色谱

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第39卷第1期目次

2021, 39 (1): 0-0.

摘要 ( 45 )

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色谱分析中样品前处理技术的发展动态

黄维妮, 林子俺

2021, 39 (1): 1-3. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.05011

摘要 ( 249 )

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多接收器电感耦合等离子体质谱方法的开发和应用进展

张璐瑶, 陈子谷, 杨学志, 陆达伟, 刘倩, 江桂斌

2021, 39 (1): 4-9. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07030

摘要 ( 290 )

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稳定同位素分析是分析化学一项颇具前景的分支,通过精确测定物质的稳定同位素比值,可以追溯物质来源并探究其转化过程。高精度稳定同位素分析技术的进步依赖于新一代质谱仪的不断发展。其中,多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)是近年发展迅速的一种同位素组成测定工具。稳定同位素分析对样品基质十分敏感,复杂基质能严重干扰同位素测定的精密度和准确度。这对MC-ICP-MS的样品净化提出了极高要求,目前也是同位素分析领域的热点问题。该文聚焦于近年来MC-ICP-MS在样品净化及仪器联用方法方面的相关研究进展,并展望了MC-ICP-MS稳定同位素分析的应用前景。

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液相色谱梯度洗脱中的谱带压缩效应

郝卫强, 刘丽娟, 沈巧银

2021, 39 (1): 10-14. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07042

摘要 ( 188 )

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谱带压缩效应是梯度洗脱区别于等度洗脱的重要特征。经典的范德姆特(van Deemter)理论塔板高度方程基于等度洗脱推导得到,因此不能对谱带压缩效应进行描述。在梯度洗脱中,保留因子(k)会随流动相组成(φ)的改变而发生变化,这就使得对梯度洗脱机理的研究要比等度洗脱复杂许多。该文对近10年来谱带压缩效应的研究进展,特别是溶剂强度模型(即描述ln k与φ关系的数学表达式)的非线性特征对谱带压缩因子(G)的影响进行了述评,指出为了更好地认识谱带压缩效应需要将这种非线性因素考虑在内。

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智能聚合物基材料富集磷酸化肽和糖肽的研究进展

郑鑫彤, 王雪, 张福生, 张旭阳, 赵艳艳, 卿光焱

2021, 39 (1): 15-25. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.05036

摘要 ( 174 )

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翻译后修饰是蛋白质组学研究的前沿和重点,它不仅调节着蛋白质的折叠、状态、活性、定位以及蛋白质间的相互作用,也能帮助科学家更全面地了解生物体的生命过程,为疾病的预测、诊断和治疗提供更加强大的支撑和依据。翻译后修饰产物(例如磷酸化肽和糖肽)丰度很低,且存在着强烈的背景干扰,很难直接用质谱进行分析,因此迫切需要开发高效的富集材料和技术来选择性富集翻译后修饰产物。近年来,智能聚合物基材料通过外部物理、化学或生物刺激可逆地改变其结构和功能,实现对磷酸化肽和糖肽高度可控的吸附和脱附,进而衍生开发出一系列新颖的富集方法,极大地吸引研究者们的兴趣。一方面,智能聚合物基材料的响应变化包括材料疏水性的增加或减少、形状和形貌的改变、表面电荷的重新分布以及亲和配体的暴露或隐藏等特性。这些特性使得目标物和智能聚合物基材料之间的亲和力可以通过简单改变外部条件(如温度、pH值、溶剂极性和生物分子等)实现更可控和更智能的精细调节。另一方面,智能聚合物基材料为集成功能模块提供了便捷的可扩展平台,例如特定的识别组件,显著提高了目标物质的分离选择性。智能聚合物基材料在分离方面展现出巨大的潜力,这为蛋白质翻译后修饰产物的分析和研究带来了希望。围绕上述主题,该文依据Web of Science近20年来近50篇代表性文献,概述了智能聚合物基材料在磷酸化肽和糖肽分离及富集中的发展方向。

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亲和分离在蛋白质泛素化修饰研究中的应用进展

钟卉菲, 黄嫣嫣, 金钰龙, 赵睿

2021, 39 (1): 26-33. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07005

摘要 ( 227 )

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蛋白质泛素化是真核生物最普遍、最复杂的翻译后修饰方式之一,在细胞的信号转导、生长、发育、代谢等生命过程中发挥着重要作用。泛素化过程的失调则与神经退行性疾病、炎症反应、癌症等重大疾病的发生发展密切相关。分析和研究蛋白质泛素化的结构与功能,可望为认识生命、探索疾病调控内在规律和发现新的诊断策略提供重要信息。生命体系的高度复杂性,泛素化修饰位点、结构类型的多变和多样性,时空动态变化等特点给蛋白质泛素化分析研究带来了巨大的挑战。亲和分离以其高选择性成为泛素化蛋白质结构与功能研究的有力工具。免疫亲和分离法基于抗原-抗体相互作用,是最为经典的分离分析方法,已广泛应用于泛素化蛋白质或肽段的富集分离。源于天然泛素受体的泛素结合结构域(ubiquitin binding domains, UBDs)可与泛素或多聚泛素链相互作用。UBDs和基于此发展起来的串联泛素结合实体(tandem ubiquitin-binding entities, TUBEs)已成为蛋白质泛素化功能研究的热门识别分子。各种多肽类化合物的发展也为蛋白质泛素化的结构和功能解析提供新工具。此外,多种亲和识别配基的联合使用,在蛋白质泛素化修饰的高特异性、高灵敏度分析中展现了独特的优势,为认识生命体内的泛素化修饰提供了重要保障。该文对亲和分离方法在蛋白质泛素化修饰分析中的应用及进展进行了综述。

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水产品中有害物质分析样品前处理技术研究进展

王兴益, 陈彦龙, 肖小华, 李攻科

2021, 39 (1): 34-45. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07025

摘要 ( 219 )

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水产品含有丰富的蛋白、维生素和多种微量元素,是人们摄取动物性蛋白质的重要来源之一,我国是世界上最大的水产品消费国,其质量安全问题一直备受关注。但水产样品基质复杂,有害物质的含量低,须对其进行分离富集后才能进行检测,传统的液-液萃取、固相萃取和快速固相分散萃取等样品前处理技术在水产品分析中得到广泛应用,同时针对一些挥发性和超痕量有害物质检测时,固相微萃取同样体现出巨大优势。这些样品前处理技术可以有效去除基体对分析对象的干扰,提高检测方法的灵敏度和准确度。根据目标分析物性质的不同,选择合适的样品前处理技术,是水产品中有害物质分析的关键步骤。该文以水产品中有害物的来源不同,将其分为3类:(1)水产品中环境污染物的分析;(2)养殖运输和加工过程中有害物的分析;(3)水产品中生物毒素的分析。以这3类有害物质的分析为主线,综述了近10年水产品中有害物质分析的样品前处理技术,包括液-液萃取、固相萃取、固相微萃取、快速固相分散萃取和磁性固相萃取等。此外,还对各种技术的优缺点进行了探讨,并对其未来发展方向进行了展望。

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六氯丁二烯分析方法研究进展

王尧天, 张海燕, 史建波, 江桂斌

2021, 39 (1): 46-56. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.05019

摘要 ( 357 )

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六氯丁二烯是一种持久性有机污染物,于2015年和2017年分别被列入《斯德哥尔摩公约》附件A和附件C的受控污染物名单中。六氯丁二烯的来源、环境赋存和影响等研究对控制该新增受控持久性有机污染物污染具有重要意义,而灵敏可靠的六氯丁二烯分析方法是开展相关研究的前提和基础。近年来已有不少学者将六氯丁二烯作为分析目标物之一进行了检测或方法学研究。基于这些研究成果,该文综述了六氯丁二烯分析方法的研究进展,其中重点介绍了空气、水体、土壤、污泥、生物组织等多种介质中六氯丁二烯的样品前处理方法,并比较了各方法的优缺点,以期为该领域的进一步研究提供参考。空气中六氯丁二烯主要由泵抽气通过吸附管而采集,再经热脱附后进行仪器分析,检出限在ng/m³水平。也有研究应用聚氨酯泡沫被动采样器和吸附剂填充聚氨酯泡沫被动采样器采集大气中六氯丁二烯及其他污染物。基于吸附剂填充聚氨酯泡沫被动采样器的分析方法灵敏度较高,其对六氯丁二烯的检出限低至0.03 pg/m³。然而目前被动采样体积仅根据六氯丁二烯的log K_OA系数估算,未来仍需进一步实验校正。水体样品前处理通常也较简单,通过吹扫捕集、液-液萃取或固相萃取目标物后进行仪器分析。固相萃取法能够同步实现目标物的提取、净化和浓缩,在水样中六氯丁二烯分析方面具有明显优势。固相萃取柱类型以及干燥步骤中柱中残留水分去除率均会影响六氯丁二烯的回收率。灰尘、土壤、沉积物、污泥和生物组织等固体介质样品基质最为复杂,需联合多种方法进行前处理。固体样品中六氯丁二烯提取方法包括索氏提取,加速溶剂萃取和超声萃取,其中超声萃取法应用最为广泛。固体基质净化方面主要采用层析柱色谱法,多根净化柱联用或多层复合柱能够提升净化效果。仪器分析方面,六氯丁二烯主要采用气相色谱和质谱联用检测,高性能质谱检测器如串联质谱能够大大提高六氯丁二烯的检测灵敏度,具有较大的应用潜力。

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基于金属有机骨架材料固定相的气相色谱分离应用

汤雯淇, 孟莎莎, 徐铭, 古志远

2021, 39 (1): 57-68. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.06028

摘要 ( 255 )

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金属有机骨架材料(MOFs)是一类由有机配体和金属离子(或金属簇)自组装形成的新型多功能材料。MOFs具有孔隙度高、比表面积大、孔径可调、化学和热稳定性高等特点,被广泛应用于吸附、分离、催化等多个领域。近年来,MOFs作为新型气相色谱固定相用于分离异构体受到了广泛关注。与传统无机多孔材料相比,MOFs在结构和功能上展现出高度的可调性,通过合理地选择配体和金属中心,可以设计合成具有不同孔道大小和孔道环境的MOFs,从而分别从热力学和动力学角度优化色谱分离效果,有效提高分离选择性。该文结合MOFs的结构,讨论了MOFs气相色谱固定相分离不同类型分析物的分离机理。分离机理主要包括MOFs孔道的分子筛效应或形状选择性,MOFs不饱和的金属位点与分析物中不同的官能团之间产生的相互作用,分析物与MOFs孔道之间产生的不同范德华力、π-π相互作用和氢键相互作用。此外,MOFs的手性分离可能主要依赖于外消旋体与手性MOFs中手性活性位点之间的相互作用。该文也对不同分析目标物进行了归类,综述了多种MOFs气相色谱固定相对烷烃、二甲苯异构体和乙基甲苯、外消旋体、含氧有机物、环境有机污染物的气相色谱分离效果。最后,该文还对MOFs在该领域的应用进行了总结与展望,旨在为MOFs气相色谱高效分离的研究提供参考。

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液液提取-固相萃取-高效液相色谱-串联质谱测定人体血液中16种有机磷酸酯

侯敏敏, 史亚利, 蔡亚岐

2021, 39 (1): 69-76. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07033

摘要 ( 224 )

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人体体液中有机磷酸酯(OPEs)浓度的测定对于了解人体OPEs的暴露水平以及评估人体健康风险具有重要意义。然而,目前的研究大多数集中于尿液中OPEs代谢物含量的分析测定,将其作为人体OPEs暴露的生物标志物,而对人体血液中OPEs的分析研究较少,仅有的少量研究涉及的OPEs种类有限。该研究在优化前处理过程(固相萃取,SPE)和色谱分离的基础上,建立了人体血液中16种OPEs的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS-MS)测定方法。血液样品经过乙腈摇床萃取后,经ENVI-18 SPE小柱净化,然后采用Acquity UPLC BEH C18色谱柱,以甲醇/5 mmol/L的乙酸铵水溶液为流动相进行梯度洗脱对目标物进行分离,最后进行LC-MS/MS测定。质谱分析采用电喷雾正离子模式电离,多重反应监测模式测定,内标法定量。在优化的检测条件下,16种OPEs的检出限为0.0038~0.882 ng/mL。除磷酸三甲酯(TMP)外,其余15种OPEs在3个浓度水平的血液基质加标回收率为53.1%~126%,相对标准偏差为0.15%~12.6%。样品的基质效应检测发现,4种OPEs存在明显的基质抑制,选用合适的同位素内标进行定量,可以部分消除基质影响。该方法样品前处理简单,灵敏度高,适用于人体血液样品中OPEs阻燃剂的测定。15个人体血液样本分析结果表明,OPEs的总浓度范围为1.50~7.99 ng/mL,其中8种OPEs的检出率均高于50%,磷酸三异丁酯(TiBP)、磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)和磷酸三(1-氯-2-丙基)磷酸酯(TCIPP)为主要的OPEs,表明人体存在较为普遍的OPEs暴露,应该引起关注。

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基于亲和色谱的肺癌细胞磷酸化蛋白质组研究及其应用

张宝会, 王晨桐, 郭淼, 肖华

2021, 39 (1): 77-86. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.07041

摘要 ( 148 )

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磷酸化是蛋白质翻译后修饰的重要形式之一,其异常往往会导致细胞内信号通路的紊乱和疾病的发生。固定化金属离子亲和色谱(IMAC)是磷酸化肽段的高效富集技术,在磷酸化蛋白质组研究方面应用广泛。该研究以金属钛离子(Ti⁴⁺)螯合IMAC材料(Ti⁴⁺-IMAC)为载体,进行磷酸化肽段富集。比较了10 μm Ti⁴⁺-IMAC通过振荡法和固相萃取法(SPE)富集磷酸肽的效果,发现振荡法可以富集到更多的磷酸肽;对比了两种尺寸(10 μm和30 μm)Ti⁴⁺-IMAC在磷酸化肽段富集中的差异,发现小尺寸材料富集效果更佳。进一步采用优化的策略比较了不同转移能力肺癌细胞的磷酸化蛋白质组,免标记定量蛋白质组学结果表明,优化的Ti⁴⁺-IMAC方法可以从正常的肺成纤维细胞MRC5、低转移肺癌细胞95C和高转移肺癌细胞95D中分别鉴定到510、863和1108种磷酸化蛋白质,其中317种为3组所共有。该研究共鉴定到1268种磷酸化蛋白质上的7560个磷酸化位点,其中1130个为差异磷酸化位点,文献报道显示部分异常表达的激酶与癌症转移密切相关。通过生信对比分析发现,异常表达的磷酸化蛋白质主要与细胞侵袭、迁移和死亡等细胞迁移方面的功能有关。通过优化磷酸化肽富集策略,初步阐明了磷酸化蛋白质网络的异常与肺癌转移之间的相关性,该方法有望用于肺癌进展相关的磷酸化位点、磷酸化蛋白质及其信号通路研究。

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尺寸排阻-反相液相色谱-质谱联用技术在大鼠肾脏翻译后修饰蛋白质鉴定中的应用

李健民, 卓越, 张毅达, 李娜, 伍建林

2021, 39 (1): 87-95. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.05028

摘要 ( 150 )

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LC-MS联用技术在蛋白质组学研究中具有重要的作用,但是在复杂的生物体系中,由于样品的高度复杂性和其中蛋白质含量的巨大差异,执行全面且无倾向的蛋白质组分析是一项挑战。因此,在液相色谱分离中采用基于不同原理的色谱分离方法来降低蛋白质样本的复杂度,并对微量蛋白质进行富集,对后续采用质谱方法进行信息的采集和深入分析至关重要。在这里我们开发了一种基于尺寸排阻色谱(SEC)与反相液相色谱(RPLC)结合的新方法来进行复杂体系蛋白质的分离和鉴定,特别是对于微量蛋白质的分析。首先使用SEC对蛋白质进行分离和富集,并酶解成多肽,再通过RPLC-MS联用的方法对酶解后的多肽进行分离和鉴定。结果显示使用上述方法可以有效降低蛋白质样本的复杂度,并有效提高微量蛋白质的鉴定能力,可从大鼠肾脏鉴定出23621个肽段及1345个蛋白质,比常规的二维强阳离子交换-反相液相色谱法(2D SCX-RPLC)鉴定到的肽段及蛋白质分别多出69%及27%。此外,该方法对肾脏翻译后修饰(PTM)蛋白质的鉴定显示出更多的优势,翻译后修饰的多肽鉴定率显著增加,特别是磷酸化肽段的鉴定效率可达到靶向富集策略的水平。在此展示的SEC-RPLC-MS可以更好地了解蛋白质翻译后修饰对肾脏的影响,最终将有助于增加我们对正常的生理性肾功能以及病理过程机制的理解。

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QuEChERS-同位素稀释-气相色谱-串联质谱法测定动物源性食品中9种N-亚硝胺类化合物

孔祥一, 庄丽丽, 方恩华, 林鹏, 郑子龙, 郑向华, 徐敦明

2021, 39 (1): 96-103. DOI: 10.3724/SP.J.1123.2020.06010

摘要 ( 222 )

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建立了同时测定动物源性食品中9种N-亚硝胺类化合物的气相色谱-串联质谱分析方法。当下动物源性食品中N-亚硝胺类化合物污染种类较多,对人体危害较大,但国标GB 5009.26-2016仅针对N-二甲基亚硝胺的检测,且存在样品前处理复杂、标准方法回收率低、再现性差等问题,因此建立同时快速检测多种N-亚硝胺类化合物的方法有一定现实意义。称取10.0 g样品,置于50 mL离心管中,加入200 μL内标工作液和10 mL乙腈,冷冻30 min后,加入4 g硫酸镁和1 g氯化钠进行脱水,以9000 r/min离心5 min。取5 mL上清液使用150 mg聚苯乙烯二乙烯苯(PLS-A)粉末净化,再使用1.6 g MgSO₄和0.4 g NaCl脱水,过0.22 μm滤膜,上机分析。在初始温度为50 ℃时采用程序升温模式,0.16 min后,以900 ℃/min的速率将温度升至220 ℃。采用毛细管气相色谱柱HP-Innowax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)分离,使用电子轰击电离(EI)源检测,在多反应监测模式下,以保留时间和特征离子对信息进行定性和定量分析,使用内标法定量N-亚硝胺类化合物。结果表明,N-亚硝胺类化合物在0.1~50.0 μg/L范围内具有良好的线性关系,方法的检出限(S/N=3)和定量限(S/N=10)分别为0.03~0.30 μg/kg和0.10~1.00 μg/kg。对不同样品基质进行0.5、1.0、3.0 μg/kg3个水平的加标回收试验,9种N-亚硝胺类化合物的回收率为80.4%~98.5%, RSD(n=6)为2.41%~12.50%。应用建立的方法检测市面上常见的动物源性食品,除N-亚硝基乙胺、N-亚硝基吗啡胆碱外,其他7种N-亚硝胺类化合物均有不同程度检出。检测结果表明,腌制水产品中N-亚硝胺类化合物含量普遍高于其他样品。研究建立的方法操作简单,不需要长时间蒸馏提取,可快速对动物源性食品中N-亚硝胺类化合物进行定性和定量分析,且样品和试剂的消耗量更少,节省成本,对环境污染小。该法的建立对我国动物源性食品中N-亚硝胺类化合物残留水平的控制、检测标准的制定和采取相应的管理措施具有一定的理论和现实意义。

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