气相色谱仪的定义与操作

气相色谱仪的定义与操作

随着人民生活水平的提高，食品安全隐患越来越受到重视，人们对食品安全要求越来越高。因此，粮食中残留农药的问题直接关系到广大人民群众的健康。国家对原粮卫生质量安全越来越重视,各级政府对粮油质检机构的建设投入也不断加大。气相色谱仪就是检测农药残留的新型常用仪器,但是在实际操作过程中,由于无法正确理解气相色谱仪的检出限而面临一些问题,以致影响试验结果。现就气象色谱仪的定义与分类及基本操作方法介绍如下。1检出限的确定国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1997年通过,1998年发表的《分析术语纲要》(IUPACCompendiumofAnalyticalNomenclature)中规定:“检出限以浓度(或质量)表示,是指由特定的分析步骤能够合理地检测出的最小分析信号xL求得的最低浓度cL(或质量qL)”。在气相色谱仪上样品中某一组分认为被检出与未检出,是相对于一定的检出标准而言的,当被检组分产生的检测信号强度高出检出标准时,可以初步判定被检组分存在,被检组分产生的检测信号强度低于检出标准时,则可以初步判定被测组分不存在。2限制采样分类检出限在气相色谱仪应用中一般分为仪器检出限和分析方法检出限。2.1检测条件控制仪器检出限是指气相色谱仪能够检出与噪音相区别的小信号的能力,主要取决于仪器自身,现在一些型号的气相色谱仪可以通过调节检测器的灵敏度来改变仪器的检出限,对于这样的气相色谱仪投入使用前,应根据所需检测项目的要求,合理确定检测器的灵敏度。而方法检出限则不但与仪器本身有关,还取决于分析方法的整个操作过程,例如取样、提取、分离、浓缩、检测条件的优化等,在实际操作过程中检测人员、环境条件、样品性质等条件对得出的检出限均有一定的影响,所以在实际工作中应注明获得检出限的具体条件。在新的气相色谱仪安装完成投入使用,或者开展新的检测项目前,应确认仪器的检出限是否满足相应的检测要求。测定气相色谱仪中各检测器的仪器检出限有两种方法:2.1.1标准物质的测定此法比较简单,但只有在气相色谱仪检测器线性良好的情况下才有应用的价值,具体计算方法如下:假设在一定条件下,10ppm的标准物质在仪器上出峰,峰高为1000。仪器基线上下幅度为1,即基线噪声为1,那么10倍的噪声就是10。用标准物质的峰高1000除以10倍的基线噪声10则结果为100倍,然后用标准物质浓度10ppm除以100得到0.1ppm,根据以上推算我们可以大致得出该条件下,该检测器对该标准物质的仪器检测限为0.1ppm。2.1.2仪器检测限的确定首先保持气相色谱仪的各项条件稳定,然后将配制好的一定浓度的标准物质进行进样检测,在得到的峰高大于3倍噪声峰高时,对标准物质样品进行稀释,然后进样测定。直到标准物质出的峰,峰高恰好等于或略小于3倍噪声峰高时的浓度就是该检测器对该标准物质的仪器检测限。在不同的条件下,得出的检测限也是不一样。理论计算法的优点是比较简单,能够简单快速的得出一个不太精确的检出限,而实际测量法的准确性较好,可信度较高,一般以实际测量法为主。2.2实验操作的影响方法检出限与仪器检出限主要区别是前者要将样品经过实验进行处理,受整个操作过程的影响。测定方法检出限现在主要有三种方法,分别是三倍信噪比的方法、美国EPA方法和IUPAC欧盟推荐使用的校正曲线法。2.2.1方法的检测限和定量限在样品中能检出的被测组分的最低浓度(量)称为检测限,即产生信号(峰高)为信噪比(S/N)2:1或3:1时的浓度,目前国内一般将检测限定义为信噪比(S/N)3:1时的浓度。计算公式为:式中:D—检测限;N—噪音;S—检测器灵敏度。式中:S—灵敏度;I—信号响应值;Q—进样量。I/N即为该进样量下的信噪比(S/N),该信噪比可通过工作站对图谱进行自动分析获得。计算检出限时需同时考虑原始样品的取样量和提取样品的定容体积。仍按前述样品计算,若取样量为5g,最后定容体积为5mL,样品浓度为1mg/L,在此浓度下的信噪比为300(由工作站分析获得),则方法检测限为:D=0.01mg/L×5mI/5g=0.01mg/kg。即当原始样品中待检物质的浓度为0.01mg/kg时,若取样量为5g,样品经前处理后定容体积为5mL时,进样瓶中样品的浓度可达0.01mg/L(假定回收率为100%),此时,在其他给定的分析条件下,能产生3倍噪声强度的信号。信噪比的大小直接关系到检测限的大小。信噪比计算方法的不同,其比值大小有很大不同,这与计算信噪比时基线噪声峰值的定义方式有关,一般有三种不同的定义:①峰/峰—信噪比:用某一段基线噪声的平均高度;②峰/半峰—信噪比:用某一段基线噪声平均高度的1/2;③均方根—信噪比:用某一段基线噪声的均方根值计算。除此之外,信噪比的计算结果还和所取噪声的位置有很大关系,取信号哪一侧基线的噪声,取多长一段基线上的噪声,计算结果都很不完全相同,有时相差甚远。一般多取样品峰两侧的噪声峰值计算。2.2.2方法的估算公式美国EPA关于方法检出限的定义是:能够测量和以99%置信度报告的某物质被检出的最低浓度。同时假定在加标的低浓度范围内(通常为1～5倍预期的最低检出限)多次测定的标准偏差为常数,测定的数据呈正态分布。EPA方法的估算公式为:式中:n—样品的平行测定次数;SD—n次测定结果的标准偏差;α—显著性水平;t—自由度为(n-1),置信度为(1-α=99%)时的t-分布的单边临界值(单边t值),可查有关的单边t-分布表获得,例如当n=7,α=0.01时t值为3.14。2.2.3计算结果的计算检出限IUPAC和欧盟推荐使用校正曲线法来估算检出限。因为接近0含量的目标分析物的响应很小,测量十分困难,IUPAC认为可用校正曲线的截距来估算检测限,因为在低浓度范围内残留物质有足够好的线性关系,用线性拟合得到校正曲线方程:方程中至少要测量5个点,每个点至少要作5次测量。根据多次测量结果可以算出,95%置信度的响应值:式中yx=0.095—95%置信度时的截距值;b—校正曲线方程中的截距;t0.05—分布在自由度(r)等于n-2时的单尾t值(可查表获得,tn:5=2.353),为校正曲线截距的标准偏差(即n次测量的截距的标准差)。据此算出新对应的目标分析物的最低检出限(以浓度单位表示):式中:a—校正曲线的平均斜率;t0.05定义与(6)式同。以上三种计算检出限的方法,都是现在国内国际比较常见的方法,国内普遍使用的三倍信噪比法,能满足正常的检测应用。校正曲线法在理论上比较严谨,结果相对可靠,缺点是计算过程比较复杂,但现在可以通过应用相应的计算软件来计算,只要操作者清楚基本概念,按相关规定设计好相应的实验方案,将实验数据输入MDLEstimator软件就可获得估算的MDL值。从结果的准确性上考虑还是校正曲线法相对好一些。3检验结果的应用原则在实际工作中,无论是新仪器投入使用还是采用新的分析方法,都涉及检