今日GCMS：集成软件如何提高实验室通量和效率

　　“高样品通量”和“快速气相色谱” 这两个术语在气相色谱(GC)市场中的使用越来越普遍。对于寻找方法来应对法规监测的数量增长问题的质控(QC)化学家们，以及在竞争激烈的市场上想要占据优势的环境化学家们，在气相色谱-质谱联用(GC-MS)领域，增加通量均是他们关心的问题。对于那些打算购买新资产设备的人来说，减少样品运行时间已上升为最重要的需求，因此，仪器制造商们已经着手开发满足新的生产率要求的系统。

　　在气相色谱和质谱中可以看到高通量是如何实现的：气相色谱能够实现每次运行之间更快的梯度和减少冷却时间，而质谱能够实现更高的采集速率。例如，一种气相色谱-飞行时间质谱联用仪(GC–time-of-flight (TOF) MS)系统(Pegasus，力可 LECO 公司, St. Joseph, Michigan密歇根州)每秒可以采集500张谱图，这种速度足以在极其狭窄的峰(< 50ms)上采集足够的数据。硬件可以达到如此快的速度，分析时间通常可以缩减为原来的一半、四分之一甚至更短。然而，如果不解决自身的挑战，这种方法还不能真正地增加通量。事实上，正是广为称赞的快速带来了两项非常重要的挑战——分析过程中的共流出和评价(review)数据结果。为应对这两项挑战，功能强大的软件就变得绝对是非常必要。这些软件必须能解析数据而不仅仅是采集和报告数据;并且必须是一种动态和功能强大的工具，有更多的能力去处理上述提及的重要问题。本文将介绍的，就是在使用GC-TOFMS系统时，软件如何能够完成这些任务。

　　共流出

图1 4秒内9种杀虫剂的去卷积色谱图

图2 158.529s的结果谱图，识别出了倍硫磷、毒死蜱和对硫磷

　　大多数分析工作者对共流出过程都很熟悉，分析工作者花费大量的工作时间来努力减少共流出的实例或其严重的阻碍。在使用压缩时间的色谱时，这种努力就自然变得更加不可能，由于运行时间减少，很少色谱峰能充分展开，被分析物在色谱中扩散。相反，软件一定能够对新的共流出峰去卷积(deconvolut)。图1 进一步表明，硬件和软件之间的相互关系，硬件具有高采集速率(这种情况下，每秒获得40张谱图)，软件能够通过结果谱图去卷积对数据进行适当的处理。ChromaTOF软件(力可公司)具有的去卷积运算功能，可以在一个4秒窗口中分离9种出现的杀虫剂/农药。在如图2所示的158.529秒窗口，有3种杀虫剂，通过质谱分别鉴别出是倍硫磷(fenthion)、毒死蜱(chlorpyrifos)和对硫磷(parathio)。按照谱图去卷积的算法，可以很容易地提取出毒死蜱的结果谱图。图3为一个提取谱图的实例。

图3 毒死蜱的去卷积质谱图(上方)和NIST标准谱图比对(下方)

　　数据评价

　　增加通量面临的第二项挑战通常较少被考虑到，但也同样重要。由于样品运行时间大大减少，分析的样品数量增加，需要评价的数据量也随着相应增加。比如说，一名分析者用标准的一个1小时方法运行同样的一个分析已经多年，如果为增加通量购买了高速系统且运行时间减少到10min，那么，实验室管理者将获益于大大增加的数据量。然而同时，分析者也将会有大约相当于通量提高前6倍的数据需要评价。这一数据评价过程很可能成为分析过程的下一个“瓶颈”。在此情况下，软件必需能够减少分析每个样品花费的时间，同时达到减少样品运行时间的目的。有效的软件必须能够以两种方式实现提高通量的目标：首先，软件应该利用其增加的自动化优势使得分析者无需在样品切换之间花费时间;其次，软件应让使用者能快速有效地完成同样一项任务。

　　这里所用到的软件(ChromaTOF，力可公司)中的许多功能均能够提高自动化程度以达到提高通量的目标。例如，通过单击一次鼠标，ChromaTOF就可以让一个样本自动执行15个以上的命令，包括自动寻峰、谱库搜索、待测物定量、应用保留指数、打印一系列报告、向实验室信息管理系统(LIMS)上传数据，以及向备份驱动器输出文件。通过实现上述功能的自动化，软件将分析者从执行那些耗时的程序中解放出来，转而专注于评价结果。

图4 软件执行校正待测物(ChromaTOF，力可公司)命令时的屏幕截图

　　尽管自动化在增加数据评价通量方面极其重要，但软件的布局和设计也同样重要。用户必须能够在软件的一个区域内无缝流畅地工作，而不需要为完成单个任务在面板/窗口之间来回移动。将不同信息以一种有助于增加速度、便捷性和灵活性的方式列出也非常重要。当查看样品或标样时使信息列出的能力、如何列出信息的灵活性以及信息在屏幕上显示的位置，都会增加操作者的工作效率。图4的屏幕截图中，展示了校正多个分析物的增强功能。从这个单一的界面中，除了出现的标样外，分析者还能看到校正中分析物的列表，以及标样中每一个待测物的色谱和质谱图。

　　结论

　　由于今日的实验室都需进一步提高实验室通量和生产效率，诸如TOFMS这类更快速的样品方法越来越引起人们的关注。这些方法使分析仪器拥有更多的潜能，在更短的时间内获得更大量的数据、并运行更多的样品。然而，数据量的增加给数据分析过程提出了一系列新的挑战。由于有如此多的数据要分析，通常很难以一种时效的方式将数据整理分类，更不用说提高实验室通量。

　　然而，如果有合适的软件，TOFMS仪器就有可能成为最受欢迎的GC分析工具。为使用户获益，软件应该能够克服以下两个挑战：样品共流出和结果数据评价。本文所举例子向大家说明了，一个集成软件包能够为用户提供分析已采集数据的解决方案。