氣相色譜原理與技術(shù)

1、1,,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用胡貴祥 南昌CDC,2,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,1、分離系統(tǒng),色譜柱,填充柱（2-6mm直徑，1-6m長）毛細管柱（0.1-0.5mm直徑, 幾十米長）,,packed column,capillary column,3,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,填充柱和毛細管柱,分離系統(tǒng),4,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,（1）固體固定相：

2、 固體吸附劑，包括活性碳、硅膠、Al2O3、分子篩等；用于H2、O2、N2、CO、CO2、C1-C4的分離；,固定相,固體固定相：固體吸附劑液體固定相：由擔(dān)體和固定液組成,,分離系統(tǒng),5,（2）液體固定相,固定液的選擇原則：相似相容,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,分離系統(tǒng),6,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,,聚乙二醇,分離系統(tǒng),7,（A）非極性組分分離——非極性固定液 ，組分出峰的順序由蒸汽壓決定，沸點高保留時間長,（B）中等

3、極性組分分離——中等極性固定相，沸點與分子間力同時起作用,（C）強極性組分分離——強極性固定相，分子間力起作用，按極性大小出峰,（D）極性+非極性組分分離——極性固定相,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,分離系統(tǒng),8,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,例如：苯和環(huán)己烷的色譜分離苯沸點80.10C環(huán)己烷沸點80.70C 采用非極性固定液 ，出峰順序由蒸汽壓決定，所以分不開；,但是苯容易極化tR(苯）/tR（環(huán)己烷）

4、 （1）用弱極性的鄰苯二甲酸二辛酯1.5 （2）用極性的聚乙二醇-4003.9 （3）用?，?’氧二丙氰6.3,分離系統(tǒng),9,氣相色譜原理與技術(shù),固定液極性測量：以丁二烯、正丁烷為分析對象，選?, ? ’-氧二丙氰和角沙烷為固定液的色譜柱:,求出 q (?, ? ’-氧二丙氰)、q (角沙烷)、q(x),固定液的相對極性：,分離系統(tǒng),10,當 qx = qjPx = 0當 qx = q? ,? ’

5、 Px = 100其它固定液的極性介于0-100之間,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,分離系統(tǒng),11,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,2、控溫系統(tǒng)K是熱力學(xué)常數(shù)，隨溫度變化。溫度越高，K值越小，因此保留時間越短，據(jù)此，可通過柱溫調(diào)節(jié)分離程度。,控溫系統(tǒng),12,控溫系統(tǒng),氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,恒溫和程序升溫對分離的影響,,一般，柱溫比平均沸點稍高組分沸點分布寬，用程序升溫,13,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,3、檢測器

6、作用：將色譜分離后的各組分的量轉(zhuǎn)變成可測量的電信號指標：靈敏度、線性范圍、響應(yīng)速度、結(jié)構(gòu)、通用性,,檢測器,14,熱導(dǎo)檢測器，TCD (Thermal conductivity detector)氫火焰離子化檢測器，F(xiàn)ID (Flame ionization detector)電子捕獲檢測器，ECD (Electron capture detector)火焰光度檢測器，F(xiàn)PD (Flame photometric detect

7、or)原子發(fā)射檢測器，AED (Atomic emission detector) GC-MS GC-FTIR ……,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,檢測器分類,15,(1) 熱導(dǎo)檢測器，TCD,載氣和樣品氣的導(dǎo)熱系數(shù)不同產(chǎn)生響應(yīng)載氣與樣品氣導(dǎo)熱系數(shù)差別越大越好,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,16,通用性；靈敏度低,The TCD is not as sensitive as other detectors b

8、ut it is non-specific and non-destructive,TCD的特點,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,17,(2) 氫火焰離子化檢測器，F(xiàn)ID,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,18,有機物在火焰中電離形成離子流，根據(jù)離子流的大小進行分析。,離子數(shù)與進入檢測器的碳原子數(shù)成正比流動相流速對檢測器響應(yīng)影響小,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,19,不能檢測惰性氣體、空氣、水、CO、CO2、NO、S

9、O2等,靈敏度高，線性范圍寬,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,20,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,21,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,22,(3) 電子捕獲檢測器， ECD,陰極,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,23,載氣在?-射線源的照射下發(fā)生電離，形成穩(wěn)定的基流。,鹵素等電負性大的原子捕獲電子生成穩(wěn)定的負離子，并與載氣正離子結(jié)合，使基流信號下降，根據(jù)信號是否降低和降低程度，可檢測組分。,檢測器,氣相色譜在

10、食品污染物中的應(yīng)用,24,線性范圍較窄,ECD的特點,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,25,(4) 火焰光度檢測器 FPD,2RS SO2SO2 + H2 S2* S2 + hv,,,,S——394 nmP——526 nm,燃燒,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,檢測器,26,(5) 原子發(fā)射檢測器 AED,For different element

11、s,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,27,檢測器靈敏度比較,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,28,檢測器性能指標,濃度型(TCD): mV ml/mg; A ml/mg質(zhì)量型(FID): mV s/g; A s/g,單位濃度（或質(zhì)量）的物質(zhì)通過檢測器時所產(chǎn)生信號的大小。,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,29,Linear r

12、ange指檢測器信號與樣品濃度（或量）之間成正比關(guān)系的范圍,檢測器性能指標,檢測限和線性范圍,Detection Limit,時該方法可以檢測的最低濃度或量,⊿R =3N（3倍噪音）時 ⊿Q =D,檢測器,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,30,1、分析條件的選擇,1) 色譜柱,固定液 (相似相容原則)2) 汽化溫度 (高于柱溫5-10?C)3) 柱溫 恒定溫度：稍高于沸點

13、 程序升溫4) 載氣流量 Vandeemter方程5) 進樣量,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,分析方法,31,2、 定性分析2.1保留時間定性（已知物對照法） 在相同色譜條件下，未知物的保留時間與標準物質(zhì)相同時，可以初步認為是同一物質(zhì)。,改變色譜條件（分離柱、流動相、柱溫等）在樣品中添加標準物質(zhì),為了提高定性分析的可靠性，可以：,定性分析,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,32,2.2保留指數(shù)（I）

14、定性,以正構(gòu)烷烴為參考標準，某一未知組分的保留行為用兩個相鄰的標準物質(zhì)（正構(gòu)烷烴）來標定：,正構(gòu)烷烴：I = 100 n n為碳原子數(shù),其他物質(zhì)保留指數(shù)計算式,n為參考正構(gòu)烷烴的碳原子數(shù) IA與文獻值對照定性。,定性分析,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,33,2.3與其他儀器聯(lián)用定性 將具有定性能力的分析儀器如紅外（IR）、核磁（NMR）、質(zhì)譜（MS）、原子光譜（AAS、AES等儀器）作為色譜儀的檢測器獲得比較準確

15、的定性信息。,由于保留值（保留時間、保留指數(shù)等）定性受溫度影響，因此應(yīng)嚴格控制溫度；當兩個化合物的保留值相同或相近時，容易出現(xiàn)錯判。,定性分析,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,34,3 定量分析定量依據(jù)：被測物質(zhì)的量與色譜峰面積（或峰高）成正比,,3.1校正因子 fi,絕對校正因子,絕對校正因子受實驗條件的影響，定量分析時必須與實際樣品在相同條件下測定標準物質(zhì)的校正因子。,fi：定量校正因子Ai：峰面積Wi：被測物質(zhì)的量,定量分析

16、,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,35,相對校正因子只與檢測器類型有關(guān)，與色譜條件無關(guān)。常用的標準物質(zhì)S有：苯（TCD）和庚烷（FID）等。,fi? 指某物質(zhì) i 與一選擇的標準物質(zhì) s的絕對校正因子之比。,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,定量分析,相對校正因子,36,3.2定量分析方法3.2.1 歸一化法,流出色譜柱組分的總量：,X組分所占的百分含量:,歸一化法是將所有組分的峰面積 Ai 分別乘以它們的相對校正因子后求和，即所謂“歸

17、一” 采用歸一化法的前提條件是樣品中所有成分都能從色譜柱上洗脫，并能被檢測器檢測（出峰）。,定量分析,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,37,3.2.2外標法 將某組分的峰面積與該組分標準峰面積直接比較定量。,或采用標準曲線法定量：,優(yōu)點：不做校正因子，不必全出峰缺點：實驗條件影響較大,,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,定量分析,38,3.2.3內(nèi)標法 比較標準物質(zhì)和被測組分的峰面積，從而確定被測組分的濃度。,由

18、于標準物質(zhì)和被測組分處在同一基體中，因此可以消除基體帶來的干擾。而且當儀器參數(shù)和洗脫條件發(fā)生非人為的變化時，標準物質(zhì)和樣品組分都會受到同樣影響，這樣消除了系統(tǒng)誤差。,或,?,?,定量分析,氣相色譜在食品污染物中的應(yīng)用,39,內(nèi)標物應(yīng)滿足的要求：l在所給定的色譜條件下具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性；l在接近所測定物質(zhì)的保留時間內(nèi)洗脫下來；l與兩個相鄰峰達到基線分離；l物質(zhì)特有的校正因子應(yīng)為已知的或者可測定；l與待測組分有相近的濃度和類似的