頂空氣相色譜法測定乙醇消毒劑中乙醇含量

沈 平 申廣文 盧志敏

（廣州市浪奇實業股份有限公司，廣東廣州，510627）

隨著新型冠狀病毒感染的肺炎疫情暴發，消毒劑成為市面上熱銷產品，其中包括眾所周知的乙醇類消毒劑。乙醇是良好的溶劑，有較強的滲透作用，其作用時間快，易揮發、性質穩定、安全。市面上通常有噴霧型、凝膠型兩種。乙醇消毒原理是能夠使細菌蛋白質變性，降低細菌活性從而殺滅細菌，適用于一般物體表面消毒，手和皮膚消毒。研究表明乙醇消毒劑中的乙醇含量在70%～80%(v/v)之間對細菌及病毒具有良好的滅活作用。

目前GB/T 26373《醇類消毒劑衛生要求》中乙醇含量的檢測方法是采用色譜填充柱，制備樣品后直接進樣，標準曲線法定量。本文探討以體積比進行試液配制，采用極性毛細管頂空氣相色譜分離、內標法定量來檢測消毒劑中乙醇含量。實驗證明，對比目前使用的手動進樣的填充柱色譜法更方便、快捷、準確，同時能滿足液狀和凝膠狀（黏度高）的消毒劑樣品檢測。

1 實驗部分

1.1 實驗原理

用毛細管氣相色譜法結合頂空技術，在選定工作條件下，使乙醇、正丙醇(內標物)得到分離，用FID 檢測，根據內標法計算出乙醇的含量。

1.2 主要試劑和儀器

乙醇（色譜純）；正丙醇（色譜純）；水（實驗室二級用水），自制。

氣相色譜儀（島津GC-2010plus），島津公司；氣相頂空進樣器（DK-3001A型），北京中興分析儀器研究所；色譜柱（0.25 mm×30 m×0.25 μm WondCapwax 柱），島津公司；FID檢測器，島津公司；分析天平（AL 204），梅特勒托利多儀器有限公司；移液器（100～1000 μL），艾本德Eppendorf。

1.3 儀器工作條件

1.3.1 頂空進樣器

樣品平衡溫度：80℃；閥相溫度：120℃；氣路溫度：130℃；平衡時間：30 min。

1.3.2 SPL

溫度：200℃；進樣方式：100:1分流；進樣時間：1 min；載氣：N2(99.999%)；控制方式：恒壓：95 kPa；柱流量：2.0 mL/min；吹掃流量：3.0 mL/min。

1.3.3 柱箱

溫度：40℃；升溫程序為初始溫度40℃保持2 min，以5 ℃/min升至70℃，然后以40℃/min升至190℃，保留2 min。

1.3.4 FID檢測器

檢測器溫度：210℃；H2流量：40 mL/min；AIR流量：400 mL/min；Make up（尾吹）流量：40.0 mL/min。

1.4 實驗步驟

1.4.1 內標正丙醇母液的制備5%(v/v)

用移液管移取2.5 mL恒溫至20℃的正丙醇至50 mL容量瓶中，用恒溫至20℃的水定容至刻度線。

1.4.2 正丙醇工作液制備

用移液管移取1 mL恒溫至20℃的正丙醇母液到100 mL容量瓶，用恒溫至20℃的水定容至刻度線。

1.4.3 乙醇母液制備10%（v/v）

用移液管移取5 mL恒溫至20℃的乙醇到50 mL容量瓶中，用恒溫至20℃的水定容至刻度線。

1.4.4 乙醇工作液制備

準備6個干燥的100 mL容量瓶，分別用精密移液器移取對應體積的20℃乙醇母液，用恒溫至20℃的水定容至刻度線，母液的移取量見表1。

1.4.5 內標校準曲線建立

分別準確移取對應梯度乙醇工作液1 mL，正丙醇內標工作液1 mL至10 mL頂空瓶，鉗封，搖勻，80℃恒溫30 min，按設定好的氣相分析程序測定各自面積，S內，S乙醇。以S乙醇/S內標為縱坐標，對應乙醇體積V乙醇為橫坐標，建立內標曲線y=kx+b。

1.4.6 樣品檢測

（1）把50 mL干燥的容量瓶放到分析天平上，移取5 mL試樣，稱重m試樣，再除去皮重，加水到刻度線，稱重得出水質量m水，恒溫到20℃。分別計算對應20℃水的體積，樣品體積，算出稀釋的總體積V1，V1＝V試樣+V水。

（2）準備1個干燥的100 mL容量瓶，用精密移液管移取1 mL 20℃的步驟（1）配制的試液，用水定容至刻度線。

移取1 mL正丙醇內標工作液、1 mL步驟（2）配制的樣品試液至10 mL頂空瓶，鉗封，搖勻，80℃恒溫30 min，按1.3設定的氣相分析程序及工作條件測定各自面積S′內，S′乙醇。

按內標曲線方程y=kx+b，計算x值。

樣品結果(v/v%)=x×10000×V1/V樣品

公式中：x:方程計算結果；

V1：第一梯度稀釋總體積；

V樣品：吸取樣品體積；

樣品實驗取2次平衡測試結果，求平均值。

2 結果與討論

2.1 檢測方法的選擇

內標法是色譜分析中一種比較準確的定量方法，是通過測量內標物及待測組分的峰面積的相對值進行計算的，一定程度上消除了操作條件的波動對分析結果產生的影響，結合實驗要求，選擇內標法。

2.2 色譜柱選擇

乙醇、正丙醇為極性溶劑，按照“相似相溶”的原理，選極性柱島津WondCap wax。

2.3 內標物的選擇

正丙醇峰值與乙醇峰值分離度滿足要求。利用島津氣相工作站可以得出兩者半峰高，按照色譜分離度計算公式R=1.18(RT2-RT1)/(W2-W1)，計算R值大于1.5，兩組分色譜峰可以完全分離。正丙醇試劑為色譜純級，性能滿足做內標物的條件。樣品色譜圖見圖1。

2.4 氣相色譜儀工作條件選擇

各組分的峰面積受進樣溫度、載氣流量等因素的影響，觀察不同條件下峰面積的變化，計算被測組分和內標物的總峰面積，以總峰面積最大作為最佳條件的判斷依據，最終確定1.3氣相色譜儀的工作條件。其中氣相色譜儀頂空進樣溫度設置80℃，能滿足檢測器靈敏度要求；進樣口恒壓95 kPa：時間較短同時能滿足目標峰分離；柱溫：40℃開始，保留2 min，程序升溫，能讓正丙醇峰值、乙醇峰值及其他峰值能達到更好地分離。

表1 母液移取量

圖1 樣品色譜圖

由于是頂空進樣，操作過程注意乙醇在頂空設備殘留帶來的誤差。

2.5 溶劑的選擇

乙醇消毒劑都是以乙醇為主的水溶性產品，水做溶劑可以很好地溶解樣品，滿足分析要求。

2.6 內標曲線制備過程

由于純乙醇加水體積會縮小，加上乙醇的易揮發性，實驗采取了2個梯度稀釋，其中第一梯度采用稱量質量的方式結合對應密度精確換算出體積分數：V酒精/(V酒精+V水)，而不是采用直接定容方式計算稀釋體積。第二梯度乙醇濃度已經較低，可以直接移取母液進行定容稀釋，不用考慮體積變化。溫度的變化對乙醇體積影響也很大，而且樣品結果通常以20℃時的乙醇體積比（v/v）報出，所以母液要恒溫到20℃才能測試。

工作液制備過程，分析天平通過除皮很好地實現了質量的疊加稱量，體積分數也很好地實現。通過質量換算的體積分數更準確。

2.7 樣品制備部分

由于考慮到方法要同樣適用于黏度較高的洗手液、凝膠類乙醇消毒產品，移取過程中，量具會掛壁問題導致體積較大誤差，同時考慮到樣品乙醇濃度都是70%～80%之間，濃度較高，稀釋過程與標曲保持一致性，第一梯度依舊用稱量出質量換算體積的方法，采取2個梯度稀釋后檢測。

對于黏度較高的洗手液，樣品如果有氣泡，則必須清除。移取過程避免氣泡，考慮到70%～80%酒精易揮發性，樣品制備應該直接移取到容量瓶中稱量再稀釋。

實驗表明，外置活塞式移液器能滿足移取黏稠液體過程的精度要求。

產品的密度檢測參照GB/T 4472測定。

2.8 內標法標準曲線

內標校準曲線如圖2所示。

圖2 乙醇校準曲線

以 10 倍信噪比(S/N)所對應的乙醇濃度作為方法定量限，計算得出乙醇的定量限為1 μL/L，線性范圍: 0.2～1 mL/L。

2.9 精密度實驗

取同一份樣品平行稱取6份，按方法1.3.2平行測定6次，測定結果如表2。由表2看出測定結果，RSD=0.57%(n=6)，表明該方法有較好的精密度。

2.10 回收測試

在4種濃度的樣品試液中分別定量加入標準工作液進行回收率測試，（10 mL樣品加入相同體積標準工作液），實驗結果見表3。

表2 精密度實驗結果

表3 方法回收率

3 結論

使用體積比方式制備試樣，采用島津WondCap wax 極性毛細管柱，優化分離條件，建立了頂空氣相內標法測定乙醇消毒劑中乙醇含量。該方法具有快捷、準確、穩定測定的優點。