氣相色譜儀的定義與操作

氣相色譜儀的定義與操作

隨著人民生活水平的提高，食品安全隱患越來越受到重視，人們對(duì)食品安全要求越來越高。因此，糧食中殘留農(nóng)藥的問題直接關(guān)系到廣大人民群眾的健康。國(guó)家對(duì)原糧衛(wèi)生質(zhì)量安全越來越重視,各級(jí)政府對(duì)糧油質(zhì)檢機(jī)構(gòu)的建設(shè)投入也不斷加大。氣相色譜儀就是檢測(cè)農(nóng)藥殘留的新型常用儀器,但是在實(shí)際操作過程中,由于無法正確理解氣相色譜儀的檢出限而面臨一些問題,以致影響試驗(yàn)結(jié)果?，F(xiàn)就氣象色譜儀的定義與分類及基本操作方法介紹如下。1檢出限的確定國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)1997年通過,1998年發(fā)表的《分析術(shù)語綱要》(IUPACCompendiumofAnalyticalNomenclature)中規(guī)定:“檢出限以濃度(或質(zhì)量)表示,是指由特定的分析步驟能夠合理地檢測(cè)出的最小分析信號(hào)xL求得的最低濃度cL(或質(zhì)量qL)”。在氣相色譜儀上樣品中某一組分認(rèn)為被檢出與未檢出,是相對(duì)于一定的檢出標(biāo)準(zhǔn)而言的,當(dāng)被檢組分產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度高出檢出標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可以初步判定被檢組分存在,被檢組分產(chǎn)生的檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度低于檢出標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則可以初步判定被測(cè)組分不存在。2限制采樣分類檢出限在氣相色譜儀應(yīng)用中一般分為儀器檢出限和分析方法檢出限。2.1檢測(cè)條件控制儀器檢出限是指氣相色譜儀能夠檢出與噪音相區(qū)別的小信號(hào)的能力,主要取決于儀器自身,現(xiàn)在一些型號(hào)的氣相色譜儀可以通過調(diào)節(jié)檢測(cè)器的靈敏度來改變儀器的檢出限,對(duì)于這樣的氣相色譜儀投入使用前,應(yīng)根據(jù)所需檢測(cè)項(xiàng)目的要求,合理確定檢測(cè)器的靈敏度。而方法檢出限則不但與儀器本身有關(guān),還取決于分析方法的整個(gè)操作過程,例如取樣、提取、分離、濃縮、檢測(cè)條件的優(yōu)化等,在實(shí)際操作過程中檢測(cè)人員、環(huán)境條件、樣品性質(zhì)等條件對(duì)得出的檢出限均有一定的影響,所以在實(shí)際工作中應(yīng)注明獲得檢出限的具體條件。在新的氣相色譜儀安裝完成投入使用,或者開展新的檢測(cè)項(xiàng)目前,應(yīng)確認(rèn)儀器的檢出限是否滿足相應(yīng)的檢測(cè)要求。測(cè)定氣相色譜儀中各檢測(cè)器的儀器檢出限有兩種方法:2.1.1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的測(cè)定此法比較簡(jiǎn)單,但只有在氣相色譜儀檢測(cè)器線性良好的情況下才有應(yīng)用的價(jià)值,具體計(jì)算方法如下:假設(shè)在一定條件下,10ppm的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在儀器上出峰,峰高為1000。儀器基線上下幅度為1,即基線噪聲為1,那么10倍的噪聲就是10。用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的峰高1000除以10倍的基線噪聲10則結(jié)果為100倍,然后用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度10ppm除以100得到0.1ppm,根據(jù)以上推算我們可以大致得出該條件下,該檢測(cè)器對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的儀器檢測(cè)限為0.1ppm。2.1.2儀器檢測(cè)限的確定首先保持氣相色譜儀的各項(xiàng)條件穩(wěn)定,然后將配制好的一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)樣檢測(cè),在得到的峰高大于3倍噪聲峰高時(shí),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品進(jìn)行稀釋,然后進(jìn)樣測(cè)定。直到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)出的峰,峰高恰好等于或略小于3倍噪聲峰高時(shí)的濃度就是該檢測(cè)器對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的儀器檢測(cè)限。在不同的條件下,得出的檢測(cè)限也是不一樣。理論計(jì)算法的優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單,能夠簡(jiǎn)單快速的得出一個(gè)不太精確的檢出限,而實(shí)際測(cè)量法的準(zhǔn)確性較好,可信度較高,一般以實(shí)際測(cè)量法為主。2.2實(shí)驗(yàn)操作的影響方法檢出限與儀器檢出限主要區(qū)別是前者要將樣品經(jīng)過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行處理,受整個(gè)操作過程的影響。測(cè)定方法檢出限現(xiàn)在主要有三種方法,分別是三倍信噪比的方法、美國(guó)EPA方法和IUPAC歐盟推薦使用的校正曲線法。2.2.1方法的檢測(cè)限和定量限在樣品中能檢出的被測(cè)組分的最低濃度(量)稱為檢測(cè)限,即產(chǎn)生信號(hào)(峰高)為信噪比(S/N)2:1或3:1時(shí)的濃度,目前國(guó)內(nèi)一般將檢測(cè)限定義為信噪比(S/N)3:1時(shí)的濃度。計(jì)算公式為:式中:D—檢測(cè)限;N—噪音;S—檢測(cè)器靈敏度。式中:S—靈敏度;I—信號(hào)響應(yīng)值;Q—進(jìn)樣量。I/N即為該進(jìn)樣量下的信噪比(S/N),該信噪比可通過工作站對(duì)圖譜進(jìn)行自動(dòng)分析獲得。計(jì)算檢出限時(shí)需同時(shí)考慮原始樣品的取樣量和提取樣品的定容體積。仍按前述樣品計(jì)算,若取樣量為5g,最后定容體積為5mL,樣品濃度為1mg/L,在此濃度下的信噪比為300(由工作站分析獲得),則方法檢測(cè)限為:D=0.01mg/L×5mI/5g=0.01mg/kg。即當(dāng)原始樣品中待檢物質(zhì)的濃度為0.01mg/kg時(shí),若取樣量為5g,樣品經(jīng)前處理后定容體積為5mL時(shí),進(jìn)樣瓶中樣品的濃度可達(dá)0.01mg/L(假定回收率為100%),此時(shí),在其他給定的分析條件下,能產(chǎn)生3倍噪聲強(qiáng)度的信號(hào)。信噪比的大小直接關(guān)系到檢測(cè)限的大小。信噪比計(jì)算方法的不同,其比值大小有很大不同,這與計(jì)算信噪比時(shí)基線噪聲峰值的定義方式有關(guān),一般有三種不同的定義:①峰/峰—信噪比:用某一段基線噪聲的平均高度;②峰/半峰—信噪比:用某一段基線噪聲平均高度的1/2;③均方根—信噪比:用某一段基線噪聲的均方根值計(jì)算。除此之外,信噪比的計(jì)算結(jié)果還和所取噪聲的位置有很大關(guān)系,取信號(hào)哪一側(cè)基線的噪聲,取多長(zhǎng)一段基線上的噪聲,計(jì)算結(jié)果都很不完全相同,有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。一般多取樣品峰兩側(cè)的噪聲峰值計(jì)算。2.2.2方法的估算公式美國(guó)EPA關(guān)于方法檢出限的定義是:能夠測(cè)量和以99%置信度報(bào)告的某物質(zhì)被檢出的最低濃度。同時(shí)假定在加標(biāo)的低濃度范圍內(nèi)(通常為1～5倍預(yù)期的最低檢出限)多次測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差為常數(shù),測(cè)定的數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布。EPA方法的估算公式為:式中:n—樣品的平行測(cè)定次數(shù);SD—n次測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差;α—顯著性水平;t—自由度為(n-1),置信度為(1-α=99%)時(shí)的t-分布的單邊臨界值(單邊t值),可查有關(guān)的單邊t-分布表獲得,例如當(dāng)n=7,α=0.01時(shí)t值為3.14。2.2.3計(jì)算結(jié)果的計(jì)算檢出限IUPAC和歐盟推薦使用校正曲線法來估算檢出限。因?yàn)榻咏?含量的目標(biāo)分析物的響應(yīng)很小,測(cè)量十分困難,IUPAC認(rèn)為可用校正曲線的截距來估算檢測(cè)限,因?yàn)樵诘蜐舛确秶鷥?nèi)殘留物質(zhì)有足夠好的線性關(guān)系,用線性擬合得到校正曲線方程:方程中至少要測(cè)量5個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)至少要作5次測(cè)量。根據(jù)多次測(cè)量結(jié)果可以算出,95%置信度的響應(yīng)值:式中yx=0.095—95%置信度時(shí)的截距值;b—校正曲線方程中的截距;t0.05—分布在自由度(r)等于n-2時(shí)的單尾t值(可查表獲得,tn:5=2.353),為校正曲線截距的標(biāo)準(zhǔn)偏差(即n次測(cè)量的截距的標(biāo)準(zhǔn)差)。據(jù)此算出新對(duì)應(yīng)的目標(biāo)分析物的最低檢出限(以濃度單位表示):式中:a—校正曲線的平均斜率;t0.05定義與(6)式同。以上三種計(jì)算檢出限的方法,都是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)國(guó)際比較常見的方法,國(guó)內(nèi)普遍使用的三倍信噪比法,能滿足正常的檢測(cè)應(yīng)用。校正曲線法在理論上比較嚴(yán)謹(jǐn),結(jié)果相對(duì)可靠,缺點(diǎn)是計(jì)算過程比較復(fù)雜,但現(xiàn)在可以通過應(yīng)用相應(yīng)的計(jì)算軟件來計(jì)算,只要操作者清楚基本概念,按相關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入MDLEstimator軟件就可獲得估算的MDL值。從結(jié)果的準(zhǔn)確性上考慮還是校正曲線法相對(duì)好一些。3檢驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用原則在實(shí)際工作中,無論是新儀器投入使用還是采用新的分析方法,都涉及檢