色谱仪器的选择及分析方法的应用

文 张晋军 张晋波 任金花 晋城市综合检验检测中心

色谱类分析仪器是食品检测实验室用到的主要仪器，包括气相色谱仪和液相（包括离子）色谱仪，但在实际应用中如何对仪器硬件进行更好地选择和配置，显得尤为重要。这就需要对硬件的原理和相关参数有较为详细的了解，对色谱分析的注意事项、影响因素积累一定的经验，从而较好地完成食品实验室遇到的多种色谱类检测项目，本文列举几个分析事例进行说明。

色谱分析作为食品分析的一个大类，相信大家都有所了解。那么，如何快速进入角色，对色谱分析的基础知识，以及如何应对分析过程中遇到的一些情况。笔者就从事色谱分析过程中，遇到的几个典型事例，努力找到色谱分析的一些规律性，应用到检测实际中，极大地提高检测效率和检测水平。

1.正确选择合适的色谱仪器

1.1 食品实验室需要用到色谱进行检测的项目有：防腐剂、甜味剂、农药残留、色素等。但每个项目适合于用气相还是液相方法检测，与该种物质本身物理化学性质有着直接的关系，如分子直径大小、气化温度的高低，是有机物还是无机物，适合溶解于有机溶剂还是无机溶剂，在溶液中是以分子、离子还是原子形态存在，都有着一定的关系。

1.2 气相色谱法主要用于低分子量、易挥发有机化合物（约占有机物的15%-20%）的分析；液相色谱法适于分析沸点高、相对分子质量大，受热易分解的不稳定有机化合物、生物活性物质以及多种天然产物。这些化合物约占全部有机化合物的80%。

色谱分析主要依据各种检测方法标准、作业指导书等，如果能通过这些方法的应用找到其中的规律性，即检测方法与被分析物质的性质之间的联系，将有助于我们灵活应用色谱分析方法，理解分析各个环节对整个分析过程会造成什么影响，从细微处着手提高仪器的稳定性和数据的准确性。

1.3 在从事色谱分析之前，先要了解一些色谱分析基础知识，包括检测器的分类及选择、色谱柱的分类和选择、不同检测器的原理和各种色谱柱的异同点，例如：《化验员读本》仪器分析部分就有比较详细的介绍。从一些期刊文献中也会发现，一些新的检测器和色谱柱被开发出来，用以应对分析不断出现的新物质的需求。

2.检测实验中的应用

2.1 内标、外标分析法在白酒分析中的应用

起初只是从理论上了解了外标法和内标法，究竟在实践中有什么区别呢？理解也不是特别透彻。参加白酒能力验证时，严格按照标准对甲醇、乙酸乙酯、己酸乙酯进行分析。甲醇采用外标法，乙酸乙酯、己酸乙酯采用内标法。利用岛津GC2010-plus,FID检测器，一周时间内对样品分析了3-4次，通过比较样品峰面积的变化，可以看出它们的变化规律，数据见表1所示。

由上表可以看出，甲醇峰面积变化为1.28%；乙酸乙酯、正丁酸乙酯、己酸乙酯峰面积变化率均超过-10.0%。因为甲醇峰面积随时间波动较小，所以采用外标法；乙酸乙酯、正丁酸乙酯（内标）、己酸乙酯峰面积随时间变化较大，且趋势都是变小，采用内标法可以有效消除峰面积减小带来的影响，这样就加深了对外标、内标法的理解。

2.2 样品基质不同对色谱柱性质要求不同

在GB5009.33中，使用离子色谱分析肉制品中亚硝酸盐含量。利用戴安ICS-90离子色谱仪分析肉制品中亚硝酸盐，开始时使用AS23柱子，用碳酸系列淋洗液，标准品出峰没问题，样品也出峰了，但样品检测加标回收率只有70-80%，如图1（1）所示。

在为离子色谱增加氢氧根系统淋洗液发生装置，配备了标准中要求的AS11柱子，重新对样品进行分析时，基线平稳，峰形对称，标样和样品均获得了稳定和准确的结果。如图1（2）所示。

图1 两种淋洗液亚硝酸根离子峰形对照图

两次试验中，标准品出峰均良好，但不同的淋洗液和柱子，样品会因为基质的不同对出峰情况影响很大。

2.3 样品及流动相PH值对色谱出峰峰形的影响

按照GB/T 23495，测定食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠时，应先了解缓冲液的PH值，以及被分析物的Pka。从PH公式：PH＝Pka＋log（[A-]/[A]）得知，溶液PH值高于或低于Pka两个单位，化合物中99%以一种形式存在，而一种形式存在的化合物才能获得好的尖锐的峰。对于弱酸，流动相的pH值越小，组分的k值越大，当pH值远远小于弱酸的pKa值时，弱酸主要以分子形式存在；对弱碱，情况相反。

实践中，对弱酸样品需要调节PH值才可以起到较好的峰形，一次使用Waters ACQUITY 超高效液相色谱仪分析食醋中苯甲酸色谱图如图2所示。

图2 PH调整前后苯甲酸峰形对照图

这说明调整样品PH值对峰形起到了至关重要的作用。

3.从分析过程中找到规律性

通过气相色谱和液相色谱的操作应用，以下几点尤其需要注意。

3.1 重复性

即同一个样品多次分析，结果要相当稳定，量值的标准偏差小于5%，才能去考虑样品处理、实验过程、数据分析等。要想得到好的重复性，需要考虑：如流动相的平衡时间、柱子的稳定时间，进样口、检测器的热稳定性等。这是分析的第一步，否则，要查找原因，直到问题得以解决。

3.2 标准曲线

色谱分析多要建立标准曲线，即色谱响应值和样品浓度之间相关情况。曲线符合一次还是二次方程与检测器类别有关，气相FPD检测器中硫分析为二次曲线，其余多数为一次曲线。在不同浓度区间范围内，曲线的斜率会有不同，这要根据实验的需要先确定浓度范围，稀释5-6个浓度的系列标样，再根据最小二乘法计算拟合曲线的斜率和截距，相关系数r的绝对值不得小于0.998,r的平方不得小于0.996。

3.3 回收率

先测样品中的待测物浓度C1，然后加入一定量C2的标准物质，加标量最好和样品浓度相近，再测定样品中总的浓度C3，然后计算X=（C3-C1）*100/C2即得回收率。样品基质的不同对回收率有所影响，检测标准或实验一般要求回收率要达到90%-110%，才能证明本次实验的准确度是符合要求的。

小结

本文通过对色谱仪器选择、实际应用情况、分析注意要点等几个方面进行了一些研究和阐述，对于初接触色谱分析的检验人员而言，可以起到事半功倍的作用。同时在实验中触类旁通，便于色谱操作人员快速进入角色，并逐步提高检测技术应用水平。