农药残留检测新方法开发原则(一)
来源/作者:中国标准物质网  日期:2021-06-20

通过接触不少刚从事检测工作的人员,他们能很快掌握必要的GC基础知识,甚至能很快操作仪器。但当他们接到一批新任务时,面对样品却不知从何做起。也有一些人认为GC分析很简单:不就是打一针就可得到结果嘛!其实不然!就如医院的护士打针,你若不了解病人情况,不知道用药的剂量,随便打一针不仅不能治病,还可能会出人命!这就涉及了方法开发问题。简单地说,方法开发就是针对某类样品、某项或多项参数建立一套完整的分析方法。即使是依据现行标准方法,也要进行方法的证实和确认。所以,掌握方法开发的技术要求对提高检测人员技能水平和素质非常必要。就GC而言,首先确定样品的提取、净化等前处理方法,然后优化分离条件,直至达到满意的分离结果。最后建立仪器检测方法,优化参数,包括定性鉴定和定量测定。当然,这一方法要真正成为实用方法,还必须经过多家检测机构验证。下面首先讨论方法开发的一般步骤。

1.样品来源及其前处理方法GC能直接分析的样品必须是气体或液体,固体样品在分析前应当溶解在适当的溶剂中,而且还要保证样品中不含GC不能分析的组分(如无机盐)或可能会损坏色谱柱的组分。这样,我们在接到一个未知样品时,就必须了解它的来源,从而估计样品中可能含有的组分,以及样品的沸点范围。如能确认样品可直接分析,问题就简单了。只要找一种合适的溶剂,如丙酮正己烷等就是GC常用的溶剂。一般讲,溶剂应具有较低的沸点,从而使其容易与样品分离。尽可能避免用水、二氯甲烷甲醇作溶剂,因为它们有损于色谱柱的使用寿命。另外,如果用毛细管柱分析,应注意样品的浓度不要太高,以免造成柱超载。通常样品的浓度为mg/L级或更低。

如果样品中有不能用GC直接分析的组分,或者样品浓度太低,就必须进行必要的处理,包括采用一些预分离手段,如各种萃取技术、浓缩方法、提纯方法等。

需要强调的一点是,无论是样品处理方法,还是下面要讨论的GC分析条件确定,文献、标准方法调研都是很重要的方法开发步骤。所以,开始实验前,应当查一下文献。若文献中已有相同样品甚至类似样品的分析方法作为重要的参考,那就会大大加快方法开发的过程,从而避免走一些不必要的弯路。

2.确定仪器配置所谓仪器配置,就是用于分析样品的方法采用什么进样装置、什么载气、什么色谱柱以及什么检测器。例如,要用GC分析百菌清或测定水中痕量含氯农药的残留量,就要用电子捕获检测器。就色谱柱而言,常用的固定相有非极性的DB-1(SE-30)或类似柱子、弱极性的SE-54、极性的DB-17和PEG-20M等。可根据极性相似相容原理来选用,即分离一般脂肪烃类或有机氯类时多用DB-1(SE-30),分析醇类和酯类(如含酒精饮料)多用PEG-20M,分析有机磷类农药残留量则多用DB-17或D-1701。而要分析特殊的样品,如手性异构体,就需要特殊的手性色谱柱。

3.确定初始操作条件当样品准备好,且仪器配置确定之后,就可开始进行尝试性分离。这时要确定初始分离条件,主要包括进样量、进样口温度、检测器温度、色谱柱温度和载气流速。

进样量要根据样品浓度、色谱柱容量和检测器灵敏度来确定。进样量通常为1~5uL, 而对于毛细管柱,若分流比为50:1时,进样量一般不超过2uL;不分流时进样量一般为1μL。如果这样的进样量不能满足检测灵敏度的要求,可考虑加大进样量,但以不超载为限。必要时先对样品进行预浓缩,还可考虑采用专门的进样技术,如脉冲进样、大体积进样,还可采用灵敏度更高的检测器。

进样口温度主要由样品的沸点范围决定,还要考虑色谱柱的使用温度,即首先要保证待测样品全部汽化,其次要保证汽化的样品组分能够全部流出色谱柱,而不会在柱中冷凝。原则上讲,进样口温度高一些有利,一般要接近样品中沸点最高的组分的沸点,但要低于易分解组分的分解温度,常用的条件是250~350℃。大多数先进GC仪器的进样口温度均可达到450℃。注意,当样品中某些组分会在高温下分解时,就适当降低汽化温度。必要时,可采用冷柱头进样或程序升温汽化(PTV)进样技术。

色谱柱温度的确定主要由样品的复杂程度和汽化温度决定。原则是既要保证待测物的完全分离,又要保证所有组分能流出色谱柱,且分析时间越短越好。组成简单的样品最好用恒温分析,这样分析周期会短一些。对于组成复杂的样品,常需要用程序升温分离。因为在恒温条件下,如果柱温较低,则低沸点组分分离得好,而高沸点组分的流出时间会太长,造成峰展宽,甚至滞留在色谱柱中造成柱污染;反之,当柱温太高时,低沸点组分又难以分离。毛细管柱的一个最大优点就是可在较宽的温度范围内操作,这样既保证了待测组分的良好分离,又能实现尽可能短的分析时间。农药残留分析常用的是程序升温,从较低的温度升到较高的温度。检测器的温度是指检测器加热块温度,而不是实际检测点,如火焰的温度。检测器温度的设置原则是保证流出色谱柱的组分不会冷凝,同时满足检测器灵敏度的要求。大部分检测器的灵敏度受温度影响不大,故检测器温度可参照色谱柱的最高温度设定,而不必精确优化。ECD检测器易污染,温度不能低于进样口和柱温箱实际最高温度。

上述初始条件设定后,便可进行样品的尝试性分析。一般先分离标准样品,然后分析实际样品。在此过程中,还要根据分离情况不断进行条件优化。

4.分离条件优化分离优化是一个很大的题目,有专门的优化理论,这里只从实用的角度简单介绍操作条件的优化。

事实上,当样品和仪器配置确定之后,分析人员最经常的工作除了更换色谱柱外,就是改变色谱柱温和载气流速(柱流速),以期达到最优化的分离。柱温对分离结果的影响要比载气的影响大。

简单地说,分离条件的优化目的就是要在最短的分析时间内达到符合要求的分离结果。所以,当在初始条件下样品中难分离物质对的分离度R大于1.5时,可采用增大载气流速、提高柱温或升温速率的措施来缩短分析时间,反之亦然。比较难的问题是确定色谱图上的峰是否是单一组分的峰。这可用标准样品对照,也可用质谱仪器测定峰纯度。如果某一感兴趣的峰是两个以上组分的共流出峰,优化分离的任务就比较艰巨了。在改变柱温和载气流速也达不到基线分离的目的时,就应更换更长的色谱柱或更换不同固定相的色谱柱,因为在GC中,色谱柱是分离成败的关键。

 

 

文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》

版权与免责声明:转载目的在于传递更多信息。

如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起两周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

【关键词】正己烷 丙酮 二氯甲烷 甲醇 国家标准物质 药品对照品 进口标准品 化学试剂 普天同创