气相色谱在动物科学方面的应用

仪器分析期末考试论文气相色谱在动物科学方面的应用专业班级： 08 级动物科学 学 号： P081412586 学生姓名： 李炯 指导教师： 李春鸣 完成时间： 2009 年 12 月 13 日 气相色谱在动物科学方面的应用李炯生命科学与工程学院 2008 级动物科学班指导教师：李春鸣摘 要 气相色谱法是近五十年来迅速发展起来的一种新型分离 , 分析技术。气相色谱法在各个领域都有广泛的应用，比如在环境方面对一些农药、水样中芳香烃、水中梯形态等的成分分析，在石油、化工、医药等的分析应用。本文主要简述气相色谱法在动物科学方面的应用。关键词 气相色谱 动物科学 应用1、气相色谱法概述1906 年，俄国植物学家茨维特（M.S.Tswett ）将叶绿素提取液倾入装有碳酸钙微粒的玻璃柱中，继而以石油醚淋洗柱子，结果使不同的色素在柱中得到分离而形成不同颜色的谱带，色谱法由此得名。柱内的填充物称为固定相，沿柱流动的液体称为流动相。色谱法正是利用不同物质在固定相与流动相之间分配能力的不同，经过反复的分配，实现了多组混合物的分离。 气 相 色 谱 法 （ gas chromatography 简 称 GC） 是 色 谱 法 的 一 种 。 色 谱 法 中 有 两个 相 ， 一 个 相 是 流 动 相 ， 另 一 个 相 是 固 定 相 。 如 果 用 液 体 作 流 动 相 ， 就 叫 液 相 色 谱 ， 用气 体 作 流 动 相 ， 就 叫 气 相 色 谱 。 气 相 色 谱 法 由 于 所 用 的 固 定 相 不 同 ， 可 以 分 为 两 种 ， 用固 体 吸 附 剂 作 固 定 相 的 叫 气 固 色 谱 ， 用 涂 有 固 定 液 的 担 体 作 固 定 相 的 叫 气 液 色 谱 。按 色 谱 操 作 形 式 来 分 ， 气 相 色 谱 属 于 柱 色 谱 。 在 实 际 工 作 中 ， 气 相 色 谱 法 是 以 气 液 色 谱为 主 。 此法特别适用于分子量小于 300，加热有一定挥发性物质的分析。2、气相色谱系统的基本组成气相色谱仪由五个主要部分组成：载气系统、进样系统、分离系统、检测系统、记录系统。2.1 载气系统：载气系统为气相色谱仪提供稳定的流动相。包括气源、气体净化、气体流速控制和测量装置。气相色谱的载气包括氮气、氦气、氢气、氩气等，一般是储存于高压钢瓶中，高压载气经过减压、净化进入进样系统中。2.2 进样系统：一般称为进样口，包括进样器和气化室。样品由进样器注入气化室，在气化室高温作用下瞬间气化，然后在载气的携带下进入与气化室相连的色谱柱中。液体样品通过注射器进行进样，气体样品通过气体取样阀，阀系统的定量环进行定体积计量。 2.3 分离系统：分离系统由色谱柱和柱箱组成，它是色谱仪的核心部件，其作用是分离样品。色谱柱主要有两类：填充色谱柱和毛细管色谱柱。 2.4 检测系统：检测器是气相色谱仪的重要组成部分，主要包括热导检测器（TCD） ，火焰离子化检测器（FID） ，电子捕获检测器（ECD）和火焰光度检测器（FPD） 。2.5 记录系统：包括放大器、记录仪、或数据处理装置、工作站。记录仪依电信号的大小绘仪器分析期末考试论文- 3 -出曲线，称为色谱峰或色谱图。 图 1 气相色谱装置简图1载气系统；2净化装置；3气化室；4检测器；5色谱柱；6测量电桥；7记录仪；8进样器3、气相色谱法（GC）工作原理气相色谱的工作原理是利用试样中各组份在色谱柱中的气相和固定液相间的分配系数不同, 当汽化后的试样被载体带入色谱中运行时, 组份就在其中的两相间进行反复多次的分配( 吸附- 脱附或溶解- 放出) , 由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同, ( 即保留作用不同) , 各组份在色谱柱中的运行速度也就不同, 经过一定柱长后, 便彼此分离, 按顺序离开色谱柱, 进入检测器, 产生的离子流经讯号放大后, 在记录仪上就描绘各组份的曲线图，称为色谱峰。根据色谱峰的峰高或峰面积就可定量测定出样品中各级份的含量。气相色谱法在应用中的主要特点是选择性高、分离效率高、灵敏度高、分析速度快。 4、气相色谱在动物科学中的应用4.1气相色谱- 质谱法测定动物组织中的 2兴奋剂含量检测2-兴奋剂方法ELISA、HPLC、HPLC2MS、LC2MS、GC2MS 几种方法 ,ELISA用于样品中22兴奋剂响应值相差很大; 分辨率高,常用于兴奋22兴奋剂筛选,不能确定何种溶剂延迟:8min。本研究采用HPLC2MS仪器价格贵; GC-MS 灵敏度、分辨率高,常用于兴奋剂残留的测定。GC-MS方法对常见且有代表性的沙丁胺醇( Salbutamol)、特布他林(Terbutaline)2-兴奋剂进行检测,对动物组织中三种22兴奋剂进行同时提取、净化,然后用GC2MS法对其进行定性、定量进行研究,从而建立动物组织中22兴奋剂多残留检测技术平台。 1 克伦特罗、沙丁胺醇、特布他林在 pH10 下，用乙酸乙酯 异丙醇(6 4) 提取,然后用 CLE2SLX 固相萃取柱净化,分组分 1、组分 2 洗脱,克伦特罗在组分 1、沙丁胺醇、特布他林在组分 2。然后用 BSTFA + 1 %TMCS 衍生后进行 GC2MS 测定。样品中最低检出浓度分别为特布他林 015gPkg 、克伦特罗 110gPkg、沙丁胺醇 012gPkg。4.2 小动物密闭跑台结合气相色谱分析法测定动物最大摄氧量最大摄氧量是反映有氧运动能力的理想指标。人体和动物运动中, 最大摄氧量百分率以其客观性和可比性被广泛用于运动强度评定。因此, 准确测量最大摄氧量对于实验研究具有重要的现实意义。60 年代, 国外开始进行大鼠运动中摄氧量测定的研究。至 80 年代, 最大摄氧量的测量已逐渐规范化, 但结果尚不统一。然而, 由于购置动物气体代谢设备费用十分昂贵, 测试技术复杂, 对大鼠最大摄氧量的直接测定在国内还未见报道, 有关运动强度和运动中呼吸代谢的确定只能根据国外文献进行推导, 使研究有很大局限性。小动物密闭跑台结合气相色谱分析方法, 成功地对大鼠运动状态下摄氧量进行了测试和分析。设计并制造密闭动物跑台, 结合气相色谱分析,完成了雄性和雌性大鼠运动状态下不同运动负荷时的摄氧量测定。 2实验结果表明, 密闭动物跑台完全可满足气体收集的要求, 结合气相色谱分析可以用来完成小动物安静和运动时摄氧量的测定。4.3 生物样品中莱曼宁的气相色谱测定莱曼宁是苦豆子瓦杯玄中的一种生物碱。1984年由宁夏盐池药厂提取并鉴定了结构。临床药理试验证明莱曼宁具有较强的镇静作用。 3生物样品中微量莱曼宁的气相色谱分离测定法, 并研究了莱曼宁在动物体内的吸收、分布、排泄以及与兔血浆蛋白结合率。4.4海洋饵料动物脂肪酸的气相色谱分析某些海洋饵料动物富含不饱和脂肪酸，将其应用于水产养殖, 可提高鱼虾幼苗的成活率，增强幼体的体质，因此对海洋饵料动物中脂肪酸组成和含量的研究不仅在海洋饵料动物的筛选和理论研究上，而且在其应用开发上均有十分重要的意义。生产脂肪酸的测定可用气相色谱仪进行快速准确的定性及定量分析，但样品的前处理却很复杂，通常包括抽提、酯化、分离、甲酯化等几个步骤，而且所需的样品量较大，一般提取后的总脂也需要10mg 以上，对于原样品则需要100mg 干重以上，因而对于微量样品的测定就十分困难，甚至是不可能。将海洋微藻中脂肪酸的气相色谱分析方法直接应用于海洋饵料动物中脂肪酸的测定，不但简化了样品的前处理抽提酯化一步化，而且样品量只需10mg 左右。 44.5 动物组织中己烯雌酚残留的基体固相扩散气相色谱-质谱分析己烯雌酚(diethylstilboestrol , DES) 是一种人工合成类雌激素化合物,因为能引起后代生殖系统疾病 ,所以曾广泛用做家畜生长促进剂的己烯雌酚等化合物自1980年起被全面禁用。DES 的检测有高效薄层色谱、高效液相色谱等方法,气相色谱-质谱(GC-MS) 方法近年来也广泛应用于动物组织和尿样中药物残留的检测。基体固相扩散(matrix solid2phase dispersion , MSPD) 是一种样品提取新方法,因简便快捷、样品和溶剂用量少等优点被广泛应用于食品、水果、蔬菜及动物组织中药物残留的分析 。 5采用MSPD 和固相萃取(solid2phase extraction , SPE) 相结合,对动物肝脏组织中的DES 进行提取、净化处理;用衍生化毛细管气相色谱-质谱联用对DES 定性、定量分析。 5采用基体固相扩散和固相萃取结合的方法提取并净化动物肝脏组织中残留的己烯雌酚,用N2甲基,N2三甲基硅烷三氟乙酰胺衍生化,毛细管气相色谱-质谱联用(选择离子模式,选择离子为:383、397、412、413)对衍生物检测分析,确立了对动物肝脏组织中己烯雌酚定性、定量分析的方法。4.6 气相色谱法检测食品中各种化学物质残留量用气相色谱法测定农药等化学物质残留量不但灵敏度高（可达 ppmppb 级） ，分离好，还可同时测定几种或几十种残留农药，所以广泛用于蔬菜、水果、粮食、肉类、蛋类、奶类等农药等化学物质残留量的分析。4.6.1动物食品中丙线磷残留量丙线磷( ethoprophos) 是有机磷酸酯类杀线虫剂和杀虫剂, 可防治多种线虫和大部分地下害虫, 被广泛用于农作物病虫害防治。大量研究表明, 有机磷农药具有潜在的遗传毒性,并与癌症发生密切相关。丙线磷在人体内抑制乙酰胆碱酯酶活性, 引起神经功能紊乱, 对人体健康造成严重的危害。 6近期研究发现,丙线磷对中华大蟾蜍的早期胚胎发育有致死致畸效应。当前丙线磷在一些国家已被禁止使用, 日本肯定列表制度中对猪肉、猪肝脏、鸡肉、罗非鱼、蜂蜜中丙线磷残留限量规定为10g/kg。因此建立动物食品中丙线磷残留量的检测和确证方法, 对于控制丙线磷通过食物进入人体 , 保护人类身体健康, 打破仪器分析期末考试论文- 5 -国外的贸易技术壁垒, 促进我国食品进出口贸易及国内食品监管和检验具有十分重要的意义。4.6.2 食品中农药残留量分析用气相色谱法测定农药残留量不但灵敏度高（可油 ppmppb 级） ，分离好，还可同时测定几种或几十种残留农药，所以广泛用于蔬菜、水果、粮食、肉类、蛋类、奶类等农药残留量的分析。目前我国在农药残留量分析中，主要测定有机氯和有机磷农药的残留。样品经粉碎、油溶提取、浓缩、定容到一定体积等步骤，然后用微升注射器进入到色谱柱中。有机磷农药残量测定，由于目前有机磷农药品种多，且不同时期虫害发生亦不相同。故采用不同有机磷农药，因此多组分有机磷农药分离方法建立是必要的。卫生部食品卫生监督检验所与上海、北京市防疫站分别建立了滴滴畏、乐果、马拉硫磷，乙基对硫磷的残留分析法和甲拦磷、稻瘟净、倍硫磷、尔螟松的残留分析法。前四种有机磷农药分析采用1.5m 长，内径 3mm 的玻璃色谱柱，内填充 2%SE-30+3%QF-1/Chromosorb W.AW.DMCS 6080 目，柱温 180,汽化和检测室 220,载气为高纯氮， 6oml/min，火焰光度检测器，氢180ml/min,空气 50ml/min。后四种有机磷农药分析采用 2m 长，内径 3mm 的玻璃色谱柱，内填充 5%QF-1+3%PEGA/Chromosorb W.AW.DMCS 9080 目，柱温 210,汽化和检测室22,载气为高纯氮，7oml/min，火焰光度检测器，氢 90ml/min,空气 100ml/min。拟除虫菊酯农药残留量测定：北京市和广东省防疫站建立了二氯苯醚菊酯、氯氰菊酯、杀灭菊酯和溴氰菊酯的残留分析法。采用了 1m 或 1.5m 长，内径 3mm 的玻璃柱，内填充2%或 3%OV-1011/ChromosorbW.HP 80100 目，柱温 245,汽化和检测室 290,载气为高纯氮，电子捕获检测器。4.6.3 食品油中溶剂残留量分析近年来各地普遍采用溶剂浸出法制食用植物油，此法比压榨法出油率高，但会有油中的溶剂残留问题。按国家规定的食用植物油溶剂残留量不得超过 50ppmm。氯相色谱法测定溶剂残留量比较灵敏和简便的，常用顶空气相色谱法或外汽化室法。辽宁省卫生防疫站采用色谱法，取 10ml 油样于小玻璃中，用玻璃纸包好反堵胶塞，塞好瓶口，并于 25恒温放置 30 分钟后，振荡 3 分钟，用 2 毫升注射器插入瓶口的胶塞，往瓶骨注 1ml 空气，并反复抽几次，取 1 毫升进入色谱柱。柱为长 2m,内径 4mm 不锈钢柱，内填充玻璃珠 6080 目,气 90ml/min；柱温 85汽化室 110,检测室 120,氢焰检测器，氢气 50ml/min,空气 500ml/min。外加汽化室法是在色谱进样头处外加一个汽化室，油样注入到汽化室里的填料上，加热汽化室时，溶剂被汽化随载气进入色谱柱。4.7 气相色谱法对 F-FDG 中有机溶剂残留的测定正电子发射断层显像是目前唯一采用解剖形态进行功能%代谢和受体显像的技术,PEA技术发展的先决条件是正电子发射药物的研制。在TEA示踪剂中，F-FDG是一种临床常用代谢类药物,其用量几乎占到了TEA临床用药的95%以上。因此，日常生产中对F-FDG的质量控制极为严格。目前，F-FDG的质量控制主要是针对，F-FDG的物理学、化学和生物活性方面的检测，而对在生产F-FDG工艺中所使用的有机溶剂乙腈、乙醇及丙酮的残留量的检测重视不够。乙腈为二类限制使用的溶剂，乙醇和丙酮为三类低毒性溶剂，均为对人体有害有机物。目前国内相关法律法规对F-FDG中的有机残留量还没有明确的界定，美国药典对F-FDG中有机残留量规定的最大允许范围是乙腈低于0.5%（即低于0.4g/L）乙醇低于0.5%（即低于5g/L).在Michael A等工作的基础上，应用气相色谱法，快速、定量测定了PET示踪剂F-FDG中3种有机溶剂乙腈、乙醇和丙酮的残留量。5、结论气相色谱是一种高效、快速的分离分析技术，它可以在很短时间内分离多至数十种甚至上百种极其复杂的混合物，这是其他方法所达不到的。气相色谱定性分析的目的是