前言

检测行业稳步发展，实验室精细化运营需求持续升级，提效降本已成为行业共识与实验室运营的核心追求，而提升分析流程的自动化水平，正是实现这一目标的关键路径。

色谱柱切换技术 —— 一种在色谱分析中通过切换阀切换不同色谱柱或改变色谱柱连接方式，实现样品预处理、分离优化或复杂组分分析的自动化技术。利用切换阀或流路设计，在多根色谱柱之间动态切换流动相路径，从而提升分析效率、灵敏度或选择性。

那么，色谱柱切换技术究竟如何为实验室提效降本呢？

01阀切技术在实际中的应用

应用1：色谱柱反冲

阀选型：二位六通阀*1或二位四通阀*1

典型案例：

①检测食品中的山梨酸、苯甲酸、糖精钠时，复杂的食品基质很容易损伤色谱柱，导致色谱柱使用寿命缩短，使成本增加。想要延长色谱柱使用寿命，可以在非样品分析时段，采用小流速流动相对色谱柱进行反冲处理。

②《NB∕SH∕T 0806-2022中间馏分芳烃含量的测定》。柴油试样用流动相稀释后，取一定量的试样溶液注入装有极性柱的HPLC系统。极性柱对非芳烃几乎没有亲和力而对芳烃有很好的选择性，因此，芳烃与非芳烃被分开，并根据环的结构分离成单环芳烃、双环芳烃和三环+芳烃。双环芳烃流出后，在预先测定的时间点，反冲洗色谱柱，把三环+芳烃洗脱成一尖锐的窄峰。

三环+芳烃：具有三个或三个以上苯环的芳烃

图表1《NB∕SH∕T 0806-2022中间馏分芳烃含量的测定》色谱柱反冲阀切示意图

色谱条件

a）色谱柱：氨基键合硅胶色谱柱，4.6 mm×250 mm，5 µm或者相当的色谱柱；

b）流动相：正庚烷；

c）流速：0.9 mL/min；

d）进样量：10 μL；

e）柱温：30℃；

f）检测器及参数：示差折光检测器，温度设置为35℃。

图表2   《NB∕SH∕T 0806-2022中间馏分芳烃含量的测定》色谱图

应用2：两根色谱柱的交替再生

利用两根匹配的色谱柱进行柱交替再生可以提高样品溶液的通过量。在该过程中，一根柱子进行分析的同时，另一根柱子进行平衡操作，因此节省了时间，这种方法在梯度洗脱中尤其实用。采用二位十通阀对两根色谱柱进行切换。

位置A，柱1进行分析，柱2进行再生；位置B，柱2进行分析，柱1进行再生。

例如，一次总历时30分钟的样品分析：20分钟用于分析，10分钟用于平衡。采用了色谱柱的交替再生，10分钟平衡再生与分析同时进行，因此，总的分析时间可以减少到20分钟。

图表3  两根色谱柱的交替再生阀切示意图

应用3：色谱柱筛选-方法开发

不同品牌、不同型号的色谱柱在同一个项目的分离分析中，其表现出的情况可能不同，如保留时间、分离度等，使用阀切方案可以在方法开发中快速有效地筛选出更合适的色谱柱。

图表4  配备一个二位六通阀可以实现双柱切换

图表5  配备2个四位五通阀可实现三/四柱切换

阀选型：二位六通阀*1或四位五通阀*2

典型案例：

在人参皂苷（中国药典人参方法）的色谱柱筛选中，下图可看到使用180 Å的C18色谱柱分离效果好于120ÅC18色谱柱。

图表6  阀切技术用于色谱柱筛选人参皂苷检测色谱柱图

色谱条件

a） 色谱柱：

蓝色色谱峰：JinGuBang C18（120Å），4.6 mm×250 mm，5 µm；

黑色色谱峰：JinGuBang C18（180Å），4.6 mm×250 mm，5µm；

b） 流动相：流动相A乙腈，流动相B水，按照如下比例进行梯度洗脱；

c）流速：1 mL/min；

d）进样量：10 μL；

e）柱温：25℃；

f）检测器及参数：UV，203nm；

h）样品：人参皂苷Rg1、人参皂苷Re

应用4：全二维（LC×LC）

全二维液相色谱 （以 LC×LC 表示）是将 1D 色谱柱的流出物连续转移至 2D 色谱柱。

全二维液相色谱分离技术峰容量大、动态范围宽、分辨率高，具有更好的分离能力。特别适合于分析天然产物、中药、药物杂质、食品提取物、合成聚合物等。

图表7  全二维液相原理示意图(图片来源于网络)

图表8  全二维液相阀切换示意图

应用5：中心切割二维（LC-LC）

中心切割色谱 (LC-LC) 则是将 1 D 流出物选择性地（部分地）转移至 2 D 色谱柱，包括单中心切割2D-LC (sLC-LC) 和多中心切割 2D-LC (mLC-LC)。

图表9  中心切割二维液相原理(图片来源于网络)

阀选型：二位六通阀*1

典型案例：

《GB 5009.296-2023食品中维生素D的测定》

图表10  《GB 5009.296-2023食品中维生素D的测定》单中心切割二维液相阀切示意图

图表11  色谱条件

图表12  混合标准溶液（浓度均为50 μg/L）一维液相色谱图

  图表13  混合标准溶液（浓度均为50 μg/L）二维液相色谱图

应用6：在线样品前处理（Online SPE）或富集

在线样品前处理（Online SPE）将样品前处理与成分分析分离整合在一起，交由液相自动完成活化、平衡、净化、洗脱、检测等全流程，在线固相萃取色谱柱可以重复清洗使用，检测过程中可显著减少样品使用量与溶剂消耗量，减少人工操作引入误差与偏差，适合用于批量样品快速分析，分析效率极大提升。

典型案例：

阀选型：二位六通阀*2

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