不同型號凝膠色譜特點及其與其它預處理設備比較

王臻，朱觀良，吳詩劍2，，張建萍

（1.上海市環境監測中心，上海 200030； 2.上海交通大學環境科學與工程學院，上海 200240）

不同型號凝膠色譜特點及其與其它預處理設備比較

王臻1，2，朱觀良1，吳詩劍2，1，張建萍1

（1.上海市環境監測中心，上海 200030； 2.上海交通大學環境科學與工程學院，上海 200240）

比較了凝膠色譜儀與其它常用預處理設備的特點、應用范圍，并著重比較了傳統凝膠色譜（GPC）與全自動在線GPC–GC–MS聯用儀的特點、應用及這兩類設備在Aroclor 1260樣品加標回收率的情況。結果表明，GPC相對于其它預處理設備更適合凈化大分子干擾樣品；全自動在線GPC－GC–MS聯用儀與傳統GPC相比具有凈化時間少、溶劑用量小兩大優勢。

凝膠色譜；預處理設備；在線

對含有大量的高分子物質，如色素、油脂、糖等樣品進行氣相色譜（GC）分析時，這些高分子聚集在GC的進樣口和分析柱上，造成色譜分離效率降低，更有可能導致分析儀器的損壞，消耗大量人力、物力、財力。因此，這類樣品必須進行有效的凈化濃縮。對于樣品中的大分子組分通常可以使用凝膠色譜（GPC）來凈化。

目前市場上凝膠色譜（GPC）種類很多，各型號儀器性能也各有優缺點，而目前文獻資料中對于現存各型號GPC比較方面的文獻較少。筆者通過市場調研、樣品分析等方法對傳統凝膠色譜（GPC）、全自動在線GPC–GC–MS聯用儀及其它常用預處理設備的特點、應用進行比較，發現全自動在線GPC–GC–MS聯用儀既能很好地起到凈化作用又能克服傳統GPC凈化時間長、溶劑用量大的缺點。全自動在線GPC–GC–MS聯用儀將成為凝膠色譜今后發展的趨勢。

1 凝膠色譜特點及應用范圍

凝膠色譜（GPC）也稱為空間排阻色譜（SEC），其原理是空間尺寸排阻的分離機理，根據樣品中各組分分子大小不同，流經不同大小的多孔填料時在填料滯留時間不同而達到分離，實現對不同相對分子質量物質的分離［1］。

凝膠是凝膠色譜的核心。根據凝膠材料可以分為有機凝膠和無機凝膠；根據制備方法可以分為均勻、半均勻和非均勻3種；根據凝膠使用的強度性質分為軟膠、半硬膠和硬膠3類；根據使用的溶劑范圍可以分為親水性、親油性和兩性凝膠［2］。親水性凝膠主要用于生物化學研究中對蛋白質、酶等進行分離和分析，親油性凝膠應用于合成的高分子材料和有機體系中化合物的分離和分析。選擇和使用不同性能不同孔徑的凝膠決定了分離凈化的效果，通常可根據樣品基質類型和待分離組分的分子大小決定所選擇的凝膠的種類［3］，其中有機膠中的Biobeads常用于環境農殘樣品的凈化。表1列舉了部分凝膠產品的性質。

表1 部分凝膠的種類及應用

2 不同型號傳統凝膠色譜（GPC）性能比較

目前常用的傳統GPC型號主要有美國J2公司AccuPrep Mps &AccuVap、德國LcTech公司的ULTRA 10836以及美國OI公司的AP–2000等。由于AP–2000GPC儀器是半自動化的，所以相對于另兩款GPC儀器在自動化方面有一定缺陷。AccuPrep Mps &AccuVap設置有“溶劑狗”功能，在樣品分析方面大大降低了由于溶劑消耗而導致樣品報廢。ULTRA 10836的溶劑回收系統對使用過的溶劑進行回收，避免實驗過程中所產生的廢氣對實驗室分析人員造成危害。各傳統GPC性能參數見表2。

3 傳統凝膠色譜與全自動在線凈化聯用儀比較

3.1 性能參數比較

目前市場上傳統凝膠色譜普遍存在預處理時間長、溶劑用量大兩大缺點，而凝膠全自動在線凝膠色譜–質譜聯用儀可以很好地解決這兩個問題。但其樣品都需經過GPC凈化再進質譜儀，對GPC柱損耗較大，且影響做樣效率，雖可單獨使用，但操作不便；凈化量200 μL全部進入質譜PTV進樣口，暫時不能在其它檢測器分析。其主要適用于農殘分析，條件方法較成熟，分析其它化合物需進行方法研究。自動在線凈化GPC–GC–MS聯用儀與傳統GPC具體參數比較見表3。

表3 自動在線GPC–GC–MS聯用儀與傳統GPC參數比較

3.2 加標回收率比較

以Aroclor 1260為標準物質，對傳統GPC與全自動在線GPC–GC–MS進行加標回收試驗，結果見表4。由表4可知，在檢測低濃度PCB加標樣品時，傳統凝膠色譜容易出現回收率低的情況。這可能與傳統GPC到分析儀器分析過程中需要人為操作而導致損耗有關。而全自動在線凝膠色譜與質譜聯用是GPC凈化與質譜“無縫”聯用，其低濃度（100 μg/L）和高濃度（1 000 μg/L）時的回收率較傳統GPC高且穩定。

表4 傳統GPC與GPC–GC–MS在PCB加標回收率比較

4 凝膠色譜與實驗室其它預處理設備性能比較

周海霞使用傳統GPC凈化分析農殘樣品回收率為74.3%～123.4%［9］。梁衛青使用全自動在線GPC–GC–MS聯用儀分析農殘樣品回收率為84.2%～120%［5］。曲健使用濃硫酸凈化分析農殘樣品回收率為63%～120.1%［6］。顧利紅使用SPE分析農殘樣品回收率為72.2%～125.3%［7］。謝飛使用弗羅里硅土分析農殘樣品回收率為76.0%～101.1%［8］。凝膠色譜與實驗室其它預處理設備相比有回收率穩定，操作安全、自動，柱子可以再生等優點，但其操作時間長，溶劑消耗大，對小分子雜質有局限性。對于凈化時間長、溶劑用量大的局限性可以使用全自動在線凝膠色譜–質譜聯用儀器來解決，而且全自動在線GPC–GC–MS聯用儀對于農殘樣品分析有較好的回收率。對于小分子雜質處理有局限性這一缺點可以通過與實驗室其它預處理設備如SPE等聯用達到凈化樣品的目的［4］，其具體性能比較見表5。

表5 凝膠色譜（GPC）與實驗室其它預處理設備性能比較

5 結語

凝膠色譜（GPC）可以很好地去除大分子雜質，如色素、油脂、糖等從而對分析儀器進行保護，而凝膠色譜（GPC）對于小分子雜質凈化有一定局限性。要達到較好地凈化樣品的目的，需要通過多種預處理技術的聯用。

對于傳統凝膠色譜（GPC）而言，AccuPrep Mps &AccuVap “溶劑狗”功能，減少了樣品因溶劑耗盡導致的樣品損耗。ULTRA 10836的溶劑回收系統避免了廢液（氣）排入室內對實驗室分析人員的健康造成危害。對于PCB樣品加標回收率分析結果表明：由于在線GPC–GC–MS避免了從樣品轉移到分析儀器的這個過程，其回收率較傳統GPC高并且穩定，解決了傳統GPC所共有的凈化時間長、溶劑用量大的缺點。

［1］ 施良和.凝膠色譜［M］.北京：科學出版社,1980.

［2］ 白穎，李建偉.凝膠色譜法測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］ 蔣生詳，劉霞.全多孔球形硅膠基質高效液相色譜填料研究進展［J］.中國科學，2009，39(8): 687–710.

［4］ 黃園英，佟玲，張玲金，等.用ASE提取和GPC凈化氣象色譜法快速測定土壤中痕量有機氯代化合物［J］.生態環境，2008，17(1): 184–189.

［5］ 梁衛青，浦錦寶，鄭軍獻，等.氣相色譜法測定中藥材中有機氯農藥殘留量［J］.浙江中醫雜志，2011，46(5): 376–377.

［6］ 曲健，鄭興寶.有機氯農藥和多氯聯苯測定的樣品凈化方法［J］.環境監測管理與技術，2008，20(5): 59–61.

［7］ 顧利紅，鄭清瑗，錢浩泉.SPE–GC–ECD法測定中成藥中20種有機氯類農藥殘留量［J］.藥物分析雜志，2008，28(11): 1 945–1 951.

［8］ 謝飛，周傳光，徐恒振，等.弗羅里硅土柱分離PCBs和OCPs影響因素的研究［J］.分析試驗室，2008，27(S1): 327–328.

［9］ 周海霞，端裕樹，秦亞萍.GPC–GCMS 快速測定農產品中的多種殘留農藥［J］.現代科學儀器，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

聯系人：吳詩劍；E-mail: wusj@semc.gov.cn

2012–03–08