响应曲面法优化离子色谱测定烟叶中阴离子的梯度洗脱条件的方法

摘要

本发明涉及一种色谱分离条件的优化方法，特别是涉及利用响应曲面法优化离子色谱测定烟叶中阴离子的梯度洗脱条件的方法。本发明是一种响应曲面法优化离子色谱测定烟叶中阴离子的梯度洗脱条件的方法，只通过27组实验即可对梯度淋洗条件进行优化，缩短了分析时间，提高了分析效率本发明只通过少量实验，就可合理有效地优化梯度优化条件，简便快速，本发明可以适用于一系列液相色谱梯度洗脱条件优化的问题，具有很高的实用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种色谱分离条件的优化方法，特别是涉及利用响应曲面法优化离子色谱测定烟叶中阴离子的梯度洗脱条件的方法。

背景技术

无机阴离子和有机酸广泛存在于烟草中，对烟草生长过程中的生理代谢起重要作用，而且对卷烟感官质量有着重要影响，例如许多有机酸及其衍生物是烟草香味的主要成分。因此通过对烟草中有机酸和无机离子的分析研究，对判断烟气是否醇和、评定烟叶的品质、指导烟叶生产和叶组配方都具有重要意义。离子色谱作为分析阴阳离子的一项高效、简单、快速、灵敏度高的技术，是分离有机酸分子和无机离子的重要方法。

在离子色谱领域，梯度洗脱法能够缩短分析周期、提高分离能力、改善峰型和增加灵敏度。特别是在复杂生物样品如烟叶的分析过程中，梯度洗脱法显得尤为重要。但是这种方法需要优化的参数较多，优化难度也较大。目前，响应面优化法作为一种非常有效的化学计量学方法，广泛应用于样品前处理、电泳和质谱条件优化等方面。它以最少的实验次数取得最多的相关信息。从这些信息出发，通过一定的评价方法就可以找到最佳的梯度洗脱条件。

发明内容

本发明提供一种离子色谱梯度淋洗条件的优化方法，利用一台Dionex ICS-2100离子色谱仪和AS19离子色谱柱检测烟叶中阴离子，运用响应曲面法优化梯度淋洗条件，可实现12种阴离子在短时间内同时分析，大大提高了分析效率。

本发明的具体技术方案如下：

       本发明是一种响应曲面法优化离子色谱测定烟叶中阴离子的梯度洗脱条件的方法， 只通过27组实验即可对梯度淋洗条件进行优化，缩短了分析时间，提高了分析效率。

本发明只通过少量实验，就可合理有效地优化梯度优化条件，简便快速。 

本发明可以适用于一系列液相色谱梯度洗脱条件优化的问题，具有很高的实用价值。  

本发明具有如下优点和效果：

1.本发明是利用响应曲面法，只通过27组实验即可对梯度淋洗条件进行优化，缩短了分析时间，提高了分析效率。

2.本发明可以适用于一系列优化色谱梯度淋洗条件的问题，具有很高的实用价值。

附图说明  

图1为梯度条件类型；

图2 为未用响应曲面法优化离子色谱梯度洗脱条件时的实际样品信号峰；

图3为响应曲面法优化离子色谱梯度洗脱条件后的实际样品信号峰；

图1中标记为：

t₁-第二阶段开始时间，c₁-第二阶段结束浓度，t₂-第三阶段开始时间，c₂-第三阶段结束浓度；

图2中标记为：

1- 乙酸根，2- 甲酸根，3- 氯离子，4-硝酸根，5-硫酸根，6-苹果酸根，7-草酸根，8-磷酸根，9-柠檬酸根；

图3中标记为：

1- 乙酸根，2- 甲酸根，3- 氯离子，4-硝酸根，5-硫酸根，6-苹果酸根，7-草酸根，8-磷酸根，9-柠檬酸根。

具体实施方式

本发明利用响应曲面法优化梯度淋洗条件，梯度条件（见图1）是分为四个阶段，第一阶段，淋洗液不变；第二阶段，淋洗液浓度线性升高；第三阶段，淋洗液浓度线性升高，升高斜率与第二阶段不同；第四阶段，淋洗液浓度降至第一阶段浓度。

响应曲面法优化的因素为第二阶段的开始时间与结束浓度，第三阶段的开始时间与结束浓度。利用色谱响应函数（CRF）作为响应值，以得到最高的CRF为目标进行优化。

本发明利用Dionex ICS-2100离子色谱仪和AS19离子色谱柱，简单的KOH在线淋洗液，单泵单流路系统，抑制型电导检测。

本发明采用的梯度条件优化方法是响应曲面法。首先，根据经验确定梯度淋洗类型，然后利用响应曲面法得到27组实验的实验设计表（表1）,利用色谱响应函数（CRF）作为响应值，以得到最高的CRF为目标进行优化。

色谱响应函数（CRF）计算式

                         (1)

                        (2)

                               (3)

                              (4)

                           (5)

其中，R_i,i+1 为相邻两个峰i和i+1之间的分离度，t_i,和t_i+1分别为峰i和i+1的保留时间，w_i和w_i+1分别为峰i和i+1的峰宽，T为最后一个物质的保留时间。

表1

传统的梯度优化过程主要靠经验判断，但是需要优化的参数较多，优化难度也较大，往往得到的色谱条件并不是最优条件。首先，我们使用了传统的梯度优化方法，即根据经验确定梯度条件，过程繁琐，结果如图1所示。本发明采用的梯度条件优化方法是响应曲面法，只通过27组实验即可对梯度淋洗条件进行优化，结果如图2所示。对比图1和图2可知，本发明采用的响应曲面法得到的梯度条件可显著缩短分离时间，改善峰形，目标物质也得到了很好的分离。

本发明采用美国戴安公司（Dionex）的离子色谱仪Dionex ICS-2100，Ionpac AG19(50mm×4mm)保护柱，Ionpac AS19(250mm×4mm)分析柱,采用戴安公司的KOH淋洗液发生器。流动相流速为1.0mL/min,进样量为25μL，ASRS300-4mm电化学自再生抑制器抑制后，DS6电导检测器检测。