检测器的种类及选择方法

1、检测器的种类及选择方法第1页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四简介种类：紫外检测器(UV) 荧光检测器(FD) 电化学检测器(ECD) 蒸发光散射检测器(ELSD) 示差折光检测器(RID) 质谱检测器(MSD) 氢火焰检测器(FID) 热导检测器(TCD) 氮磷检测器(NPD) 火焰光度检测器(FPD) 其它检测器：质谱仪、付立叶变换红外光谱仪、 AED、SCD、ELCD、PID、HID等第2页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四检测器性能评价指标： 响应值（或灵敏度）S ： 定义 S=R/Q 在一定范围内，信号R与进入检测器的量Q呈线性关系： R =

2、S Q S = R / Q 单位： mV/（mg / cm3） ；（浓度型检测器） mV /（mg / s） ；（质量型检测器） S 表示单位量的物质通过检测器时，产生的响应信号的大小。S值越大，检测器（也即色谱仪）的灵敏度也就越高。简介第3页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四紫外检测器(UV) 紫外检测器是液相色谱中使用最广泛的检测器，几乎所有的液相色谱仪都配此类检测器，是一种选择性检测器。 原理：朗伯比尔(LambertBeer)定律，即当一束单色光透过样品池时，若流动相不吸收光，则吸光度(A)与吸光组分的浓度(C)和样品池的光径长度(L)成正比。 分类：紫外检测器包括

3、固定波长检测器，可变波长检测器和光电二极管阵列检测器三类。 缺点：只能检测有紫外吸收的物质，流动相的选择有 一定限制，流动相的截止波长必须小于检测波长。 适用范围：大多数有紫外吸收的化合物。 第4页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四紫外检测器(UV) 固定波长检测器：波长一般为254nm，以低压汞灯为光源，光源单色性好、光强度大、灵敏度高。 可变波长检测器：目前配置最多的检测器。光路系统类似分光光度计，一般采用氘灯或卤钨灯为光源，光束经单色器分光后按需要选择组分的最大吸收波长为检测波长，从而提高灵敏度。 二极管阵列检测器(DAD)是20世纪80年代出现的一种光学多通道检测器

4、。在晶体硅上紧密排列一系列光电二极管，每一个二极管相当于一个单色器的出口狭缝，二极管越多分辨率越高，一般是一个二极管对应接受光谱上一个纳米谱带宽的单色光。原理：复色光通过样品池被组分选择性吸收后再进入单色器，照射在二极管阵列装置上，使每个纳米波长的光强度转变为相应的电信号强度，即获得组分的吸收光谱，从而获得特定组分的结构信息，有助于未知组分或复杂组分的结构确定。第5页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四紫外检测器(UV) Identification of the Position of Mono-O-glucuronide of Flavones and Flavonols

5、 by Analyzing Shift in Online UV Spectrum (max) Generated from an Online Diode Array Detector (1) In this paper,glucuronide(s) of 36 flavones and flavonols were generated using an in vitro glucuronidation reaction. UPLC/MS/MS was used to confirm the degree (mono- or di-) of glucuronidation in flavon

6、oids with up to four hydroxyl groups. UV spectra of flavonoids and their respective mono-O-glucuronides were generated using UPLC with an online diode array detector. Analysis of the extent of shift in spectra of glucuronides in band I (300-385 nm) and band II (240-280 nm) regions as reflected by ch

7、anges in max value was used to identify the position of glucuronidation. (1) SAOWAPA CHUMANEE, SOMYOTE SUTTHIVAIYAKIT, AND PAKAWADEE SUTTHIVAIYAKIT. Identification of the Position of Mono-O-glucuronide of Flavones and Flavonols by Analyzing Shift in Online UV Spectrum (max) Generated from an Online

8、Diode Array DetectorJ. Agric. Food Chem. 2009, 57, 17521759.第6页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四紫外检测器(UV)The data showed that glucuronidation of the 3- and 40-hydroxyls resulted in band I max hypsochromic shifts (or blue shift) of 13-30 and 5-10 nm, respectively. Glucuronidation of the 5-hydroxyl group ca

9、used a band II max hypsochromic shift of 5-10 nm. In contrast, glucuronidation of the 7-hydroxyl group did not cause any max change in band I or II max, whereas glucuronidation of the 6-hydroxyl group did not cause predictable changes in max values. The paper demonstrated for the first time that a r

10、apid and robust analysis method using max changes in online UV spectra can be used to pinpoint region-specific glucuronidation of flavones and flavonols with hydroxyl groups at the 40-, 3-, 5-, and/or 7-position(s).第7页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四abcFigure 1. LC-DAD chromatograms of blank shrimp (a),

11、shrimp fortified with a mixture of nitrofuran metabolites at 1 g/kg (b), and sample 5(c).紫外检测器(UV)第8页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四紫外检测器(UV)Figure 2. UV spectra of quercetin (3,5,7,30,40-pentahydroxyflavone) (solid black line) and its four mono-O-glucuronides generated by UGT 1A8 andUGT 1A9 at an incub

12、ation concentration of 10 M.第9页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四荧光检测器(FD) 原理：具有某种特殊结构的化合物受到紫外光激发后能发射出比激发光源波长更长的光，称为荧光。荧光强度(F)与激发光强度(I0)及荧光物质浓度(C)成正比。 优点：灵敏度高、选择性好，是微量组分和体内药物分析常用的检测器之一。 缺点：只适用于能够产生荧光的物质的检测，适用范围不如紫外检测器。影响因素较多，对溶剂的纯度、pH值、样品浓度、检测温度等需很好地控制。 第10页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四荧光检测器(FD)Laser-Induced

13、 Fluorescence Detector for Capillary-Based Isoelectric Immunoblot Assay (2) (2) James E. Knittle, David Roach, Peter B. Vander Horn, and Karl O. Voss. Laser-Induced Fluorescence Detector for Capillary-Based Isoelectric Immunoblot Assay J. Anal. Chem. 2007, 79, 9478-9483. We describe a whole-capillar

14、y, multicolor laser-induced fluorescence scanner for microfluidic protein analysis systems. Separation of proteins is achieved by isoelectric focusing in a short length of fused-silica capillary after which the resolved proteins are immobilized to the capillary wall using photochemistry. The capilla

15、ry is then evacuated, and fluorescently labeled antibodies are flowed through the capillary to bind to the immobilized proteins.This technique provides high sensitivity, the ability to spatially resolve and quantify proteins, and provides the opportunity for complete automation. Results obtained by

16、fluorescence detection are compared to those obtained by chemiluminescence while offering enhanced resolution and signal stability.第11页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四荧光检测器(FD)Figure 3. (a) Schematic representation of fluorescence imager.(b) Detector optics.第12页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四荧光检测器(FD)Figure

17、4. Comparison of fluorescence and chemiluminescence detection of cIEF-separated GFP. (a) GFP imaged using native fluorescence, (b) GFP detected with labeled antibody based fluorescence, and (c) GFP detected with labeled antibody-based chemiluminescence.第13页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四荧光检测器(FD)Figure

18、5. (a) Native fluorescence and (b) chemiluminescence profiles of HRP-immunolabeled GFP.第14页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四电化学检测器(ECD) 电化学检测器是测量物质的电信号变化，对具有氧化还原性质的化合物，如含硝基、氨基等有机化合物及无机阴、阳离子等物质可采用电化学检测器。包括极谱、库仑、安培和电导检测器等。前三种统称为伏安检测器，用于具有氧化还原性质的化合物的检测，电导检测器主要用于离子检测。其中安培检测器(AD)应用较广泛，更以脉冲式安培检测器最为常用。 原理：在两电极之间

19、施加一恒定电位，当电活性组分经过电极表面时发生氧化还原反应(电极反应)，电量(Q)的大小符合法拉第定律QnFN。因此，反应的电流(I)为：InFdNdt，式中n为每摩尔物质在氧化还原过程中转移的电子数，F为法拉第常数，N为物质的摩尔数，t为时间。当流动相的流速一定时，dNdt与组分在流动相中的浓度有关。 第15页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四电化学检测器(ECD) 优点：灵敏度很高，尤其适用于痕量组分分析。 缺点：干扰比较多，如生物样品或流动相中的杂质、流动相中溶解的氧气及温度的变化等都会对其产生较大的影响。电极寿命有限，对温度和流速的变化比较敏感。 适用范围：应用范围

20、广，凡具氧化还原活性的物质都能进行检测，本身没有氧化还原活性的物质经过衍生化后也能进行检测。 第16页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四(3) Ju Qiu, Nozomi Saito, Mai Noguchi, Keiichi Fukui, Kayo Yoshiyama, Kazusato Matsugano,Norihiko Terehara, and Toshiro Matsui.Absorption of 6-O-Caffeoylsophorose and Its Metabolites in Sprague Dawley Rats Detected by Elec

21、trochemical DetectorHigh-Performance Liquid Chromatography and Electrospray Ionization Time-of-FlightMass Spectrometry MethodsJ. Agric. Food Chem. 2011, 59, 62996304 (3)Absorption andmetabolism of a natural compound, 6-O caffeoylsophorose (CS) from acylated anthocyanins in a red vinegar fermented wi

22、th purple sweetpotato, were clarified. The absorption of CS and conjugated CS in blood from orally administrated SpragueDawley rats at a dose of 400 mg/kg was investigated by electrochemical detectionhigh performance liquid chromatography. As a result, CS was successfully detected in rat plasma (AUC

23、06h, 108.6(8.1 nmol h/mL) and was found to be an intact absorbable polyphenol. In addition, half of the absorbed CS was detected as its conjugates (AUC06h, 50.7(5.7 nmol h/mL) as well as caffeic and ferulic acids from CS. 电化学检测器(ECD)第17页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四电化学检测器(ECD)Figure 6. Typical ECD- HP

24、LC chromatograms of standard (A) and ratplasma before (B) and 30 min after (C) a single oral administration of400 mg/kg CS to SD rat. Peaks 1, 2, and 3 denote CS, caffeic acid, andferulic acid, respectively. HPLC and ECD conditions are described in the Materials and Methods.第18页，共34页，2022年，5月20日，5点4

25、9分，星期四Microfabricated Electrochemical Detector for High-Performance Liquid Chromatography (4)(4)Evan T. Ogburn, Michael Dziewatkoski, Don Moles, Jay M. Johnson, and William R. Heineman. Microfabricated Electrochemical Detector for High-Performance Liquid ChromatographyJ. Anal. Chem. 2011, 83, 696369

26、70 A microfabricated electrochemical cell has been developed as a disposable detector for flow injection analysis (FIA) and high-performance liquid chromatography (HPLC).The simplicity of the fabrication process allows this detector to be used as a low-cost, disposable device that can be replaced ea

27、sily if its performance degrades rather than disassembling the detector and polishing the electrode surface, which is the usual procedure. The detector consists of thin film-metal electrodesplatinum working electrode, platinum auxiliary electrode, and silver/silver chloride coated on Pt reference el

28、ectrodedeposited on a polyimide substrate with a locking layer of chromium in between. A microfluidic cover made of polyimide directs the solution flow across the electrodes. 电化学检测器(ECD)第19页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四Figure 7.Schematic diagrams of the microfabricated electrochemical detector: electr

29、ode platform (A) and microfluidic cover layer (B).电化学检测器(ECD)第20页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四蒸发光散射检测器(ELSD) 20世纪80年代出现的通用性质量型检测器。不论化合物是否存在紫外、荧光或电负性基团，均可用ELSD检测。 原理：将洗脱液引入雾化器与气体混合形成均匀的微小液滴，蒸发除去流动相而样品组分形成气溶胶，进入检测室，用强光或激光照射气溶胶产生光散射，用光电二极管检测散射光。散射光的强度(I)与组分的质量(m)通常具有下述关系：IKmb或lgIblgm+lgK，式中K和b为与漂移管温度、雾化气

30、体压力及流动相性质等实验条件有关的常数。因此，散射光的对数响应值与组分质量的对数呈线性关系。 优点：通用型检测器，对各种物质有几乎相同的响应。 缺点:灵敏度相对较低，流动相必须是挥发性的，不能用非挥发性的缓冲盐及表面活性剂。 适用范围:适用于挥发性低于流动相的组分，主要用于糖类、高级脂肪酸、磷脂、维生素、氨基酸、甘油三酯、皂苷及甾体等等无紫外吸收或紫外末端吸收的化合物的检测。 第21页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四蒸发光散射检测器(ELSD) (5) Xianfeng Li, Fred Monsuur, Bart Denoulet, Agnieszka Dobrak,

31、Pieter Vandezande, and Ivo F. J. Vankelecom. Evaporative Light Scattering Detector: Toward a General Molecular Weight Cutoff Characterization of Nanofiltration MembranesJ. Anal. Chem. 2009, 81, 18011809Evaporative Light Scattering Detector: Toward a General Molecular Weight Cutoff Characterization o

32、f Nanofiltration Membranes (5) An evaporative light scattering detector (ELSD) coupled with HPLC was used for the first time to characterize membranes. Polydispersed PEG-200, 600, and 1000 were selected as probe molecules to study the dependence of membrane retention on molecular weight via a gradie

33、nt eluted HPLC separation coupled to ELSD detection. The results show that HPLC/ELSD is a really general and powerful technique to study the nanofiltration (NF) process since it does not require any special properties for the solutes (chromospheres or fluorophores) and possesses the required sensiti

34、vity. Especially in solvent resistant NF (SRNF), where a wide range of organic solvents is used, the ELSD detector was not affected by the interaction between solvent and solutes, which is a critical issue compared to other more common detectors.第22页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四Figure 8. HPLC/ELSD res

35、ults of PEG-600 Performed at different column temperatures.Figure 9. HPLC/ELSD results of PEG-600 with different injection volumes.蒸发光散射检测器(ELSD) 第23页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四Figure10. HPLC/ELSD results of 1000 ppm PEG-200 in methanol.Figure 11. PEG-200 chromatograms obtained with the two differen

36、t ELSD detectors.蒸发光散射检测器(ELSD) 第24页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四蒸发光散射检测器(ELSD) Figure 12. Typical HPLC/ELSD results of PEG-600 before (feed) and after filtration (permeate) through a PDMS membrane in different solvents第25页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四示差折光检测器(RID) 工作原理；利用组分与流动相的折光率的不同，其响应信号(R)与组分的浓度(Ci

37、成正比：R=ZCi(ni-n0)，式中Z为仪器常数，ni为i组分的折光率，n0为流动相的折光率。 优点：通用型检测器，只要组分的折光率与流动相的折光率有足够的差别就能检测。 缺点：灵敏度低、受环境温度、流量及流动相组成等波动的影响大，一般不能用于梯度洗脱。 适用范围：RID为通用型检测器，适用于无紫外吸收化合物的分析，如糖类分析。 第26页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四质谱检测器(MSD) 与液相色谱仪联用的质谱检测器是将色谱系统流出的组分经过液质联用接口在一定条件下离子化后，进入质量数分析器(如四极杆质谱、离子阱质谱、二级或多级串联质谱等)，按照离子的质荷比大小分离，

38、记录响应信号并列成谱图。一般地，采用全离子扫描模式可得到特定组分的质谱图，从而得到组分的化学结构信息;采用选择离子监测(SIM)模式可得到特定质量数碎片离子的色谱图，可用于定量测定。 优点：灵敏度高，选择性好，能同时给出组分的结构信息。 缺点：响应信号受离子化效率限制，仪器较为昂贵，通常需专人使用与维护。 适用范围：组分的结构鉴别，微量及痕量组分的分析，药物代谢分析等。 第27页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四氢火焰检测器(FID) 特点: (1) 典型的质量型检测器; (2) 对有机化合物具有很高的灵敏度; (3) 无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质灵敏度低或

39、不响应; (4) 氢焰检测器具有结构简单、稳定性好、灵敏度高、响应迅速等特点; (5) 比热导检测器的灵敏度高出近3个数量级，检测下限可达10-12gg-1。 应用：FID是多用途的破坏性质量型检测器。广泛应用于有机物的常量和微量检测。第28页，共34页，2022年，5月20日，5点49分，星期四氢火焰检测器(FID)A区：预热区B层：点燃火焰C层：热裂解区：温度最高D层：反应区原理：（1）CnHm CH，含 CnHm的载气由喷嘴喷出进入火焰时，在C层发生裂解反应（2） CH + O CHO+ + e，自由基在D层火焰中与激发态原子氧或分子氧反应（3）CHO+ + H2O H3O+ + CO，正离子CHO+ 与火焰中大量水分子碰撞而发生分子离子反应（4）化学电离产生的正离子和电子在外加恒定直流电场的作用下分别向两极定向运动而产生微电流（约10-610-14A）；（5）组分在氢焰中的电离效率很低，大约五十万分之一的碳原子被电离。（6）离子电流信号