气象色谱作业课件

1、气相色谱技术及其应用生药分析中的应用周珊珊10101042气相色谱法的特点：三高一快一广1.高选择性能分离性质极为接近的物质 如：同位素，异构体等2.高效能在很短的时间内就能分离测定性质极为复杂的混合物3.高灵敏度分离微量、痕量组分用高灵敏度的检测器可测出样品中10 -11 10-13 g组分样品用量少：液体0.几L气体1mL固体几g可测粮食、蔬菜中农药残留量，动植物体内药残留量4.分析速度快样品准备好后，几分钟几十分钟气相色谱法的特点：三高一快一广应用范围广 在柱温条件下有一定蒸气压且稳定性好的样品都能测定，只要在 196 450 温度范围内有27 1330 Pa蒸气压且不分解的物质原则上都

2、能测定，不论它是气体、液体和固体 对于挥发性低和受热易分解的物质，若能通过化学衍生方法使其转化为挥发性大、热稳定性好的衍生物，同样可用气相色谱分离和分析 GC 专长：同系物（其它方法无法测定） GC 主要用于分离和定量，可广泛应用在环保、临床、药物、农药、食品、污染物等方面的测定气相色谱在中药方面的应用1.中草药质量控制中的应用 a.气相色谱指纹图谱 b.气相质谱色谱指纹图谱2.中药农药残留检测中的应用 a.气相色谱前处理 b.气象色谱检测技术气相色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用中药中所含的挥发油均为混合物，成分相当复杂，常由十几种甚至上百种化合物组成。挥发油在适宜温度下能够气化，符合气相

3、色谱的条件。气相色谱具有高效快速、高选择性、高灵敏度等特点，且样品用量少，方法稳定性好，检测器种类多，特别适用于中药及其制剂的挥发性成分的指纹图谱研究。气相色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用对于在GC条件下挥发性小的或热不稳定成分需采用衍生化法，如一些生物碱、内酯类、酚类等药物，可以将其衍生化反应后再进行分析。目前气相色谱技术在中药指纹图谱中的应用，不再仅限于一些含挥发性成分中药的质量控制，而且对于中药的不挥发性成分，可采用裂解气相色谱（PyGC）或闪蒸气相色谱（FGC）来进行测定，给中药材品质鉴定带来很大的方便。气相色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用 袁敏等采用裂解色谱法（PGC）研究比

4、较连翘、郁金、广藿香、地黄等一些药材的指纹图谱，结果表明谱图的重现性好，能反映药材的指纹特征信息。气相质谱色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用 GC适用于检测挥发性化学成分，广泛应用于挥发油部分的指纹图谱分析。但GC方法采用保留时间确定共有峰，缺少定性能力。GC-MS已广泛应用于单味药材挥发油的成分分析，目前大多数含挥发油的中药材的主要化学成分已基本搞清，为中药材及复方制剂挥发油指纹图谱的研究积累了丰富的数据。采用GC-MS方法建立指纹图谱，将质谱（MS）作为色谱的通用性检测器，能实现对样品进行在线分析，解决对照品缺乏的难题。GC-MS联用仪器发挥了气相色谱的高分离效能和质谱的高定性能力，是理

5、想的研究中药中特征挥发性化学组成的分离分析方法。气相质谱色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用单味中药GC-MS指纹图谱应用 魏刚在大量分析实践的基础上提出特征指标成分群的概念，认为在GC-MS的总离子流图中，如果保留时间相近的色谱峰峰形相像，相对强度比例相似，则说明色谱峰所代表的组分应该是相同（似）的物质或物质群，体现了不同产地的中药材所具有的共性。因为中药指纹图谱赖以鉴别中药的药材真伪和质量优劣所要强调是作为药用植物物种的“共有特征性”，不需要定性分析每一个化学成分。气相质谱色谱指纹图谱在中草药质量控制中的应用复方中药GC-MS指纹图谱应用 中药制剂在生产过程中影响因素众多，任何单一的活性成

6、分或指标成分都难以准确、全面地评价中药质量。而指纹图谱信息量大，特征性强，能给出大部分成分的色谱峰，有效地证明中药产品质量。GC-MSD联用也适合于建立制剂中挥发性成分的指纹图谱，有着广泛的应用前景。 魏刚等采用GC-MS建立了醒神滴鼻液、脑醒滴鼻液、脑醒性注射液等3种复方制剂中挥发性成分的总离子流指纹图谱，结果表明单味药材中的挥发性特征成分或主要成分在全方总离子流图中均可检出，以其出峰先后及相对含量为特征，构成了复方制剂的GC/MS指纹图谱。农药残留已成为严重影响中药国际化发展和中药出口的重要问题,为使中药及其制剂早日与国际接轨,必须通过先进的检测手段来评价、限定农药在药材中的残留水平,在以

7、气相色谱为主要分析手段的今天,前处理及检测器的选择已成为气相检测过程中的关键。中药农药残留检测中的应用GC样品的前处理技术固相萃取法（SPE）、凝胶渗透色谱法（GPC）、超临界流体萃取法（SFE）、快速溶剂提取法（ASE）、基质固相扩散法（MSPD）、固相微萃取技术（SPME）、顶空分析法GC样品检测技术电子捕获检测器（ECD）、火焰亮度检测器（FPD）、热离子检测器（NPD）、质谱检测器（MS）中药农药残留检测中的应用中药农药残留检测中的应用中药农药残留检测中的应用六六六、DDT配样色谱图1溶剂；2-六六六 ；3-六六六 ；4-六六六 ；5-六六六 ；6p,p-DDE；7O,p-DDT；8p

8、,p-DDD； 9p,p-DDT在石化分析中的应用在环境科学分析中的应用在食品方面的应用在医药及生化的应用气相色谱在其他方面的应用在石化分析中的应用 气相色谱法分析石油馏分的效能与分析速度是精密分馏等化学方法所不能比拟的。如一根60m长、内径0.17mm的弹性石英毛细管柱，内涂OV-101,在程序升温条件下（柱温4090）进样0.6：1,分流比150:1，分析了65165大港直馏气油。用一根30m长、内径0.25mm毛细管柱，涂PEG1500,柱温80,汽化100,氮为载气，分流比100:1,汽油中微量芳香烃得到很好的分离 分析石油气（C1C4）的成分分析，目前都采用气相色谱法。 杨永坛等建立

9、了汽油馏分、煤/柴油馏分中各种硫化物类型分布的GC-AED(气相色谱-原子发射光谱联用）分析方法，采用一非极性色谱柱，可对汽油馏分中的80多个硫化物、柴油馏分中的130多个硫化物进行检测，并开发了相应的分析软件。结合国内加工油的特点，研究了不同来源汽油、柴油中的硫化物类型分布，并研究了不同脱硫催化剂和工艺中各种硫化物的变化规律，为脱硫催化剂和相关工艺的选择提供了必要的基础数据。在食品方面的应用(1)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。气相色谱法测定溶剂残留量比较灵

10、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。在食品方面的应用 (2)食品中农药残留量分析 用气相色谱法

11、测定农药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。 人体代射

12、产物的分析 氟乙烯生物监护指标尿中硫撑双乙酸的测定。从以氯乙烯单体为原料，进行聚氯乙烯生产的工人中发现有损健康的情况，北京市卫生职业病研究所和北京卫生防疫站共同研究了氯乙烯的生物监护指标，从它在生物体内的代谢发现以硫撑双乙酸的形式同尿中排出，取接触氯乙烯工人尿样，进行甲酯化可用气相色谱法测定。用一根长2m，内径3mm的玻璃柱，柱内填充5%PEG20M/Chromoworb W,AW DMCS 6080目；柱温180，汽化和检测室201；高纯氮为载气50ml/min；火焰光度检测器，氢60ml/min，空气70ml/min。尿液经酸化及双甲酯化变成硫撑双乙酸酯，浓缩到1ml，取2ul进入色谱系统

13、，在5分钟时得到硫撑双乙酸酯的峰。 在医药卫生及生物化学中的应用 气相色谱技术1.多维气相色谱2.毛细管气相色谱法3.全二维气相色谱4.便携式色谱仪5.气相色谱和质谱联用技术多维气相色谱 多维气相色谱是指使用两根以上的色谱柱或两个以上的检测器，通过阀切换或改变各柱前压力来改变载气流向的办法，得到比单柱系统更多的分离信息的手段。可以采用直通式、切割式、反吹式、中心切割式4种操作方式，中心切割是多维色谱中应用最广的一种操作方式。同时根据改变载气流向的方式又可分为有阀切换多维色谱和无阀切换多维色谱。相比较而言，有阀切换技术具有易于掌握和使用的优点.（1）直通式，即样品经过预柱预分离后又全部进入分析柱

14、进行再分离。（2）切割式，即样品经过预柱分离后，把样品切入监视监测器或在第一柱后放空，而不使样品中的组分进入分析主柱。（3）反吹式，样品中的轻组分经预柱分离后流出，而后面的重组分未流出预柱之前，用改变载气流向的办法使这部分重组分从预柱前反吹出去。（4）中心切割式，中心切割是多维色谱中应用最广的一种操作方式。实际上就是前三种操作方式的组合。例如，进样后先采用切割式操作，样品中的前馏分不进入分析主而是进入监视检测器或放空，接着采用直通式操作，把样品中的中间馏分或一组难分离组分放入分析柱进行第二次分离，最后又改为切割式或反吹式操作，使样品的后馏分在进入分析主之前被放空，这种只把中间一部分组分切入分析

15、柱的二次分离操作称之为中心切割。 多维气相色谱图 多维气相色谱流程1 产物出口；2、3 载气；4 气化室；5 预分析柱1；6 六通阀；7 气阻；8 主分析柱2；9 主分析柱3；10 FID检测器；11 TCD检测器1 Outlet of the products, 2,3 The carrier gas, 4 the gasifier, 5 The pre-column 1, 6 The six-way valve, 7 The restrictor vent, 8 The main column 2, 9 The mai n column 3, 10 FID detector, 11 TCD

16、 detector 整个分析过程的关键在于精确控制六通阀的切换时间，开始时六通阀为打开状态，柱1和柱接通，而柱不接通（见图 a）；待异戊烷从柱1洗脱后，切换六通阀，改变载气流动方向，将即将馏出的极性组分导入柱，柱由辅助气（N2）作载气（见图 b）。TCD检测器测定从柱中洗脱的低碳组分；FID检测器测定由柱洗脱的芳香烃产物。由于两主色谱柱的直径不一样，在六通阀和柱之间接上一个气阻，调节气阻的阻力大小，使两主分析柱的柱前压一致。 FID检测器上的标准谱图 FID检测器上的色谱图 16 正戊烷；17 正己烷；18 苯；19 甲苯；20 对二甲苯；21 间二甲苯；22 邻二甲苯 TCD检测器上的标准谱

17、图 TCD检测器上的色谱图 1 甲烷；2 乙烷；3 乙烯；4 丙烷；5 丙烯；6 异丁烷；7 正丁烷；8 乙炔；9 反二丁烯；10 1-丁烯；11 异丁烯；12 顺二丁烯；13 异戊烷；14 1,3-丁二烯； 15 丙炔徐广通等对基于汽油单体烃分析的各类物性数据的计算进行了研究，提出了一套新的辛烷值计算方法，对一些具有加和性的物性参数，如密度、蒸汽压、折光等也进行了预测。且进一步推出了一套可用于SOA和苯含量分析的双柱箱、双气路多维色谱系统，并进行了相关的标准化工作，由于较好的解决了烯烃捕集肼对烯烃的选择性保留和定量解析等困难，所开发的专用分析系统和方法有很好的应用前景。多维气相色谱多维气相色

18、谱 毛细管气相色谱法 毛细管气相色谱法是采用高分离效能的毛细管柱分离复杂组分的一种气相色谱法。毛细管柱与填充柱相比在柱长、柱径、固定液液膜厚度、容量以及分离能力上都有较大的差别。毛细管柱是毛细管色谱仪的关键部件。毛细管柱的特点(1) 渗透性好(载气流动阻力小)，可使用长的色谱柱。(2) 相比率()大，有利于提高柱效并实现快速分析。(3) 柱容量小，允许进样量小。由于毛细管柱涂渍的固定液仅几十毫克，液膜厚度为0.351.5m，柱容量小。对液体样品，一般采用分流进样技术。(4) 总柱效高。(5) 毛细管柱(开口柱)的涡流扩散项为零。毛细管的气相、液相传质阻力项的影响因素复杂。 毛细管气相色谱法全二

19、维气相色谱全二维气相色谱则是20世纪90年代初出现的新方法。在该方法中，第1支柱为非极性柱，第2支柱为极性柱，通过极性和温度的改变实现气相色谱分离特性的正交化。从第1支柱中流出的组分按保留大小依次进人调制器进行聚焦，然后通过快速加热的方法把聚焦后的组分快速发送到第2支柱中进行再分离。由于发送频率很高，聚焦后再往第2根柱发送。连接两支柱的桥梁可以是1支厚膜毛细管，也可以是1支冷阱控制的空毛细管。全二维气 相色谱技术的关键部件是调制器。全二维气相色谱分析技术的特点(1)灵敏度高。组分在流出第一根色谱柱后，经过调制器聚焦后，提高了在检测器上的浓度，因而提高检测器的灵敏度可比通常一维色谱灵敏度提高20

20、70倍。(2)分辨率高、峰容量大。一般的二维气相色谱峰容量是二柱峰容量之和，而全二维气相色谱的峰容量是二柱峰容量之乘积，分辨率为二柱各自分辨率平方和的平方根。(3)分析时间短、工作效率高。由于该系统能提供高的峰容量和好的分辨率，总分析时间比一维色谱短。(4)定性分析可靠性显著增强。主要有3个因素：大多数目标化合物和化合物组群可达到基线分离减少干扰；峰被分离成为容易识别的模式；其中某一个峰相对于同族的其他成员来说，在每次运动中其位置是稳定的。(5)由于系统能提供高峰容量和好分辨率，一个方法便可完成原来要几个美国测试和材料协会(ASTM)方法才能完成的任务。全二维气相色谱前景展望 GCGC作为一个

21、全新的技术,有许多难题仍需攻关,如:调制技术的进一步改进,全自动的用户界面友好的定量软件的设计,与高速质谱的联用等。有许多研究也将是非常有价值的,如:参照传统的二维色谱对仪器装置进行一些简单的改进是完全可能的,比如说在调制器后面安装一个分流器,采用两支不同选择性的第二柱同时分离,将可以获得更多的信息,这时还可以通过增加一个手性柱对组分进行手性分离等。 目前,因为GCGC的技术受到专利保护,只有Zeox公司被授权开发该项技术,全球也仅有十多个实验室将其作为主要的研究方向,而且大部分研究都集中在利用其高容量和高分辨特性等方面。实际上,借助化学计量学技术,GCGC在快速分析方面的应用也会有很大的潜力

22、。在定量分析方面,GCGCGC将会比GCGC-MS更具魅力。可以预言,随着GCGC仪器的进一步普及,该技术将在复杂样品的分离和检测方面发挥举足轻重的作用。便携式色谱仪与常规色谱仪一样，微型便携式色谱仪也主要由进样口色谱柱和检测器组成，所不同的是后者采用微加工技术，把进样口和检测器微刻在硅片上，其尺寸与一个集成电路相当，色谱柱可固定在一个加热板上。这种微型便携式色谱仪体积小重量轻，便于携带，分析速度快，保留时间以秒计，适合于有毒有害气体的监测和工艺过程的质量控制，既可以作为实验气相色谱仪，也可以作为在线工业色谱仪，同时有较高的灵敏度最低检测限为10-5级。便携式GC-MS仪气相色谱-质谱联用仪,将气相色谱的高分辨能力和质谱检测器能对不同结构分子显