液相及液质分析方法学开发及验证
液质联用分析实验报告
液质联用分析实验报告一、实验目的本实验旨在通过液质联用分析方法，研究食品中的有害物质及其含量，为食品安全问题提供科学依据。
二、实验原理液质联用分析是将液相色谱（LC）和质谱（MS）的优点结合在一起，通过色谱分离和质谱分析技术，对样品中的化合物进行快速准确的识别和定量。
LC与MS的耦合使得LC在分离过程中能够直接将分离的化合物送入MS进行分析，并能够快速准确地进行质量分析。
三、实验步骤1.样品处理：将食品样品进行研磨和溶解，制备成适合LC-MS分析的样品溶液。
2.色谱条件设置：设置LC柱、流动相、流速、梯度洗脱等参数。
3.MS条件设置：设置电离模式、扫描范围、碎裂能量等参数。
4.样品注射和分析：将样品溶液注入LC-MS系统进行分析。
5.数据处理：根据分析结果，计算样品中有害物质的含量，并生成相应的图表和报告。
四、实验结果与讨论通过分析的样品，我们检测到其中一种有害物质A的含量为10mg/kg，超过了食品安全标准的限制。
进一步分析发现，在样品中还存在其他有害物质B和C，但其含量均在安全范围内。
通过液质联用分析技术，我们能够快速准确地对食品样品中的有害物质进行分析和定量。
这为我们提供了一种重要的工具，用于食品安全问题的研究和监测。
五、实验总结本实验通过液质联用分析方法，对食品样品中的有害物质进行了检测和定量分析。
实验结果显示，样品中存在一种有害物质的含量超过了安全标准，提示食品的安全性存在问题。
通过本实验的实施，我们深入了解了液质联用分析的原理和方法，并掌握了其在食品安全研究中的应用。
实验结果对于我们加强食品安全管理具有重要意义，为进一步解决食品安全问题提供了科学依据。
HPLC分析方法的建立与开发
食品检测中的应用
食品添加剂检测
利用HPLC方法，可以检测食品中的防腐剂、色素、甜味剂等添加剂的含量，确保食品的 安全性。
食品营养成分分析
通过HPLC技术，可以对食品中的蛋白质、脂肪、糖类等营养成分进行分离和定量，评估 食品的营养价值。
食品中有害物质检测
利用HPLC方法，可以检测食品中的农药残留、重金属、生物毒素等有害物质，保障人们 的饮食安全。
流动相选择
根据目标化合物的极性和色谱柱的性质选择合适 的流动相，如甲醇、乙腈、水等，以及合适的流 动相比例和梯度洗脱程序。
色谱条件优化
通过调整流动相比例、流速、柱温等参数，优化 色谱分离效果，提高目标化合物的分辨率和峰形 。
检测方法确定
检测器选择
根据目标化合物的性质选择合适的检测器， 如紫外检测器、荧光检测器、蒸发光散射检 测器等。
合物充分溶解。
样品净化
02
通过固相萃取、液液萃取等方法去除干扰物质，提高目标化合
物的分离效果。
样品浓缩
03
采用蒸发、旋转蒸发等方法将提取液浓缩至合适体积，便于后
续进样分析。
色谱条件选择
1 2 3
色谱柱选择
根据目标化合物的性质选择合适的色谱柱，如 C18、C8、硅胶等，确保目标化合物在色谱柱上 有良好的保留和分离效果。
06
HPLC分析方法的挑战 与展望
复杂样品分析挑战
样品前处理
对于复杂样品，如生物样品或环境样品，需要进行繁琐的 样品前处理步骤，如提取、净化、浓缩等，以消除干扰物 质并提高目标化合物的检测灵敏度。
分离效果
复杂样品中往往存在多种化合物，其理化性质相近，难以 在HPLC分析中实现有效分离，导致分析结果不准确。
液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的各种模式探索1
实验七液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）的各种模式探索一、实验目的1、了解LC-MS的主要构造和基本原理；2、学习LC-MS的基本操作方法；3、掌握LC-MS的六种操作模式的特点及应用。
二、实验原理1、液质基本原理及模式介绍液相色谱-质谱法（Liquid Chromatography/Mass Spectrometry，LC-MS）将应用范围极广的分离方法——液相色谱法与灵敏、专属、能提供分子量和结构信息的质谱法结合起来，必然成为一种重要的现代分离分析技术。
但是，LC是液相分离技术，而MS是在真空条件下工作的方法，因而难以相互匹配。
LC-MS经过了约30年的发展，直至采用了大气压离子化技术（Atmospheric pressure ionization，API）之后，才发展成为可常规应用的重要分离分析方法。
现在，在生物、医药、化工、农业和环境等各个领域中均得到了广泛的应用，在组合化学、蛋白质组学和代谢组学的研究工作中，LC-MS已经成为最重要研究方法之一。
质谱仪作为整套仪器中最重要的部分，其常规分析模式有全扫描模式（Scan）、选择离子监测模式（SIM）。
（一）全扫描模式方式（Scan）：最常用的扫描方式之一，扫描的质量范围覆盖被测化合物的分子离子和碎片离子的质量，得到的是化合物的全谱，可以用来进行谱库检索，一般用于未知化合物的定性分析。
实例：（Q1 = 100-259m/z）（二）选择离子监测模式（Selective Ion Monitoring，SIM）：不是连续扫描某一质量范围，而是跳跃式地扫描某几个选定的质量，得到的不是化合物的全谱。
主要用于目标化合物检测和复杂混合物中杂质的定量分析。
实例：（Q1 = 259m/z）本实验采用三重四极杆质谱仪（Q1：质量分析器；Q2：碰撞活化室；Q3：质量分析器），由于多了Q2、Q3的存在，在分析测试的模式上又多了四种选择：（三）子离子扫描模式（Product Scan）：第一个质量分析器固定扫描电压，选择某一质量离子（母离子）进入碰撞室，发生碰撞解离产生碎片离子，第二个质量分析器进行全扫描，得到的所有碎片离子都是由选定的母离子产生的子离子，没有其它的干扰。
《液相色谱方法开发》课件
检测器的选择：选择合适的 检测器，如紫外、荧光等
样品的处理：对样品进行适 当的处理，如稀释、过滤等
检测灵敏度的优化
提高检测灵敏度的方法：增加样 品浓度、延长检测时间、提高检 测温度等
检测灵敏度的评估：使用标准样 品进行检测，计算检测限、定量 限等指标
添加标题
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添加标题
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优化检测条件的选择：选择合适 的流动相、色谱柱、检测器等
重复性验证的目的：确保方法的稳定性和可靠性 重复性验证的方法：多次重复实验，比较实验结果 重复性验证的标准：实验结果的差异应在可接受范围内 重复性验证的注意事项：确保实验条件一致，避免实验误差
方法的线性范围验证
线性范围：指样品浓度与检测 信号之间的线性关系
验证目的：确保方法在特定浓 度范围内具有线性关系
液相色谱法的应用
分析化学： 用于分析 有机化合 物、无机 化合物、 生物大分 子等
药物分析： 用于药物 成分分析、 药物代谢 研究等
环境监测： 用于水质、 大气、土 壤等环境 样品的分 析
食品分析： 用于食品 添加剂、 农药残留、 微生物等 分析
生物技术： 用于蛋白 质、核酸、 多肽等生 物大分子 的分析
如二硫苏糖醇、尿素等
氢氧化钠等
核酸样品：使用核酸酶和变性剂处理， 如RNase A、SDS等
药物样品：使用酸和碱处理，如乙酸、 氢氧化钠等
脂质样品：使用有机溶剂和表面活性剂 处理，如乙腈、Triton X -100等
环境样品：使用固相萃取和液液萃取 处理，如C18、乙酸乙酯等
实际应用案例解析
案例一：药 物分析
案例三：食 品检测
案例二：环 境监测
案例四：生 物样品分析
液相及液质分析方法学的开发及验证
液相及液质分析方法学的开发及验证液相及液质分析方法学的开发及验证是化学分析领域中非常重要的研究内容。
液相分析方法学主要研究如何选择适当的试剂、溶剂、分析柱等条件，使样品溶解、分离、测定和定量变得更加准确、灵敏和可靠。
液质分析方法学则是在液相分析方法学的基础上，通过耦联质谱等仪器进行检测和分析，可以获得更高灵敏度和更好的特异性。
液相及液质分析方法学的开发和验证通常需要以下的步骤和方法。
首先，基于需求和目标，确定研究对象和分析目标。
确定所需分析的化合物或成分，并有清晰的分析目标，比如检测限、灵敏度、准确度等，以指导后续研究。
其次，选择合适的试剂和溶剂。
根据被测样品的性质和分析目标，选择合适的试剂和溶剂，以提高分析的准确性和灵敏度。
试剂应具有高纯度和稳定性，以确保试剂本身不会引入干扰物质。
溶剂的选择要考虑溶解能力、流动性以及对仪器的兼容性。
然后，进行样品制备和前处理。
根据被测样品的性质和分析目标，选择合适的样品前处理方法，如液液萃取、固相萃取等，以提高分析样品的纯度和准确性。
样品前处理的步骤要具有高效性、选择性和稳定性，以确保获得准确的分析结果。
接下来，选择合适的分析仪器和方法。
根据分析目标和样品性质，选择适合的分析仪器和方法，如高效液相色谱（HPLC）、气相色谱（GC）、质谱等。
根据仪器的参数和分析方法的要求，进行合理的调整和优化，以获得最佳的分析条件。
在开发出一套满足分析要求的方法后，需要进行验证。
验证的目的是评估方法的可靠性和适用性。
验证通常包括准确度、精密度、选择性、线性范围、检测限等方面的评估。
通过在不同条件下进行重复性试验，并进行统计分析，评估方法的精准性和可重复性。
同时，通过对样品添加不同浓度的目标物质或干扰物质进行检测，评估方法的选择性和准确度。
此外，还需要进行方法的稳定性和恢复率等评估。
最后，将开发和验证的方法应用于实际样品的分析。
根据实际的需求和样品的性质，进行实际样品的分析。
在实际分析中，要注意方法的适应性和准确性，并进行合理的质量控制措施，以确保获得可靠、准确的分析结果。
高效液相色谱分析技术方法开发PPT课件
B: Acetonitrile
Synergi Max-RP 决定峰分离度的三个要素
若要使出峰时间减慢，可增加流动相中水的比例，增加水的比例还会引起分离度的增加；
Flow Rate (mL/min) 固定相疏水性考虑的要素
对酸性分析物(pKa~3-6),基本选择pH在 pKa以下
玫瑰精, 若丹明(S一y种ne红rg色i 荧M光ax染-R料P)
● 方法开发前要确定的基本问题
2、混合分析物的主要差异
疏水性差异----用疏水性选择性强的色谱柱 极性差异----用具有极性选择性的色谱柱 芳香性差异----用芳香选择性色谱柱 混合差异----用多种选择型色谱柱 分子量差异----GPC、GFC
● 方法开发前要确定的基本问题
3、分子结构决定选用何种分析方法 HPLC-UV HPLC-IR HPLC-MS HPLC-ELSD Etc.
Luna™ C8(2) & C5
• 减少疏水性化合物的保留时间 •减少分析的时间
Synergi™ Max-RP
• 疏水性和 C18柱类似 – 为一支C12柱 •提供比C18柱更尖的柱峰,尤其是分析碱性化合 物
Synergi™ Max-RP
Basic Drugs at Neutral pH
C18 phases
Max-RP
Hex
Polar-RP
Prodigy Phenyl
Jupiter C4
Luna Cyano
Luna Amino
极性选择性的考虑
首先考虑
• 固定相的极性封尾,封端基团
• 分析物的极性官能基之间的作用
极性选择性
如何增加极性的选择性
• 极性基团封端 • 极性基团镶嵌 • 苯基
高效液相分析方法开发1
分析方法开发与验证在不同行业有不同的要求，医药化学行业对于质量的控制非常严格，高效液相分析是控制产品质量的重要手段，其开发与验证对其它行业有很好的借鉴意义。
一、分析方法开发分析方法的开发主要包括色谱柱的选择、流动相的选择、检测波长的选择和梯度的优化几个方面。
目前高效液相多做反相使用，所以本文主要以反相为例进行讲解。
1.色谱柱的选择原料药生产对产品的纯度和杂质含量的要求非常苛刻，要求检测使用的色谱柱有较高的理论塔板数，能提供更好的分离度，从而对可能存在的杂质有更大的分离的可能性，所以5um 填料的色谱柱长要250mm，3.5um填料的柱长要150mm，基本上都是各个粒径柱长最长的。
我比较喜欢近两年新出的亚二微米填料的色谱柱，50mm柱长就能提供很高的理论塔板数，而且柱长和粒径小了，流速增加很多，能节省很多的分析时间，极大的提高工作效率。
一般选用直径为4.6mm 或3.0mm的柱子，太细了可能会增大柱外效应。
填料的孔径对于小分子合成药物不需要考虑，普通的分析柱都在100A左右，能满足分析检测的需要。
对于API分析方法开发，一般要求必须做色谱柱的筛选实验，最少使用三种不同类型的色谱柱，每种类型三只，要来自于不同厂家。
三种类型包括：1)普通的C18或相应的C8色谱柱，如Waters的Symmetry C18或C8，YMC的Pack Pro C18或C8，Agilent的RX C8等，其它公司如菲罗门和热电也有相应的色谱柱;2)封端处理的或者极性嵌入型色谱柱，如Waters的Symmetry Shield RP18或RP8，XTerra RP18或RP8，YMC的ODS AQ，Agilent的Zorbax SB AQ等，其它公司如菲罗门和热电也有相应的色谱柱;3)填料用其它官能团修饰过的色谱柱，如苯基柱等，很多公司都有。
一般不同类型的色谱柱在选择性上会有很大的差异，相同类型的色谱柱生产厂家不同在选择性上也会有差异，这个主要是填料的性质和生产工艺决定的，有时候用一只色谱柱分离不好，除了优化梯度和流动相外，换一个厂家的柱子也是一个很好的选择。
分析方法开发与验证
分析方法开发与验证在不同行业有不同的要求，医药化学行业对于质量的控制非常严格，高效液相分析是控制产品质量的重要手段，其开发与验证对其它行业有很好的借鉴意义。
一、分析方法开发分析方法的开发主要包括色谱柱的选择、流动相的选择、检测波长的选择和梯度的优化几个方面。
目前高效液相多做反相使用，所以本文主要以反相为例进行讲解。
1.色谱柱的选择原料药生产对产品的纯度和杂质含量的要求非常苛刻，要求检测使用的色谱柱有较高的理论塔板数，能提供更好的分离度，从而对可能存在的杂质有更大的分离的可能性，所以5um 填料的色谱柱长要250mm，3.5um填料的柱长要150mm，基本上都是各个粒径柱长最长的。
我比较喜欢近两年新出的亚二微米填料的色谱柱，50mm柱长就能提供很高的理论塔板数，而且柱长和粒径小了，流速增加很多，能节省很多的分析时间，极大的提高工作效率。
一般选用直径为4.6mm或3.0mm的柱子，太细了可能会增大柱外效应。
填料的孔径对于小分子合成药物不需要考虑，普通的分析柱都在100A左右，能满足分析检测的需要。
对于API分析方法开发，一般要求必须做色谱柱的筛选实验，最少使用三种不同类型的色谱柱，每种类型三只，要来自于不同厂家。
三种类型包括：1)普通的C18或相应的C8色谱柱，如Waters的Symmetry C18或C8，YMC的Pack Pro C18或C8，Agilent的RX C8等，其它公司如菲罗门和热电也有相应的色谱柱；2)封端处理的或者极性嵌入型色谱柱，如Waters的Symmetry Shield RP18或RP8，XTerra RP18或RP8，YMC的ODS AQ，Agilent的Zorbax SB AQ等，其它公司如菲罗门和热电也有相应的色谱柱；3)填料用其它官能团修饰过的色谱柱，如苯基柱等，很多公司都有。
一般不同类型的色谱柱在选择性上会有很大的差异，相同类型的色谱柱生产厂家不同在选择性上也会有差异，这个主要是填料的性质和生产工艺决定的，有时候用一只色谱柱分离不好，除了优化梯度和流动相外，换一个厂家的柱子也是一个很好的选择。
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• 基于分离分析科学技术
– 小颗粒填料的色谱柱 – 以光谱、质谱技术作为检测手段
• 专属性、分离效率及灵敏度
– 适用于广泛的色谱应用 – 适用于开发新方法 – 适用于现有方法的改进
1
分析方法学的开发及验证
• 质量源于设计（Quality by Design，QbD）准则 • 实验设计方法学 （Design of Experiment，DoE） • 方法验证（Method Validation）：确保方法在样品
定量
限度试验
准确度
+
+
*
精密度
+
+
-
专属性
+
+
+
检测限
-
-
+
定量限
-
+
-
线性
+
+
-
范围
+
+
*
* 可能需要，具体与特定试验的性质有关。
9
类型3
* + * * * * *
类型4
鉴别试验
+ -
如何进行方法验证
• 分析实验阶段
– 按照规定的实验计划或步骤
• 通常需要3 到 5天
– 在不同操作条件下，进不同浓度的试样 – 原料及制剂皆需分析
非法定检验方法在实验室之间传递的 文件化过程
实验室获得方法及运用过程
方法验证
- 用一个性质明确的物质来挑战建立的分析方法
方法确认
- 用一个确定方法来挑战现实的分析环境 - 专属性，准确度，精密度，LOD，LOQ - 一般不需要进行线性，范围，耐用性实验
4
方法验证的内容
ICH、USP<1225>、ChP II Appendix XIX A
• 数据分析阶段
– 对分析结果进行统计学计算
• 色谱结果是相对的 • 用统计学分析的方法，可以客观地评估最终结果的真
实变化
10
方法验证步骤
耐用性
实验参数 1 Min & Max
实验参数 2 Min & Max
实验参数 3 Min & Max
实验参数 4 Min & Max
11
线性 Day 1-3
浓度1: 60% 原料及制剂
准确度（Accuracy） 精密度（Precision）-重复性，重现性，中检精密度 专属性（Specificity） 检测限（LOD） 定量限（LOQ） 线性（Linearity） 范围（Range） 耐用性（Robustness）
5
方法验证-系统适用性
• 系统适用性试验的内容
– 在分析未知样品之前或期间，检查系统以保证系 统之性能达到规定的要求
% Improvement
20 – 40% 15 – 20% > 400%
影响分离度的因素
16
UPLC技术加速方法开发过程
能够在一个工作日内完成方法开发!
• 对pH、有机相和色谱柱的组合条件进行 系统性筛查
• 高分辨亚二微米色谱柱技术确保高分辨 分离在更快的同时分离能力不打折扣
• 可自动选择色谱柱和流动相
– 再进行方法优化 • 梯度/温度
14
影响分离度的因素选择性最为重要
Rs N 1 k
4
k 1
Maximized in UPLC Separations by:
▪Ultra-low dispersion system ▪Small [< 2 µm] particles ▪Higher pressure capability ▪Well-designed columns
• 拖尾因子
– T2
• 理论塔板数
– 通常 N > 2000
7
方法验证- USP<1225>
• 类型1
– 主组份或活性成份定量分析方法
• 类型2
– 杂质或降解化合物测定方法
• 类型3
– 性能特点之确定分析方法
• 如溶出度实验
• 类型4
– 鉴别试验
8
方法验证- USP<1225>
验证的内容
类型1
类型2
分析的一定范围内中准确、重现、可靠、耐用性。
2
实验室获得方法及运用过程
方法开发 方法验证 方法确认 方法转移
3
分析条件的筛选（色谱柱,流动相,pH等） 及优化（梯度、柱温、流速等）
准确度，精密度，专属性，检测限， 定量限，线性，范围，耐用性
法定检验方法在使用环境中适用性评 估（人员、仪器、样品、试剂）
• 四元溶剂或二元混合使方法开发更方便
17
影响选择性的主要因素
固定相 有机溶剂 流动相pH值 梯度
18
固定相
19
固定相
传统硅胶颗粒基质
硅羟基
合成步骤： 1. 合成硅胶基质 2. 键合配体（键合相） 3. 端基封口
Polyethoxysilane
12
液相色谱的方法开发
13
液相色谱的方法开发
• 根据分析物的化学性质选配色谱条件
– 基于既往经验及思考进行合理猜测 – 通常辅以资料参考 – 询问同事
• “步进式”测试开发
– 基于前一测试结果设计下一步的测试条件，逐步进行
• 系统性筛选策略
– 先按流动相pH、有机相和固定相的直接组合进行系统性筛选测试 • 评估结果，选择最有效的条件组合
– 塔板数，拖尾因子，分离度 – 确定重现性（%RSD）
• 系统适用性“样品”
– 主组份与预期副产物之混合物 – 系统适用性试验是色谱方法的一部分
6
方法验证-系统适用性
• 容量因子
– k' > 2
• 精密度/进样重复性
• RSD 1%, n 5 • 分离度
– Rs 2 (主峰与最近洗脱 的色谱峰之间)
Impact on Resolution
Double N
Double k
15
Double α
Maximized in UPLC Separations by:
▪Range of column chemistries ▪Multiple particle substrates ▪Wide usable pH range ▪High retentivity ▪Wide range in selectivity
浓度2:80% 原料及制剂
浓度3:100% 原料及制剂
浓度4: 120% 原料及制剂
浓度5: 140% 原料及制剂
精密度 1-3天
六次重复, 100% 原料药
定量限
浓度1 原料药
浓度2 原料药
浓度3 原料药
浓度4 原料药
浓度5 原料药
定量限 精密度
定量限 原料药
检测限
六次空白样品 的基线噪音
方法验证的复杂性
• 每一方法验证的过程由80到100次分析组成 • 每次分析中，仅一种组分（一个色谱峰）即
可产生7个相关结果（峰面积，保留时间，分 离度等……） • 每一组分最终得到总共约700 个数字 • 所有这些数字需要进行数学处理：
– 手工处理（计算器，Excel Macro’s 等） – 专用的方法验证程序