故障排查:峰面积波动动

问: 当同一样品多次进样时,峰面积波动的原因有哪些?

答: 遗憾的是,引发该问题的原因很多。高效液相色谱(HPLC)仪的几乎每个部件,都有可能造成峰面积的变化。下面我们逐一检查相关原因。

首先想到的是进样器。实际遇到的问题,在一定程度上取决于进样器的类型。但无论哪种类型,在定量进样体积时产生气泡,都是主要的问题根源。

如果是手动进样,需确保注射器内无气泡;使用定量环进样阀时,要防止空气被吸入进样环;在自动进样器中,若样品瓶盖在针头周围密封过紧,大量进样时会产生真空,进而形成气泡。气泡的产生,会导致每次进样的进样体积出现随机偏差。

若分析物浓度在不同进样间差异较大,且同一浓度样品的峰面积需经2~3次进样后才趋于稳定,那么样品残留极可能是问题根源。手动进样时,需在每次进样后仔细清洗注射器;自动进样器则要检查针清洗功能,同时确保清洗进样针的溶剂为分析物的良溶剂。

峰面积逐次降低也可能由温度变化引起,但该影响较小,通常低于2%。若将样品从冰箱取出放入自动进样器,样品会逐渐升温至进样器温度,导致溶剂膨胀。因此样品达到进样器温度前,初始进样的样品质量会比后续进样更大。

流速的随机变化也会引发峰面积波动,这通常由单向阀故障、泵头进空气或空化现象导致,且往往伴随保留时间的波动,可通过监测压力排查该问题。流速波动的可容忍范围,取决于色谱峰的峰宽。

假设泵的两个泵头之间存在10%的流量差异,若峰宽约为20个泵冲,泵脉动引发的峰面积波动低于1%;若峰宽仅约1个泵冲,波动则会达到10%。

流速变化的另一潜在原因是系统高压侧发生泄漏,这类泄漏通常易于发现。

积分错误的排查难度更高。通过直观检查,可发现软件积分方式的明显偏差,但细微的积分误差则难以察觉。当色谱峰出现拖尾,且信噪比(S/N)≤100时,极易产生明显的积分误差。基线噪声通常会限制积分的精密度,而前延峰或拖尾峰会让这一问题进一步加剧。可尝试调整积分参数重新处理数据,观察能否改善该问题。

对于复杂样品,若存在与目标峰未完全分离的杂峰,软件可能难以准确定义基线位置。这种情况下,采用手动积分或设置强制基线的自动积分方式,能有效提高积分的重现性。

样品本身也可能成为问题的根源。在反相色谱中,曾观察到部分蛋白质在初始梯度洗脱过程中无法完全洗脱,后续的空白梯度洗脱中,会有额外的蛋白质量被洗脱出来。这种“鬼峰”现象,与具体的蛋白质种类和洗脱程序相关,若出现该情况,需在样品分析之间运行空白梯度。

此外,蛋白质可能在部分色谱柱上发生“不可逆”吸附。使用全新色谱柱时,峰面积可能会随重复进样缓慢增加,推测是部分蛋白质结合到了色谱柱填料的活性位点上。一旦这些活性位点被饱和,就能获得重现性良好的峰面积。饱和活性位点并非必须使用待分析的目标蛋白,据相关报道,使用其他蛋白质也能达到相同效果。

检测器会以间接方式影响峰面积波动,色谱峰的积分精密度取决于其信噪比(S/N),峰面积的重现性不可能优于基线噪声与峰高处信号之比的倒数所对应的水平。流动相极少成为峰面积波动的直接诱因,若流动相组成发生变化,其对保留时间的影响会远早于对峰面积的影响。流动相产生的鬼峰或负峰,会与其他干扰物一样影响积分结果,将样品溶解在流动相中,通常可避免该类问题。

问: 峰面积的重现性能达到怎样的合理水平?

答: 除非受信噪比(S/N)限制,否则同一样品重复进样的峰面积相对标准偏差(RSD)必然能低于1%,实际实验中可达到0.2%~0.5%的水平。通过加入内标,计算分析物峰面积与内标峰面积的比值,能进一步提升重现性,但即便采用该方法,也很难将相对标准偏差(RSD)降至0.1%以下。