气相色谱仪(GC) 作为最早商业化的色谱技术之一,其核心是基于挥发性混合物在气相色谱柱固定相和流动相(载气)间的分配差异实现分离。例如在环境监测中,用ECD检测器检测土壤中有机磷农药时,载气(通常是氮气)携带样品蒸汽通过毛细管柱,不同极性的农药分子因与固定相(如聚硅氧烷)的作用力不同而产生保留时间差异。对于非挥发性或热不稳定样品(如高沸点有机物、生物分子),气相色谱无法直接分析,此时就需联用技术——如将GC与质谱(MS)结合的GC-MS,通过质谱的特征离子碎片进一步确认化合物结构,这在药品质量控制中的杂质鉴定场景中至关重要。
液相色谱仪(LC) 以液体为流动相,通过反相色谱(RP-LC) 等模式分离溶解态样品。例如在制药行业的HPLC分析中,十八烷基硅烷(C18)固定相与水-甲醇流动相体系配合,可实现对小分子药物的高效分离。当需要分析极性极强的生物碱(如紫杉醇前体)或蛋白质等生物大分子时,传统LC面临柱效下降问题,此时超高效液相色谱(UHPLC) 通过1.7μm粒径填料和高压泵实现亚2分钟分析周期,在生物药研发的QC检测中已成为标配设备。而超临界流体色谱(SFC) 则结合了气相色谱的高分离效率与液相色谱的兼容性,在手性药物拆分领域展现出独特优势,其超临界CO₂流动相可实现对挥发性与非挥发性物质的”无缝覆盖”。
二维色谱技术(如GC×GC)通过两种不同固定相的色谱柱正交分离,显著提升复杂样品辨析度。在石化行业的润滑油全组分分析中,第一维用PLOT柱分离烃类,第二维用极性柱分离异构体,最终通过FID检测器获得完整碳数分布图谱。而LC-MS/MS 联用技术在生物标志物发现中更具代表性,例如用”乙腈-水梯度洗脱”分离血清肽段后,通过三重四极杆质谱的MRM模式,可同时监测数百种代谢物的相对丰度变化,这在临床诊断中的早期肺癌筛查研究中已实现商业化应用。
Q1:什么情况下必须选择GC-MS而非GC?
A:当需要定性+定量同时实现,且样品具有挥发性时。例如在食品检测中筛查塑化剂,GC-MS能通过特征离子峰(如邻苯二甲酸二乙酯m/z 149和299)确认存在,而单独GC只能提供保留时间信息。
Q2:HPLC与UHPLC的核心差异?
A:除填料粒径从5μm降至1.7μm外,压力耐受范围是关键——UHPLC需达15000psi以上,而HPLC通常仅4200psi。这使得UHPLC在蛋白质组学的”微量样品分析”中,能通过提高柱效实现更高峰容量。
Q3:如何选择检测器?
A:UV检测器(LC常用)适合有共轭体系的物质;荧光检测器(如LC-FLD)在药物分析中灵敏度比UV高100倍;蒸发光散射检测器(ELS) 则无响应因子问题,适合无紫外吸收的糖类分析。
当前色谱技术正向着微型化(如芯片实验室)、自动化(无人值守分析工作站)和智能化(AI辅助峰识别)方向发展。在实时监测领域,便携式GC-MS已实现对大气污染物的现场检测;微型液相色谱则在POCT(即时检验)设备中崭露头角。对于从业者,建议建立”方法库思维“——根据样品属性(挥发性/极性)、基质复杂度(生物样品/工业样品)、检测目标(定性/定量)三维度选择技术组合,例如: