關于氣相色譜儀進樣器系統的性能驗證探討

吳 紅 林 青 孟 雪 劉 冉 趙海波 栗冠媛

(北京市計量檢測科學研究院，北京 100022)

關于氣相色譜儀進樣器系統的性能驗證探討

吳 紅 林 青 孟 雪 劉 冉 趙海波 栗冠媛

(北京市計量檢測科學研究院，北京 100022)

通過解析國內外標準對氣相色譜儀進樣器系統性能驗證的方法，結合國內氣相色譜儀計量現狀，設計了一套氣相色譜儀進樣器系統性能驗證方案。對方案進行了驗證試驗，并就試驗中遇到的一些問題進行了探討。

氣相色譜儀進樣器系統 性能驗證

氣相色譜儀已被廣泛地應用在食品安全，醫藥衛生以及環境監測等分析領域。氣相色譜儀的進樣器系統是儀器的重要組成模塊，其性能的穩定可靠直接影響儀器的整體質量。系統而全面地對氣相色譜儀的進樣器系統進行性能驗證，能有效地保障氣相色譜儀的整體性能指標。目前國內評價氣相色譜儀性能的法律法規及標準有JJG700—2016《氣相色譜儀國家計量檢定規程》和GB/T 30431《實驗室氣相色譜儀國家標準》，但它們都未提及對氣相色譜儀進樣器系統的性能驗證，只有整機的系統性能驗證。相比之下，由于美國FDA(食品藥品監督管理局)以及EDQM(歐洲藥品與健康管理局)在GMP認證中對儀器設備4Q驗證(設計/安裝/運行/性能驗證)的強制要求，OMCL(歐盟官方藥品控制實驗室)和國外氣相色譜儀生產廠家，如Agilent公司、島津公司等，對氣相色譜儀的整機系統，乃至間接影響到整機系統性能的各個重要組成部分，如進樣器系統、柱溫箱系統和檢測器系統的性能驗證都有較為詳盡的要求。

本文通過解析OMCL發布的氣相色譜儀進樣器系統性能驗證的方法，結合國內氣相色譜儀計量現狀，設計了一套氣相色譜儀進樣器系統性能驗證方案。對方案進行了驗證試驗，并探討了試驗中遇到的一些問題。

1 驗證項目的分析

表1是OMCL儀器驗證指導原則附錄文件[1]對氣相色譜儀進樣器系統的性能驗證項目及參考指標。驗證項目包括進樣器的壓力泄露、進樣器壓力/流速準確性或穩定性、進樣器溫度準確性和穩定性、進樣重復性以及進樣殘留。

OMCL是指導性文件，不針對某個公司或某個型號的儀器。在驗證進樣器壓力/流速準確性或穩定性、進樣器溫度準確度和穩定性這兩個項目時，考慮到某些公司的儀器配有相應的數字傳感器，在儀器設計上可從軟件上實時監控壓力、流速及溫度的準確性和穩定性，可以進行直接驗證，比如測某個點的壓力值或溫度值，但有些儀器供應商的設備不具備這些功能，并且在實際操作中確實存在直接對某些參數進行測量不可行或沒有必要的情況，比如在不打開柱溫箱和調整系統條件的情況下很難可靠地對溫度進行測量，并且探頭很難放入進樣器系統中，這種情況采用間接驗證的方法更實用。因為進樣器壓力、流速或溫度的準確性或穩定性會直接影響樣品在色譜柱里的保留時間，所以通過驗證某個待測樣品保留時間的RSD值來判斷其性能的好壞。基于實用性、可操作性和廣泛適用性的原則，本文在設計驗證方案時方法上采用間接驗證。

表1 OMCL關于氣相色譜儀進樣器系統的驗證項目及參考指標

2 驗證方案

2.1 主要試劑

異辛烷：色譜純；

正十六烷/異辛烷：100ng/μ L，國家二級標準物質[GBW(E)130102]，中國計量科學研究院。

2.2 色譜條件(FID檢測器)

色譜條件：柱溫180℃；進樣口230℃；檢測器250℃；載氣：N2；恒流模式。

2.3 驗證方法及要求

2.3.1 進樣壓力/流速準確性和穩定性

在2.2的條件下，選取色譜柱HP-5 (30m×0.32mm×0.25μm)，設分流比為20∶1，柱流速1mL/min。調節儀器參數，待基線穩定后，注入1μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液，連續進樣6次，記錄下正十六烷色譜峰的保留時間。

2.3.2 進樣器溫度準確性和穩定性

同2.3.1

2.3.3 進樣重復性

方法同2.3.1，記錄下正十六烷色譜峰的保留時間和峰面積。

2.3.4 進樣線性

在2.2的條件下，選取色譜柱HP-5 (30m*0.32mm*0.25μm)，設分流比為50∶1，柱流速1mL/min。調節儀器參數，待基線穩定后，注入0.2μL、0.5μL、1μL、2μL、4μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液，各進樣2次，記錄下正十六烷色譜峰的峰面積，將兩次進樣得到的峰面積取平均值與相應的進樣體積繪制工作曲線，并計算這組數據的線性相關系數。

2.3.5 進樣殘留

在2.3.4進樣線性檢查后，進線性空白溶液異辛烷，并測量主峰(正十六烷)的峰面積A1，取進樣線性最大取樣量時正十六烷色譜峰峰面積A2，峰面積比值A1/A2即為進樣殘留。

3 驗證結果與討論

選取4臺氣相色譜儀進行驗證試驗，結果如表2。

表2 不同型號氣相色譜儀對驗證方案的試驗結果 %

3.1 重復性

從驗證方案的試驗結果來看，如果進樣重復性不好會直接影響進樣線性的驗證。在驗證儀器C進樣重復性試驗中，其色譜峰峰面積的RSD達到了10%，驗證線性的峰面積數據沒有參考意義，導致無法進行線性試驗。目前國內實行法制計量，判定儀器性能主要依據JJG700—2016《氣相色譜儀國家計量檢定規程》，規程要求的保留時間(RSD)≤1%，峰面積(RSD)≤3%。當峰面積的RSD不能滿足這個要求時，儀器的線性是不能保證的。

3.2 進樣線性

驗證進樣線性時，氣相色譜儀的進樣針一般是10μL，但對于毛細管柱而言，進樣體積都比較小，一般為1μL，如果驗證方案選用的色譜柱的膜內徑較小，厚度較薄，進樣量大時容易造成柱飽和。當需要驗證較大體積進樣量時，需選用膜厚較大的色譜柱。有些氣相色譜儀會對進樣器的進樣體積有限制，在設計驗證方案時，可以根據具體的儀器進行適當調整。驗證中分別用驗證方案一，即2.3.4的方法和方案2：色譜柱HP-5 (30m*0.32mm*0.52um)，注入0.5μL、1μL、2μL、4μL、8μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液。兩種方案進樣線性的結果都很滿意，結果見圖1、圖2。

圖1 方案1 進樣線性結果

圖2 方案二進樣線性結果

3.3 進樣殘留

從圖3可以看出，正十六烷/異辛烷溶液的色譜圖上在保留時間為2.72 min時，可以看到明顯的溶質正十六烷的色譜峰。在線性試驗后，不設置洗針程序，緊接著注入空白溶液異辛烷(圖4)，在色譜圖上保留時間2.72 min的位置基本觀察不到明顯的色譜峰。試驗結果4臺氣相色譜儀直接進樣的自動進樣器的進樣殘留均為0.0%。

直接進樣的自動進樣器一般都能設置洗針程序，在實際儀器操作過程中即使進濃度較大的試樣，也可以通過洗針程序消除進樣殘留，所以進樣殘留的驗證與否可視需求而定。

圖3 正十六烷/異辛烷氣相色譜圖

圖4 異辛烷氣相色譜圖

4 結論

通過對驗證方案的試驗及問題的探討，證實了方案的實用性、可操作性和廣泛適用性。但由于氣相色譜儀進樣器系統的種類較多，生產廠家、儀器使用者對儀器性能的要求及需求各不相同，方案制定者在具體制訂某臺氣相色譜儀進樣器系統的性能驗證方案時，可參考本套方案，對驗證項目、方法及技術指標做合理地調整。

[1]Qualification of Equipment Annex 2: Qualification of GC Equipment PA/PH/OMCL(06)86DEF

analytica China簡介

analytica China 慕尼黑上海分析生化展已經成為亞洲重要的分析、實驗室技術、診斷和生化技術領域的專業博覽會和網絡平臺，位于行業在亞洲最具成長性的市場之一——中國。展會每兩年在上海浦東新國際博覽中心舉辦一次。上海同時是中國的化工和制藥產業集散地。觀眾來自化學、醫療、食品、環境和醫藥產業，以及工業和政府研究部門的用戶和決策者。analytica China 2016云集了848家國內外參展企業，展示面積達35,000平米，接待了來自62個國家和地區的24,582名專業觀眾。展會同期舉辦的analytica China國際研討會聚焦多個行業熱點話題，吸引了3,323名來自不同行業領域的專業用戶前來參會。(點擊下載analytica China 2016展后報告，更多內容請訪問：www.analyticachina.com.cn。)

analytica China慕尼黑上海分析生化展是analytica全球網絡的一部分。該網絡涵蓋了analytica德國國際分析、生化技術、診斷和實驗技術貿易博覽會暨國際研討會(analytica 2018，2018年4月10日至13日，慕尼黑)、analytica China慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2018，2018年10月31至11月2日，中國上海)、analyticaAnacon India印度國際分析、生化技術、實驗室技術博覽會暨國際研討會(analyticaAnacon India 2017，2017年9月21日至23日，印度海德拉巴)以及analytica Vietnam越南國際分析、生化技術、實驗室技術博覽會暨國際研討會(analytica Vietnam 2017, 2017年3月29日至31日，越南河內)。更多以上展會及同期活動信息，請訪問：www.analytica.de。

Study on performance validation of gas chromatograph injector system.

Wu Hong，Lin Qing, Meng Xue，Liu Ran, Zhao Haibo, Li Guanyuan

(Beijing Institute of Metrology, Beijing 100022, China)

Through analysis of the domestic and international standards on gas chromatograph injector system performance verification methods, combined with domestic gas chromatograph measurement situation, we designed a gas chromatograph injector system authentication scheme. The programme was tested and some problems encountered in the test were discussed.

gas chromatograph injector system；performance validation

質檢公益性行業科研專項項目(項目編號：201510048-2)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.025

2017-03-08