仪器越是高精尖,对实验用水要求越是高,因为分析仪器对实验用水中的多种污染物十分敏感,比如重金属和可溶性有机物,尤其是食品、药物中的残留和有害元素检测、降低实验空白等等都直接与水的纯净度有密切关系。
目前检测实验室多数存在用水概念不强、制备的纯度低、贮存期间细菌污染严重等情况,多了解实验室用水的纯度要求,贮存注意事项等,有利于确保实验数据的科学性和公证性。
实验用水纯度要求
随着试验用分析系统灵敏度的提高,对水的纯度也有了更高的要求。实验的再现性除了要有良好的技巧,还受到所用化学试剂纯度和分析仪器精密度的影响。实验中用来配制溶液的化学试剂,及所使用的水纯度也非常重要,因此,为了数据的再现性,使用稳定水质的纯水很有必要。
评价水质的常用指标
1、电阻率(electrical resistivity)
衡量实验室用水导电性能的指标,单位为MΩ-cm,随着水内无机离子的减少电阻加大则数值逐渐变大,实验室超纯水的标准:电阻率为18.2MΩ-cm。
2、总有机碳(Total Organic Carbon ,TOC)
水中碳的的浓度,反映水中氧化的有机化合物的含量,单位为ppm 或 ppb。 )
3、内毒素(Endotoxin)
革兰氏阴性细菌的脂多糖细胞壁碎片,又称之为“热原”,单位cuf/ml。
中国药典医药用水标准
各分析仪器对水的纯度要求
•石磨炉原子吸收光谱
GF-AAS与其他原子吸收光谱测定的不同之处是,其火焰炉被电子发热石墨管或棒替代,能在元素分析中达到很高的灵敏度。GF-AAS要求顶级纯水系统,提供ppt级的杂质水平,18.2MΩ-cm的电阻率和低TOC水平。
•电感耦合等离子光谱仪
在ICP-AES应用中,对不同元素的灵敏度明显不同,但金属、过渡金属、磷和硫检测下限都在ppb范围内。ICP-AES对水的纯度要求相当严格,电阻率大于18MΩ-cm的超纯水是必须的,TOC的要求一般不太重要,前处理要求反渗透或离子交换。
•等离子质谱
ICP-MS可被用于测定在ppt水平的元素。对这种灵敏的ICP-MS分析工作,水的纯度要求非常严格,要求水中杂质在ppt水平,电阻率18.2MΩ-cm和较低的TOC。
•质谱分析
质谱能对混合物进行痕量分析,由于其高灵敏度,要求最高纯度的用水。所有的样本制备和前处理,例如固相萃取都需要超纯水。要求水中杂质在ppt水平,进行有机物分析时要求电阻率18.2MΩ-cm,非常低的TOC,一般指标小于3ppb。
•痕量金属检测
痕量元素现在通过使用诸如ICP-MS技术,可测定在ppt和亚ppt水平的物质。痕量分析工作需要不含可测定成分的纯水,并且水质要求适用于最严格最灵敏的ICP-MS工作。因此,空白试剂,标准样稀释和样本制备均需要纯度最高的超纯水,甚至需要在无尘室中操作。
图为不同HPLC用水在UV 210 nm下获得的空白色谱图。
实验室常见的水的种类
1、蒸馏水:
实验室最常用的一种纯水,虽设备便宜,但极其耗能和费水且速度慢,应用会逐渐减少。蒸馏水能去除自来水内大部分的污染物,但挥发性的杂质无法去除,如二氧化 碳、氨、二氧化硅以及一些有机物。新鲜的蒸馏水是无菌的,但储存后细菌易繁殖;此外,储存的容器也很讲究,若是非惰性的物质,离子和容器的塑形物质会析出造成二次污染。
2、去离子水:
应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子,但水中仍然存在可溶性的有机物,可以污染离子交换柱从而降低其功效,去离子水存放后也容易引起细菌的繁殖。
3、反渗水:
反渗水克服了蒸馏水和去离子水的许多缺点,利用反渗透技术可以有效的去除水中的溶解盐、胶体,细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质,但不同厂家反渗水质量差别很大。
4、超纯水:
其标准是水电阻率为18.2MΩ-cm。但超纯水在TOC、细菌、内毒素等指标方面并不相同,要根据实验的要求来确定,如细胞培养则对细菌和内毒素有要求,而HPLC则要求TOC低。
补充:超纯水使用要点
1.即取即用;
2.排掉前端初期水;
3.取水时避免产生气泡。
我们从新颁布实施的乳制品食品安全国家标准可以看出:随着精密分析仪器的运用和检验检测技术的提高,实验用水已成为影响检验检测灵敏度、准确度和可靠性的重要因素。因此,为避免实验用水参差不齐对检验带来的不良后果,新食品安全国家标准舍弃了“蒸馏水”、“去离子水”和“去离子蒸馏水”等经常出现在旧国标中模糊的实验用水要求,果断启用对水质有具体指标和参数要求的新规定,主要是引用《GB/T6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法》对各级水的规定。
例:乳制品食品安全国家标准所用仪器及用水要求
检验项目 |
依据标准 |
方法1 |
仪器1 |
用水要求1 |
方法2 |
仪器2 |
用水要求2 |
三聚氰胺 |
GB22388 |
液相色谱法 |
HPLC |
一级水 |
液质联用法 |
LC-MS |
一级水 |
维生素A、D、E |
GB5413.9 |
液相色谱法 |
HPLC |
一级水 |
无 |
||
钠、钾、铜、铁 |
GB5413.21 |
火焰原子吸收法 |
AAS |
二级水 |
发射光谱法 |
ICP-AES |
一级水 |
硝酸盐、亚硝酸盐 |
GB5009.33 |
离子色谱法 |
IC |
超纯水 |
分光光度法 |
UV |
二级水 |
黄曲霉毒素M1 |
GB5413.37 |
液质联用 |
LC-MS |
一级水 |
液相色谱法 |
HPLC |
一级水 |
亚油酸等脂肪酸 |
GB5413.27 |
乙酰甲醇甲酯化 |
GC |
一级水 |
皂化甲酯化 |
GC |
一级水 |
按照GB6682-2008的标准,纯水水质分为哪几类?
根据国家标准GB/T 6682—2008规定实验室用水分为三个等级:一级水、二级水和三级水。
一级水可用二级水经过石英设备蒸馏或超纯水制备装置制取后,再经0.2µm微孔滤膜过滤。
二级水可用多次蒸馏或超纯水制备装置制取。
三级水可用蒸馏或离子交换等方法制取。
不同级别纯水的应用领域
应用领域 |
纯水级别 |
相关参数 |
高效液相色谱(HPLC) 气相色谱(GC) 原子吸收(AA) 电感耦合等离子体光谱(ICP) 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS) 分子生物学实验和细胞培养等 |
I级水 |
电阻率(MΩ.cm):>18.0 TOC含量(ppb):<10 热原(Eu/ml):<0.03 颗粒(units/ml):<1 硅化物 (ppb):<10 细菌(clu/ml):<1 pH:NA |
制备常用试剂溶液 制备缓冲液 |
II级水 |
电阻率(MΩ.cm):>1.0 TOC含量(ppb):<50 热原(Eu/ml):<0.25 颗粒(units/ml):NA 硅化物 (ppb):<100 细菌(clu/ml):<100 pH:NA |
冲洗玻璃器皿 水浴用水 |
III级水 |
电阻率(MΩ.cm):>0.05 TOC含量(ppb):<200 热原(Eu/ml):NA 颗粒(units/ml):NA 硅化物 (ppb):<1000 细菌(clu/ml):<1000 pH:5.0-7.5 |
以色谱方法实验用水为例,乳制品食品安全国家标准中涉及HPLC或GC的方法都要求使用GB/T6682规定的一级水,由于离子水、蒸馏水及瓶装水(如哇哈哈、乐百氏等)不符合GB/T6682规定一级水的指标要求,根据国标这类水不能用于乳制品相关检验项目的实验!
重点:实验室用水的储存
各级用水均使用密闭的、专用聚乙烯容器。三级水也可使用密闭的、专用玻璃容器。
新容器在使用前需用盐酸溶液(20 % )浸泡2~3d,再用待测水反复冲洗,并注满待测水浸泡6h以上。
各级用水在贮存期间,其玷污的主要来源是容器可溶成分的溶解、空气中二氧化碳和其他杂质。一级水、无二氧化碳水不可贮存,使用前制备;三级水可适量制备,保存期限不能超过7天,且要贮存在预先经同级水清洗过的相应容器中。
储存容器上要粘贴有相应的标识,标识应能反映实验室用水的相关信息,包括名称,制备日期,制备人及其他需备注信息。
为何国标会有如此高的要求?
去离子水和重蒸水的使用会出现不同程度的杂峰,影响目标物的定性定量检测,而超纯水可获得非常理想的色谱基线。此外,去离子水和蒸馏水还具有水质参数不一致,批间差异大,没有指标溯源性等缺点,无法估计其产生的影响,对检验结果构成潜在的严重威胁。除了对结果的影响,去离子水和蒸馏水中残留的大量污染物尤其是颗粒和有机物还会对色谱柱和色谱仪器造成损害,缩短色谱柱和仪器的使用寿命。
小结
有的实验室用市售蒸馏水来配制培养基、食盐水,但某品牌蒸馏水成分表一列赫然标明含有硫酸镁和氯化钾,金属盐类本身有抑菌效果,对结果是否会有影响?