色譜儀器的選擇及分析方法的應用

文 張晉軍 張晉波 任金花 晉城市綜合檢驗檢測中心

色譜類分析儀器是食品檢測實驗室用到的主要儀器，包括氣相色譜儀和液相（包括離子）色譜儀，但在實際應用中如何對儀器硬件進行更好地選擇和配置，顯得尤為重要。這就需要對硬件的原理和相關參數有較為詳細的了解，對色譜分析的注意事項、影響因素積累一定的經驗，從而較好地完成食品實驗室遇到的多種色譜類檢測項目，本文列舉幾個分析事例進行說明。

色譜分析作為食品分析的一個大類，相信大家都有所了解。那么，如何快速進入角色，對色譜分析的基礎知識，以及如何應對分析過程中遇到的一些情況。筆者就從事色譜分析過程中，遇到的幾個典型事例，努力找到色譜分析的一些規律性，應用到檢測實際中，極大地提高檢測效率和檢測水平。

1.正確選擇合適的色譜儀器

1.1 食品實驗室需要用到色譜進行檢測的項目有：防腐劑、甜味劑、農藥殘留、色素等。但每個項目適合于用氣相還是液相方法檢測，與該種物質本身物理化學性質有著直接的關系，如分子直徑大小、氣化溫度的高低，是有機物還是無機物，適合溶解于有機溶劑還是無機溶劑，在溶液中是以分子、離子還是原子形態存在，都有著一定的關系。

1.2 氣相色譜法主要用于低分子量、易揮發有機化合物（約占有機物的15%-20%）的分析；液相色譜法適于分析沸點高、相對分子質量大，受熱易分解的不穩定有機化合物、生物活性物質以及多種天然產物。這些化合物約占全部有機化合物的80%。

色譜分析主要依據各種檢測方法標準、作業指導書等，如果能通過這些方法的應用找到其中的規律性，即檢測方法與被分析物質的性質之間的聯系，將有助于我們靈活應用色譜分析方法，理解分析各個環節對整個分析過程會造成什么影響，從細微處著手提高儀器的穩定性和數據的準確性。

1.3 在從事色譜分析之前，先要了解一些色譜分析基礎知識，包括檢測器的分類及選擇、色譜柱的分類和選擇、不同檢測器的原理和各種色譜柱的異同點，例如：《化驗員讀本》儀器分析部分就有比較詳細的介紹。從一些期刊文獻中也會發現，一些新的檢測器和色譜柱被開發出來，用以應對分析不斷出現的新物質的需求。

2.檢測實驗中的應用

2.1 內標、外標分析法在白酒分析中的應用

起初只是從理論上了解了外標法和內標法，究竟在實踐中有什么區別呢？理解也不是特別透徹。參加白酒能力驗證時，嚴格按照標準對甲醇、乙酸乙酯、己酸乙酯進行分析。甲醇采用外標法，乙酸乙酯、己酸乙酯采用內標法。利用島津GC2010-plus,FID檢測器，一周時間內對樣品分析了3-4次，通過比較樣品峰面積的變化，可以看出它們的變化規律，數據見表1所示。

由上表可以看出，甲醇峰面積變化為1.28%；乙酸乙酯、正丁酸乙酯、己酸乙酯峰面積變化率均超過-10.0%。因為甲醇峰面積隨時間波動較小，所以采用外標法；乙酸乙酯、正丁酸乙酯（內標）、己酸乙酯峰面積隨時間變化較大，且趨勢都是變小，采用內標法可以有效消除峰面積減小帶來的影響，這樣就加深了對外標、內標法的理解。

2.2 樣品基質不同對色譜柱性質要求不同

在GB5009.33中，使用離子色譜分析肉制品中亞硝酸鹽含量。利用戴安ICS-90離子色譜儀分析肉制品中亞硝酸鹽，開始時使用AS23柱子，用碳酸系列淋洗液，標準品出峰沒問題，樣品也出峰了，但樣品檢測加標回收率只有70-80%，如圖1（1）所示。

在為離子色譜增加氫氧根系統淋洗液發生裝置，配備了標準中要求的AS11柱子，重新對樣品進行分析時，基線平穩，峰形對稱，標樣和樣品均獲得了穩定和準確的結果。如圖1（2）所示。

圖1 兩種淋洗液亞硝酸根離子峰形對照圖

兩次試驗中，標準品出峰均良好，但不同的淋洗液和柱子，樣品會因為基質的不同對出峰情況影響很大。

2.3 樣品及流動相PH值對色譜出峰峰形的影響

按照GB/T 23495，測定食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉時，應先了解緩沖液的PH值，以及被分析物的Pka。從PH公式：PH＝Pka＋log（[A-]/[A]）得知，溶液PH值高于或低于Pka兩個單位，化合物中99%以一種形式存在，而一種形式存在的化合物才能獲得好的尖銳的峰。對于弱酸，流動相的pH值越小，組分的k值越大，當pH值遠遠小于弱酸的pKa值時，弱酸主要以分子形式存在；對弱堿，情況相反。

實踐中，對弱酸樣品需要調節PH值才可以起到較好的峰形，一次使用Waters ACQUITY 超高效液相色譜儀分析食醋中苯甲酸色譜圖如圖2所示。

圖2 PH調整前后苯甲酸峰形對照圖

這說明調整樣品PH值對峰形起到了至關重要的作用。

3.從分析過程中找到規律性

通過氣相色譜和液相色譜的操作應用，以下幾點尤其需要注意。

3.1 重復性

即同一個樣品多次分析，結果要相當穩定，量值的標準偏差小于5%，才能去考慮樣品處理、實驗過程、數據分析等。要想得到好的重復性，需要考慮：如流動相的平衡時間、柱子的穩定時間，進樣口、檢測器的熱穩定性等。這是分析的第一步，否則，要查找原因，直到問題得以解決。

3.2 標準曲線

色譜分析多要建立標準曲線，即色譜響應值和樣品濃度之間相關情況。曲線符合一次還是二次方程與檢測器類別有關，氣相FPD檢測器中硫分析為二次曲線，其余多數為一次曲線。在不同濃度區間范圍內，曲線的斜率會有不同，這要根據實驗的需要先確定濃度范圍，稀釋5-6個濃度的系列標樣，再根據最小二乘法計算擬合曲線的斜率和截距，相關系數r的絕對值不得小于0.998,r的平方不得小于0.996。

3.3 回收率

先測樣品中的待測物濃度C1，然后加入一定量C2的標準物質，加標量最好和樣品濃度相近，再測定樣品中總的濃度C3，然后計算X=（C3-C1）*100/C2即得回收率。樣品基質的不同對回收率有所影響，檢測標準或實驗一般要求回收率要達到90%-110%，才能證明本次實驗的準確度是符合要求的。

小結

本文通過對色譜儀器選擇、實際應用情況、分析注意要點等幾個方面進行了一些研究和闡述，對于初接觸色譜分析的檢驗人員而言，可以起到事半功倍的作用。同時在實驗中觸類旁通，便于色譜操作人員快速進入角色，并逐步提高檢測技術應用水平。