。在该任务之前试样的提取利用含水少并且/或者非极性的溶剂来实现。为此乙腈(ACN)特别好地适合。体积百分比为95%的ACN与体积百分比为5%的水的混合比已经表明为特别有利。提取物可直接应用于测量。提取物的纯化以色谱法在HILIC-色谱柱处进行并且自动进行。HILIC-柱的应用因此特别有利，因为在该处可以从起干扰作用的基质成分中很好地分离杀虫剂。杀虫剂比基质更早地洗脱并且被捕获在SPE-积聚组件中。基质停留在HILIC-色谱柱中并且可以稍后被洗脱。已认识到，不同于到目前为止的自动化尝试在这里将不模仿现存的方法，而是应用带有新组件的新方法。不进行液一液分配，而是使用HILIC-色谱柱。在第二步骤中在第二分析的色谱柱中分析杀虫剂期间可清洗HILIC-色谱柱。优选地，第二分析的色谱柱作为反相(RP)-色谱柱来操作。令人吃惊地已经表明，HILIC-色谱柱与RP-色谱柱的结合作为杀虫剂-多重方法得出尤其可再现的带有良好的检测极限和灵敏性的结果。根据本发明的组件允许在没有手动试样准备的情况下获取已知的传统的方法的有效成分谱。在SPE-积聚组件中的积聚具有另外的优点，即可以实现高的注射体积。由此可继续提高检测极限和灵敏性。在第二切换状态中以回洗方法利用开始的梯度将经积聚的成分转移到第二分析柱上。同时将基质从HILIC-色谱柱上洗脱并且柱被调节成用于下次的分析。不使用“一次性用品”来用于提纯。这爱护了环境并且使得方法和组件特别经济。本发明的一种优选的设计方案在分析开始时应用至少体积百分比为90%的水作为含水多并且/或者极性的洗脱剂。此外含水多并且/或者极性的洗脱剂可含有体积百分比为3%至7%、优选体积百分比为5%的乙腈并且/或者MeOH。利用该洗脱剂以回洗方法将经积聚的杀虫剂从SPE-积聚组件引导至第二分析的色谱柱。第二色谱柱可以是高效液相(HPLC) —柱。但也可使用气体色谱(GC)-柱。然后在SPE-积聚组件中离线进行洗脱。然后在GC-柱中分析洗脱物。换句话说:HILIC-色谱柱和SPE-积聚组件用作用于GC-柱的试样准备。在该应用中来自SPE-积聚组件的经积聚的试样利用洗脱剂(例如乙酸乙酯(Essigester)并且/或者丙酮)冲洗到容器中并且然后利用GC-柱来分析。在本发明的一特别有利的设计方案中，试样流的一部分(其在第一切换状态中在所选择的积聚时间期间流动通过SPE-积聚组件)被直接引导至检测器。这尤其是不能积聚的极性杀虫剂。它们被直接引导至检测器并且在该处被测量。同时使基质分开。质谱仪尤其适合作为检测器。可以以以下的方法步骤来特别有利地操作所说明的组件:
(a)利用基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂将溶解在基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂中的试样交付给HILIC-色谱柱；
(b)在SPE-积聚组件中积聚包含在试样中的杀虫剂的至少大部分；
(c)在所选择的积聚持续时间后通过转换阀组件利用基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂将带有杀虫剂的积聚在SPE-积聚组件中的试样部分在相反的方向上从SPE-积聚组件引导通过第二色谱柱；以及
(d)检测在第二色谱柱中分离的试样组成部分。试样流的一部分(其在所选择的积聚时间期间流动通过SPE-积聚组件)在此被优选地直接检测。该方法在以下情况下为特别有利的，即在第二切换状态中HILIC-色谱柱在分析时间的一部分期间利用在质谱仪处的泵再生并且在剩下的分析时间期间借助于该柱来生成用于气体色谱分析的杀虫剂试样部分。这导致在LC-MS-分析学期间可立即发生用于GC-分析学的试样准备。本发明的设计方案是从属权利要求的对象。下面参考附图详细阐述实施例。


图1为用于试样准备并且分析杀虫剂的组件在第一切换位置中的的示意图。图2显示了图1的组件处于第二切换位置中。
具体实施例方式图1和图2显示了用于自动分析在试样中的杀虫剂的组件，其通常用10来表示。组件包括梯度泵(Gradientenpumpe) 12,其在开始时将洗脱剂(其由体积百分比为5%的水和体积百分比为95%的ACN组成)泵送至在炉子16中的HILIC-色谱柱14。组件包括另一梯度泵18，其将在开始时由体积百分比为5%的ACN并且/或者MeOH和体积百分比为95%的水组成的洗脱剂泵送至阀20。在图1中显示的切换状态中，HILIC-色谱柱14的出口通过阀20与SPE-积聚组件22相连接。SPE-积聚组件在当前的实施例中是短的C8柱。通过在SPE-积聚柱(未示出)前混入水来提高洗脱物的极性，从而可以积聚杀虫剂。SPE-积聚组件的出口通过在炉子26中的另一阀24导引至LC-MS-检测器32的试样室。在炉子26中布置有RP-HPLC-柱(C18-柱)28。在图1中显示的切换状态中将来自泵18的洗脱剂流通过阀24导引至HPLC-柱28。HPLC-柱28的出口通过阀20与废物处理装置30相连接。图2显示了与在图1中的同样的组件。然而此处阀20和24切换到另一状态。洗脱剂利用梯度泵12通过HILIC-柱14经由阀20引导至废物处理装置30。在此清洗HILIC-柱并且因此为下次分析做准备。含水多的洗脱剂利用梯度泵18通过阀24引导至SPE-积聚组件22。在该处洗脱剂在与在图1中相反的方向上流过SPE-积聚组件22至阀20。这样切换阀20，即使得带有杀虫剂的试样通过阀20流到HPLC-柱28中以用于分析。HPLC-柱28的出口通过阀24与LC-MS-检测器32相连接。组件如下来工作:
方法以注入5μ I的未提纯的提取物溶液开始。在阀20和24的第一阀位置中将带有待分析的杀虫剂的溶解在体积比为95:5的ACN和水中的试样(未处理的提取物)由泵12引导通过HILIC-色谱柱14。在该处将不相关的起干扰作用的基质中的大部分与杀虫剂分离。基质主要停留在HILIC-色谱柱14中。在此大部分杀虫剂非常早地在大约I至4分钟之后洗脱。基质的大部分在该时刻仍然在HILIC柱上。剩余的试样部分流至SPE-积聚组件22。大部分的杀虫剂在该处积聚。杀虫剂的一小部分尤其小分子的极性杀虫剂未停留在SPE-积聚组件22中，而是在该积聚时期(图1)期间穿过SPE-积聚组件22直接流到检测器32。因此它们已经在该阀位置中被检测。在大约4分钟之后基质以充分的程度在HILIC中与待分析的杀虫剂分离。然后切换阀20和24，从而出现在图2中所示的情况。在该切换位置中利用由体积百分比为95%的水和体积百分比为5%的ACN组成的含水多的洗脱剂使积聚在SPE-积聚组件中的杀虫剂在相反的方向上从SPE-积聚组件22被引导至HPLC-柱28。梯度泵2以逆流原理将SPE-积聚组件中的成分洗脱到分析的HPLC-柱上。在该处将分离出基本上与基质脱离的杀虫剂并且利用检测器32来检测该杀虫剂。这通过梯度(其应用于HPLC-柱28上进行的分离)来实现。以高的含水量开始，将通过提升甲醇并且/或者ACN含量来缓慢提高洗脱力。同时HILIC 一色谱柱14利用梯度泵12再生或清洗。在未示出的备选实施例中进行GC-分析，而不是将与基质分离的试样引导至HPLC-柱。在此试样从SPE-积聚组件首先冲洗到隔开的容器中。然后可以以已知的方式借助于气体色谱法来分析如此所准备的试样。
权利要求
1.一种用于试样制备和分析在试样中的杀虫剂的组件(10)，包括: (a)HILIC-色谱柱(14)以及用于基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂的第一泵(12)； (b)SPE-积聚组件(22)； (c)第二色谱柱(28)以及用于基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂的第二泵(18)； (d)检测器(32);以及 (e)用于控制试样流和基质流的阀组件(20，24)，该阀组件这样构造，即使得在所述阀组件的第一切换位置(图1)中可将所述试样流从所述HILIC-色谱柱(14)引导至所述SPE-积聚组件(22)并且在第二切换位置(图2)中可将积聚在所述SPE-积聚组件(22)中的所述试样在相反的方向上从所述SPE-积聚组件(22)通过所述第二色谱柱(28)引导至所述检测器(32)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，在所述阀组件(20，24)的第二切换状态中所述泵(12)使所述HILIC-色谱柱(14)再生并且/或者清洗所述HILIC-色谱柱(14)。
3.根据权利要求1或者2所述的组件，其特征在于，所述泵(12)的含水少并且/或者非极性的洗脱剂在开始时含有体积百分比至少为90%的乙腈(ACN)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述泵(12)的含水少并且/或者非极性的洗脱剂在开始时含有体积百分比为O至10%、优选体积百分比为5%的水。
5.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述泵(18)的含水多并且/或者极性的洗脱剂含有体积百分比至少为90%的水。
6.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述泵(18)的含水多并且/或者极性的洗脱剂含有体积百分比为3%至10%、优选体积百分比为5%的乙腈并且/或者MeOH。
7.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述第二色谱柱(28)是HPLC-柱或者GC-柱。
8.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，在第一切换状态中在所选择的积聚时间期间流动通过所述SPE-积聚组件(22)的所述试样流的一部分被直接引导至所述检测器(32)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述检测器(32)是质谱仪。
10.一种用于试样制备和分析在试样中的杀虫剂的方法，其特征在于以下步骤: (a)利用基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂将溶解在基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂中的试样交付给HILIC-色谱柱(14)； (b)使包含在所述试样中的杀虫剂的至少大部分积聚在SPE-积聚组件(22)中； (c)在所选择的积聚持续时间之后通过转换阀组件利用基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂将带有杀虫剂的积聚在所述SPE-积聚组件中的试样部分在相反的方向上从所述SPE-积聚组件引导通过第二色谱柱；以及 (d)检测在所述第二色谱柱中分离的试样组分。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所选择的积聚时间期间流动通过所述SPE-积聚组件(22)的所述试样流的一部分被直接检测。
12.根据权利要求10或者11所述的方法，其特征在于，在第二切换状态中在分析时间的一部分期间所述HILIC-色谱柱(14)利用在质谱仪(32)处的泵(18)再生并且在剩下的分析时间期间借助于 柱(14)生成用于气体色谱分析的杀虫剂试样部分。
全文摘要
一种用于试样制备和分析在试样中的杀虫剂的组件(10)包括HILIC-色谱柱(14)以及用于基本上含水少并且/或者非极性的洗脱剂的第一泵(12)；SPE-积聚组件(22)；第二色谱柱(28)以及用于基本上含水多并且/或者极性的洗脱剂的第二泵(18)；检测器(32)；以及用于控制试样流和基质流的阀组件(20,24)，该阀组件这样构造，即使得在阀组件的第一切换位置(图1)可将试样流中从HILIC-色谱柱(14)引导至SPE-积聚组件(22)并且在第二切换位置(图2)中可将积聚在SPE-积聚组件(22)中的试样在相反的方向上从SPE-积聚组件(22)通过第二色谱柱(28)引导至检测器(32)。
文档编号G01N30/46GK103109181SQ201180037497
公开日2013年5月15日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年7月30日
发明者S.基特劳斯, J.拉特克 申请人:联合分析系统有限责任公司