关于气相色谱仪进样器系统的性能验证探讨

吴 红 林 青 孟 雪 刘 冉 赵海波 栗冠媛

(北京市计量检测科学研究院，北京 100022)

关于气相色谱仪进样器系统的性能验证探讨

吴 红 林 青 孟 雪 刘 冉 赵海波 栗冠媛

(北京市计量检测科学研究院，北京 100022)

通过解析国内外标准对气相色谱仪进样器系统性能验证的方法，结合国内气相色谱仪计量现状，设计了一套气相色谱仪进样器系统性能验证方案。对方案进行了验证试验，并就试验中遇到的一些问题进行了探讨。

气相色谱仪进样器系统 性能验证

气相色谱仪已被广泛地应用在食品安全，医药卫生以及环境监测等分析领域。气相色谱仪的进样器系统是仪器的重要组成模块，其性能的稳定可靠直接影响仪器的整体质量。系统而全面地对气相色谱仪的进样器系统进行性能验证，能有效地保障气相色谱仪的整体性能指标。目前国内评价气相色谱仪性能的法律法规及标准有JJG700—2016《气相色谱仪国家计量检定规程》和GB/T 30431《实验室气相色谱仪国家标准》，但它们都未提及对气相色谱仪进样器系统的性能验证，只有整机的系统性能验证。相比之下，由于美国FDA(食品药品监督管理局)以及EDQM(欧洲药品与健康管理局)在GMP认证中对仪器设备4Q验证(设计/安装/运行/性能验证)的强制要求，OMCL(欧盟官方药品控制实验室)和国外气相色谱仪生产厂家，如Agilent公司、岛津公司等，对气相色谱仪的整机系统，乃至间接影响到整机系统性能的各个重要组成部分，如进样器系统、柱温箱系统和检测器系统的性能验证都有较为详尽的要求。

本文通过解析OMCL发布的气相色谱仪进样器系统性能验证的方法，结合国内气相色谱仪计量现状，设计了一套气相色谱仪进样器系统性能验证方案。对方案进行了验证试验，并探讨了试验中遇到的一些问题。

1 验证项目的分析

表1是OMCL仪器验证指导原则附录文件[1]对气相色谱仪进样器系统的性能验证项目及参考指标。验证项目包括进样器的压力泄露、进样器压力/流速准确性或稳定性、进样器温度准确性和稳定性、进样重复性以及进样残留。

OMCL是指导性文件，不针对某个公司或某个型号的仪器。在验证进样器压力/流速准确性或稳定性、进样器温度准确度和稳定性这两个项目时，考虑到某些公司的仪器配有相应的数字传感器，在仪器设计上可从软件上实时监控压力、流速及温度的准确性和稳定性，可以进行直接验证，比如测某个点的压力值或温度值，但有些仪器供应商的设备不具备这些功能，并且在实际操作中确实存在直接对某些参数进行测量不可行或没有必要的情况，比如在不打开柱温箱和调整系统条件的情况下很难可靠地对温度进行测量，并且探头很难放入进样器系统中，这种情况采用间接验证的方法更实用。因为进样器压力、流速或温度的准确性或稳定性会直接影响样品在色谱柱里的保留时间，所以通过验证某个待测样品保留时间的RSD值来判断其性能的好坏。基于实用性、可操作性和广泛适用性的原则，本文在设计验证方案时方法上采用间接验证。

表1 OMCL关于气相色谱仪进样器系统的验证项目及参考指标

2 验证方案

2.1 主要试剂

异辛烷：色谱纯；

正十六烷/异辛烷：100ng/μ L，国家二级标准物质[GBW(E)130102]，中国计量科学研究院。

2.2 色谱条件(FID检测器)

色谱条件：柱温180℃；进样口230℃；检测器250℃；载气：N2；恒流模式。

2.3 验证方法及要求

2.3.1 进样压力/流速准确性和稳定性

在2.2的条件下，选取色谱柱HP-5 (30m×0.32mm×0.25μm)，设分流比为20∶1，柱流速1mL/min。调节仪器参数，待基线稳定后，注入1μL浓度为100ng/μL的正十六烷-异辛烷溶液，连续进样6次，记录下正十六烷色谱峰的保留时间。

2.3.2 进样器温度准确性和稳定性

同2.3.1

2.3.3 进样重复性

方法同2.3.1，记录下正十六烷色谱峰的保留时间和峰面积。

2.3.4 进样线性

在2.2的条件下，选取色谱柱HP-5 (30m*0.32mm*0.25μm)，设分流比为50∶1，柱流速1mL/min。调节仪器参数，待基线稳定后，注入0.2μL、0.5μL、1μL、2μL、4μL浓度为100ng/μL的正十六烷-异辛烷溶液，各进样2次，记录下正十六烷色谱峰的峰面积，将两次进样得到的峰面积取平均值与相应的进样体积绘制工作曲线，并计算这组数据的线性相关系数。

2.3.5 进样残留

在2.3.4进样线性检查后，进线性空白溶液异辛烷，并测量主峰(正十六烷)的峰面积A1，取进样线性最大取样量时正十六烷色谱峰峰面积A2，峰面积比值A1/A2即为进样残留。

3 验证结果与讨论

选取4台气相色谱仪进行验证试验，结果如表2。

表2 不同型号气相色谱仪对验证方案的试验结果 %

3.1 重复性

从验证方案的试验结果来看，如果进样重复性不好会直接影响进样线性的验证。在验证仪器C进样重复性试验中，其色谱峰峰面积的RSD达到了10%，验证线性的峰面积数据没有参考意义，导致无法进行线性试验。目前国内实行法制计量，判定仪器性能主要依据JJG700—2016《气相色谱仪国家计量检定规程》，规程要求的保留时间(RSD)≤1%，峰面积(RSD)≤3%。当峰面积的RSD不能满足这个要求时，仪器的线性是不能保证的。

3.2 进样线性

验证进样线性时，气相色谱仪的进样针一般是10μL，但对于毛细管柱而言，进样体积都比较小，一般为1μL，如果验证方案选用的色谱柱的膜内径较小，厚度较薄，进样量大时容易造成柱饱和。当需要验证较大体积进样量时，需选用膜厚较大的色谱柱。有些气相色谱仪会对进样器的进样体积有限制，在设计验证方案时，可以根据具体的仪器进行适当调整。验证中分别用验证方案一，即2.3.4的方法和方案2：色谱柱HP-5 (30m*0.32mm*0.52um)，注入0.5μL、1μL、2μL、4μL、8μL浓度为100ng/μL的正十六烷-异辛烷溶液。两种方案进样线性的结果都很满意，结果见图1、图2。

图1 方案1 进样线性结果

图2 方案二进样线性结果

3.3 进样残留

从图3可以看出，正十六烷/异辛烷溶液的色谱图上在保留时间为2.72 min时，可以看到明显的溶质正十六烷的色谱峰。在线性试验后，不设置洗针程序，紧接着注入空白溶液异辛烷(图4)，在色谱图上保留时间2.72 min的位置基本观察不到明显的色谱峰。试验结果4台气相色谱仪直接进样的自动进样器的进样残留均为0.0%。

直接进样的自动进样器一般都能设置洗针程序，在实际仪器操作过程中即使进浓度较大的试样，也可以通过洗针程序消除进样残留，所以进样残留的验证与否可视需求而定。

图3 正十六烷/异辛烷气相色谱图

图4 异辛烷气相色谱图

4 结论

通过对验证方案的试验及问题的探讨，证实了方案的实用性、可操作性和广泛适用性。但由于气相色谱仪进样器系统的种类较多，生产厂家、仪器使用者对仪器性能的要求及需求各不相同，方案制定者在具体制订某台气相色谱仪进样器系统的性能验证方案时，可参考本套方案，对验证项目、方法及技术指标做合理地调整。

[1]Qualification of Equipment Annex 2: Qualification of GC Equipment PA/PH/OMCL(06)86DEF

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Study on performance validation of gas chromatograph injector system.

Wu Hong，Lin Qing, Meng Xue，Liu Ran, Zhao Haibo, Li Guanyuan

(Beijing Institute of Metrology, Beijing 100022, China)

Through analysis of the domestic and international standards on gas chromatograph injector system performance verification methods, combined with domestic gas chromatograph measurement situation, we designed a gas chromatograph injector system authentication scheme. The programme was tested and some problems encountered in the test were discussed.

gas chromatograph injector system；performance validation

质检公益性行业科研专项项目(项目编号：201510048-2)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.025

2017-03-08