不同型号凝胶色谱特点及其与其它预处理设备比较

王臻，朱观良，吴诗剑2，，张建萍

（1.上海市环境监测中心，上海 200030； 2.上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240）

不同型号凝胶色谱特点及其与其它预处理设备比较

王臻1，2，朱观良1，吴诗剑2，1，张建萍1

（1.上海市环境监测中心，上海 200030； 2.上海交通大学环境科学与工程学院，上海 200240）

比较了凝胶色谱仪与其它常用预处理设备的特点、应用范围，并着重比较了传统凝胶色谱（GPC）与全自动在线GPC–GC–MS联用仪的特点、应用及这两类设备在Aroclor 1260样品加标回收率的情况。结果表明，GPC相对于其它预处理设备更适合净化大分子干扰样品；全自动在线GPC－GC–MS联用仪与传统GPC相比具有净化时间少、溶剂用量小两大优势。

凝胶色谱；预处理设备；在线

对含有大量的高分子物质，如色素、油脂、糖等样品进行气相色谱（GC）分析时，这些高分子聚集在GC的进样口和分析柱上，造成色谱分离效率降低，更有可能导致分析仪器的损坏，消耗大量人力、物力、财力。因此，这类样品必须进行有效的净化浓缩。对于样品中的大分子组分通常可以使用凝胶色谱（GPC）来净化。

目前市场上凝胶色谱（GPC）种类很多，各型号仪器性能也各有优缺点，而目前文献资料中对于现存各型号GPC比较方面的文献较少。笔者通过市场调研、样品分析等方法对传统凝胶色谱（GPC）、全自动在线GPC–GC–MS联用仪及其它常用预处理设备的特点、应用进行比较，发现全自动在线GPC–GC–MS联用仪既能很好地起到净化作用又能克服传统GPC净化时间长、溶剂用量大的缺点。全自动在线GPC–GC–MS联用仪将成为凝胶色谱今后发展的趋势。

1 凝胶色谱特点及应用范围

凝胶色谱（GPC）也称为空间排阻色谱（SEC），其原理是空间尺寸排阻的分离机理，根据样品中各组分分子大小不同，流经不同大小的多孔填料时在填料滞留时间不同而达到分离，实现对不同相对分子质量物质的分离［1］。

凝胶是凝胶色谱的核心。根据凝胶材料可以分为有机凝胶和无机凝胶；根据制备方法可以分为均匀、半均匀和非均匀3种；根据凝胶使用的强度性质分为软胶、半硬胶和硬胶3类；根据使用的溶剂范围可以分为亲水性、亲油性和两性凝胶［2］。亲水性凝胶主要用于生物化学研究中对蛋白质、酶等进行分离和分析，亲油性凝胶应用于合成的高分子材料和有机体系中化合物的分离和分析。选择和使用不同性能不同孔径的凝胶决定了分离净化的效果，通常可根据样品基质类型和待分离组分的分子大小决定所选择的凝胶的种类［3］，其中有机胶中的Biobeads常用于环境农残样品的净化。表1列举了部分凝胶产品的性质。

表1 部分凝胶的种类及应用

2 不同型号传统凝胶色谱（GPC）性能比较

目前常用的传统GPC型号主要有美国J2公司AccuPrep Mps &AccuVap、德国LcTech公司的ULTRA 10836以及美国OI公司的AP–2000等。由于AP–2000GPC仪器是半自动化的，所以相对于另两款GPC仪器在自动化方面有一定缺陷。AccuPrep Mps &AccuVap设置有“溶剂狗”功能，在样品分析方面大大降低了由于溶剂消耗而导致样品报废。ULTRA 10836的溶剂回收系统对使用过的溶剂进行回收，避免实验过程中所产生的废气对实验室分析人员造成危害。各传统GPC性能参数见表2。

3 传统凝胶色谱与全自动在线净化联用仪比较

3.1 性能参数比较

目前市场上传统凝胶色谱普遍存在预处理时间长、溶剂用量大两大缺点，而凝胶全自动在线凝胶色谱–质谱联用仪可以很好地解决这两个问题。但其样品都需经过GPC净化再进质谱仪，对GPC柱损耗较大，且影响做样效率，虽可单独使用，但操作不便；净化量200 μL全部进入质谱PTV进样口，暂时不能在其它检测器分析。其主要适用于农残分析，条件方法较成熟，分析其它化合物需进行方法研究。自动在线净化GPC–GC–MS联用仪与传统GPC具体参数比较见表3。

表3 自动在线GPC–GC–MS联用仪与传统GPC参数比较

3.2 加标回收率比较

以Aroclor 1260为标准物质，对传统GPC与全自动在线GPC–GC–MS进行加标回收试验，结果见表4。由表4可知，在检测低浓度PCB加标样品时，传统凝胶色谱容易出现回收率低的情况。这可能与传统GPC到分析仪器分析过程中需要人为操作而导致损耗有关。而全自动在线凝胶色谱与质谱联用是GPC净化与质谱“无缝”联用，其低浓度（100 μg/L）和高浓度（1 000 μg/L）时的回收率较传统GPC高且稳定。

表4 传统GPC与GPC–GC–MS在PCB加标回收率比较

4 凝胶色谱与实验室其它预处理设备性能比较

周海霞使用传统GPC净化分析农残样品回收率为74.3%～123.4%［9］。梁卫青使用全自动在线GPC–GC–MS联用仪分析农残样品回收率为84.2%～120%［5］。曲健使用浓硫酸净化分析农残样品回收率为63%～120.1%［6］。顾利红使用SPE分析农残样品回收率为72.2%～125.3%［7］。谢飞使用弗罗里硅土分析农残样品回收率为76.0%～101.1%［8］。凝胶色谱与实验室其它预处理设备相比有回收率稳定，操作安全、自动，柱子可以再生等优点，但其操作时间长，溶剂消耗大，对小分子杂质有局限性。对于净化时间长、溶剂用量大的局限性可以使用全自动在线凝胶色谱–质谱联用仪器来解决，而且全自动在线GPC–GC–MS联用仪对于农残样品分析有较好的回收率。对于小分子杂质处理有局限性这一缺点可以通过与实验室其它预处理设备如SPE等联用达到净化样品的目的［4］，其具体性能比较见表5。

表5 凝胶色谱（GPC）与实验室其它预处理设备性能比较

5 结语

凝胶色谱（GPC）可以很好地去除大分子杂质，如色素、油脂、糖等从而对分析仪器进行保护，而凝胶色谱（GPC）对于小分子杂质净化有一定局限性。要达到较好地净化样品的目的，需要通过多种预处理技术的联用。

对于传统凝胶色谱（GPC）而言，AccuPrep Mps &AccuVap “溶剂狗”功能，减少了样品因溶剂耗尽导致的样品损耗。ULTRA 10836的溶剂回收系统避免了废液（气）排入室内对实验室分析人员的健康造成危害。对于PCB样品加标回收率分析结果表明：由于在线GPC–GC–MS避免了从样品转移到分析仪器的这个过程，其回收率较传统GPC高并且稳定，解决了传统GPC所共有的净化时间长、溶剂用量大的缺点。

［1］ 施良和.凝胶色谱［M］.北京：科学出版社,1980.

［2］ 白颖，李建伟.凝胶色谱法测定高聚物的平均分子量及分子量分布［J］.塑料科技，2007，35(4): 70–71.

［3］ 蒋生详，刘霞.全多孔球形硅胶基质高效液相色谱填料研究进展［J］.中国科学，2009，39(8): 687–710.

［4］ 黄园英，佟玲，张玲金，等.用ASE提取和GPC净化气象色谱法快速测定土壤中痕量有机氯代化合物［J］.生态环境，2008，17(1): 184–189.

［5］ 梁卫青，浦锦宝，郑军献，等.气相色谱法测定中药材中有机氯农药残留量［J］.浙江中医杂志，2011，46(5): 376–377.

［6］ 曲健，郑兴宝.有机氯农药和多氯联苯测定的样品净化方法［J］.环境监测管理与技术，2008，20(5): 59–61.

［7］ 顾利红，郑清瑗，钱浩泉.SPE–GC–ECD法测定中成药中20种有机氯类农药残留量［J］.药物分析杂志，2008，28(11): 1 945–1 951.

［8］ 谢飞，周传光，徐恒振，等.弗罗里硅土柱分离PCBs和OCPs影响因素的研究［J］.分析试验室，2008，27(S1): 327–328.

［9］ 周海霞，端裕树，秦亚萍.GPC–GCMS 快速测定农产品中的多种残留农药［J］.现代科学仪器，2006(1): 72–74.

Characteristics of GPC and Comparison with Other Pretreatment Equipment In Laboratory

Wang Zhen1,2, Zhu Guanliang1, Wu Shijian2,1, Zhang Jianping1
(1.Shanghai Environment Monitoring Centre, Shanghai 200030, China; 2.College of Environment Science and Engineering, Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

The characteristics and application of the GPC and other pretreatment equipments were compared. Comparing the characteristics and the application of tradition GPC with the online GPC–GC–MS and discussing the recovery rate in Aroclor 1260 were focused on. The results indicated that GPC was more suitable for the puri fi cation of macromolecules interference sample than the other pretreatment equipment. The online GPC–GC–MS have two advantages of taking less time and using less solvent than the traditional GPC.

GPC; pretreatment equipment; online

O657.7

A

1008–6145(2012)03–0083–03

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.023

联系人：吴诗剑；E-mail: wusj@semc.gov.cn

2012–03–08