淺析氣相色譜法檢測(cè)農(nóng)藥殘留提高分離度的方法

曹志玲

摘 要：當(dāng)前氣相色譜儀、質(zhì)譜聯(lián)用儀等高精密儀器為蔬菜中農(nóng)藥殘留檢測(cè)結(jié)果的可信度提供了有力支撐，但在用氣相色譜法檢測(cè)蔬菜及水果中的農(nóng)藥殘留時(shí)，為了提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，就要確保各種農(nóng)藥成分在氣相色譜儀中有較高的分離度。農(nóng)藥成分的分離度越好，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性越高。本文通過(guò)對(duì)NY/T 761—2008方法中有機(jī)磷類和有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留檢測(cè)過(guò)程中提高氣相色譜儀農(nóng)藥殘留的分離度的方法進(jìn)行探討和總結(jié)，以便提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：氣相色譜；檢測(cè)；農(nóng)藥殘留；分離度；準(zhǔn)確度

Analysis on the Method of Detecting Pesticide Residues by Gas Chromatography to Improve the Separation Degree

CAO Zhiling

（Agricultural and Rural Bureau of Luanping County， Luanping 068250， China）

Abstract： At present， high precision instruments such as gas chromatograph and mass spectrometry provide strong support for the reliability of pesticide residue detection results in vegetables. However， when using gas chromatography to detect pesticide residues in vegetables and fruits， to improve the accuracy of detection data， it is necessary to ensure that various pesticide components in the gas chromatograph have a high degree of separation. The better the separation degree of pesticide components， the higher the accuracy of detection results. In order to improve the accuracy of detection results， this paper discusses and summarizes the methods to improve the separation degree of pesticide residues in gas chromatographs during the detection of organophosphorus， organochlorine and pyrethroid pesticide residues in NY/T 761—2008 method.

Keywords： gas chromatography; testing; pesticide residues; degree of separation; accuracy of accuracy

色譜分離技術(shù)是利用樣品中的不同組分在由固定相和流動(dòng)相組成的體系中具有不同的分配系數(shù)，在采用流動(dòng)相洗脫過(guò)程中呈現(xiàn)出不同的保留時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)分離。分離度（Resolution），又稱為解析度、分辨率，表示色譜圖中相鄰兩峰分離程度，定義為相鄰色譜峰保留時(shí)間之差與兩色譜峰峰寬均值之比[1]，用R表示。R越大，表明相鄰兩組分分離越好。通常R≥1.5稱為完全分離。

氣相色譜法是以惰性氣體為流動(dòng)相，利用混合物組分在兩相間分配系數(shù)不同，從而對(duì)混合物中的目標(biāo)物進(jìn)行分離并定量的方法。流動(dòng)相是運(yùn)載樣品流過(guò)整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的流體，氣相色譜主要以氮?dú)狻⒑獾葰怏w作為流動(dòng)相，適用于沸點(diǎn)較低、熱穩(wěn)定性好的中小分子化合物的分析。《蔬菜和水果中有機(jī)磷、有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯和氨基甲酸酯類農(nóng)藥多殘留的測(cè)定》（NY/T 761—2008）標(biāo)準(zhǔn)方法是以氮?dú)鉃榱鲃?dòng)相的氣相色譜法。使樣本中所含的所有農(nóng)藥殘留物質(zhì)完全分離出來(lái)并被準(zhǔn)確定量是檢測(cè)的關(guān)鍵所在，因此，為了使檢測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠，檢測(cè)者應(yīng)盡可能提高目標(biāo)物的分離度。

1 影響氣相色譜分離度的因素

NY/T 761—2008氣相色譜法檢測(cè)有機(jī)磷、有機(jī)氯和擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留時(shí)用氮?dú)庾鳛榱鲃?dòng)相，流動(dòng)相不具有分離作用，但起到有運(yùn)載樣品分子的作用，試樣中不同種的農(nóng)藥化合物成分的分離是靠程序升溫完成的。影響氣相色譜柱分離度的因素有以下幾種。①載氣：載氣的種類、純度、流速等都對(duì)分離度具有影響作用。②進(jìn)樣方式對(duì)分離度起著重要影響。③色譜柱：色譜柱的固定相種類、柱長(zhǎng)、內(nèi)徑、固定液的液膜厚度等都對(duì)分離度的高低起到關(guān)鍵作用。④進(jìn)樣口的溫度和色譜柱的溫度及升溫程序?qū)ιV柱的分離效果起到至關(guān)重要的作用。⑤檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)：農(nóng)藥組分經(jīng)過(guò)色譜柱分離后，是在檢測(cè)室中被檢測(cè)的，因此檢測(cè)室的結(jié)構(gòu)對(duì)分離效果的影響也至關(guān)重要[2]。

2 提高農(nóng)藥組分分離度的方法

2.1 保證載氣的純度，控制載氣流量

載氣具有運(yùn)載樣品分子的作用，載氣不純會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題：①載氣中若存在氧氣，會(huì)使固定相被氧化，導(dǎo)致色譜柱損壞，使樣品的保留值發(fā)生改變；②載氣中若存在水，會(huì)使部分固定相或硅烷化擔(dān)體發(fā)生水解，甚至損壞色譜柱；③氣體中若存在有機(jī)化合物或其他雜質(zhì)，則會(huì)出現(xiàn)基線噪音或色譜峰拖尾現(xiàn)象；④若氣體中夾帶粒狀雜質(zhì)，則可能會(huì)導(dǎo)致氣路控制系統(tǒng)失靈。以上這些問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥組分分離效果不佳，因此，應(yīng)保證載氣、燃?xì)饧爸计鞯募兌群土魉俣家_(dá)到檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)NY/T 761—2008，用氣相色譜法法檢測(cè)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留時(shí)，載氣為純度≥99.999%的氮?dú)猓魉?0 mL·min-1，燃?xì)鉃榧兌取?9.999%的氫氣，流速為75 mL·min-1，助燃?xì)鉃榭諝猓魉贋?00 mL·min-1；檢測(cè)有機(jī)氯和擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留時(shí)，載氣和輔助器均為≥99.999%的氮?dú)猓d氣的流速為1 mL·min-1，輔助氣流速為60 mL·min-1。

為了確保載氣的純度，應(yīng)盡可能使用高純氮?dú)怃撈浚?0%的鋼瓶氣保有量[3]，當(dāng)鋼瓶壓力小于1.5 MPa時(shí)及時(shí)更換鋼瓶氣體；應(yīng)加裝分子篩和過(guò)濾器等氣體凈化裝置使氣體經(jīng)過(guò)凈化后進(jìn)入氣相色譜儀；若使用氣體發(fā)生器，應(yīng)選擇PEAK等大品牌產(chǎn)品確保氣體的純度，并定期進(jìn)行維護(hù)。此外，適當(dāng)降低載氣的壓力和流速通常能夠得到更高的分離度。氣相色譜儀一般具有恒線速度控制，使色譜柱在溫度變化時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)整柱壓，使柱內(nèi)的平均線速度保持不變。檢測(cè)時(shí)采用恒線速度方式，通常能夠使柱的分離效率達(dá)到最佳。

2.2 選擇適宜的進(jìn)樣方式

（1）為了提高農(nóng)藥組分的分離度，應(yīng)根據(jù)所檢測(cè)農(nóng)藥殘留組分的特性和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求選擇適宜的進(jìn)樣方式，才能產(chǎn)生最高的分離效果。①不分流進(jìn)樣。按照NY/T 761—2008標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留選擇用于分析微量組分的不分流進(jìn)樣方式，并在進(jìn)樣口填裝不分流襯管，襯管中可填裝少量的石英棉以提高重現(xiàn)性；在采用不分流進(jìn)樣方式時(shí)，要選擇不分流結(jié)構(gòu)汽化室，以提高農(nóng)藥組分的分離度。②分流進(jìn)樣。按照NY/T 761—2008標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)有機(jī)氯和擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留時(shí)，采用分流進(jìn)樣的進(jìn)樣方式，進(jìn)樣口填裝分流襯管，選擇合適的分流比，分流比為10∶1。分流進(jìn)樣具有提高分流、稀釋樣品、去掉前沿峰、減小色譜峰的展寬、防止色譜柱過(guò)載等作用，最終起到提高農(nóng)藥組分分離度的效果。在采用分流進(jìn)樣方式時(shí)，要注意石英棉的填裝，避免分流歧視，提高重現(xiàn)性；還要定期更換分流出口的分流過(guò)濾器，以提高有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留的分離效果。此外，在進(jìn)樣時(shí)，減少進(jìn)樣量，提高進(jìn)樣水平，防止造成兩次進(jìn)樣，也可以提高農(nóng)藥殘留的分離效果。

（2）定期維護(hù)進(jìn)樣口。不論是不分流進(jìn)樣口還是分流進(jìn)樣口，進(jìn)樣口的配件老化或損壞都會(huì)影響農(nóng)藥組分的分離度，造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。因此要定期對(duì)進(jìn)樣口進(jìn)行維護(hù)，包括定期檢查、清洗或更換進(jìn)樣針；定期更換進(jìn)樣隔墊；每使用100次更換一次襯管及O型圈；正確填裝石英棉的位置等[4]。

2.3 控制進(jìn)樣口溫度，色譜柱使用程序升溫

按照NY/T 761—2008檢測(cè)農(nóng)藥殘留時(shí)，進(jìn)樣口的溫度對(duì)農(nóng)藥組分的分離有至關(guān)重要的影響，進(jìn)樣口的溫度過(guò)低，將會(huì)使高沸點(diǎn)的化合物氣化不完全，并且不能有效轉(zhuǎn)移到色譜柱中；進(jìn)樣口的溫度過(guò)高，則會(huì)使熱穩(wěn)定性差的化合物被分解。因此要按照檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定特定的溫度。有機(jī)磷和有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留檢測(cè)時(shí)，進(jìn)樣口溫度應(yīng)分別設(shè)定為220 ℃和200 ℃。

氣相色譜法檢測(cè)農(nóng)藥殘留時(shí)，農(nóng)藥組分是在色譜柱上進(jìn)行分離的，色譜柱的溫度設(shè)定對(duì)分離度有著至關(guān)重要的影響，農(nóng)藥組分較多，各組分的沸點(diǎn)不同，沸程比較寬，因此色譜柱應(yīng)使用程序升溫的升溫方式，有機(jī)磷類檢測(cè)升溫程序?yàn)槌跏紲囟?50 ℃保持2 min，然后以8 ℃·min-1的速度升至250 ℃保持12 min；有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類檢測(cè)升溫程序?yàn)槌跏紲囟?50 ℃，保持2 min，然后以6 ℃·min-1的速度升至270 ℃，保持8 min，測(cè)定溴氰菊酯時(shí)保持23 min。在測(cè)定有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留時(shí)，應(yīng)降低色譜柱的初始溫度，使柱初始溫度低于溶劑沸點(diǎn)10～20 ℃，使溶劑在柱頭冷凝，從而產(chǎn)生溶劑聚焦效應(yīng)，以達(dá)到減小色譜峰展寬的目的，以便于提高農(nóng)藥組分的分離度，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.4 色譜柱

使用氣相色譜法檢測(cè)農(nóng)藥殘留時(shí)，色譜柱多使用毛細(xì)管柱，農(nóng)藥組分的分離是在色譜柱內(nèi)完成的，色譜柱的型號(hào)、固定相種類、柱長(zhǎng)、內(nèi)徑、固定液的液膜厚度等都對(duì)分離度的高低起到關(guān)鍵作用，要根據(jù)所檢測(cè)的農(nóng)藥組分的類別和特點(diǎn)選擇適宜的色譜柱。

（1）按照相似相溶原則，選擇與目標(biāo)化合物極性相近的固定相，可以使色譜峰的峰形和分離度變好。如分析非極性化合物時(shí)，應(yīng)選擇非極性色譜柱；分析極性化合物時(shí)，要選擇極性色譜柱。也可以按照分析目的選擇固定相，當(dāng)組分的沸點(diǎn)差異大時(shí)，選擇非極性柱；當(dāng)組分的沸點(diǎn)差異不大時(shí)，如異構(gòu)體，選擇極性柱。由苯基基團(tuán)鍵合入硅氧烷聚合物主鏈形成的毛細(xì)管柱溫度的穩(wěn)定性好，有利于色譜峰的分離。

（2）柱內(nèi)徑、長(zhǎng)度、膜厚的選擇要根據(jù)所需分離狀況進(jìn)行選擇。延長(zhǎng)柱子的長(zhǎng)度，能夠使峰型變窄，可以提高分離度。因此在檢測(cè)農(nóng)藥殘留組分時(shí)，要盡量選擇內(nèi)徑較細(xì)、長(zhǎng)度較長(zhǎng)的色譜柱。根據(jù)分析目的選擇色譜柱時(shí)，若分析低沸點(diǎn)化合物時(shí)，選擇長(zhǎng)度較長(zhǎng)、膜厚較厚的柱子；分析高沸點(diǎn)化合物時(shí)，需選擇長(zhǎng)度較短、膜厚較薄的柱子。

（3）按照NY/T 761—2008標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測(cè)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留時(shí)，預(yù)柱選用長(zhǎng)1.0 m、內(nèi)徑0.53 mm的脫活石英毛細(xì)管柱，分析色譜柱選用50%聚苯基甲基硅氧烷柱（30 m×0.53 mm，1.0 μm），或與其相當(dāng)者[5]；檢測(cè)有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留時(shí)，預(yù)柱選用1.0 m，0.25 mm內(nèi)徑，脫活石英毛細(xì)管柱，分析色譜柱選用100%聚甲基硅氧烷柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm），或與其相當(dāng)者。

（4）新色譜柱含有溶劑及高沸點(diǎn)物質(zhì)，直接使用會(huì)出現(xiàn)基線不穩(wěn)定、鬼峰和噪聲等現(xiàn)象，造成分離度變差，應(yīng)在升溫老化后使用。長(zhǎng)時(shí)間未使用的色譜柱也應(yīng)老化后使用，一般采用升溫老化，即從室溫程序升溫至色譜柱最高使用溫度以下20 ℃左右或高于正常使用溫度，并保持?jǐn)?shù)小時(shí)，使高沸點(diǎn)成分被汽化后釋放，待基線穩(wěn)定后再正常使用。色譜柱的老化可使基線保持平穩(wěn)，去除鬼峰，降低噪聲，從而提高農(nóng)藥組分的分離度。

（5）在連接色譜柱時(shí)要將色譜柱連接插到位，減少氣路系統(tǒng)的死體積，才能確保農(nóng)藥組分的完全分離。

2.5 檢測(cè)器

（1）在使用氣相色譜法檢測(cè)農(nóng)藥殘留時(shí)，應(yīng)根據(jù)所檢測(cè)的農(nóng)藥組分的類別和特點(diǎn)安裝適宜的檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。按照NY/T 761—2008標(biāo)準(zhǔn)要求，有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留使用火焰光度檢測(cè)器（FPD磷濾光片）；有機(jī)氯及擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留使用電子捕獲檢測(cè)器（Electron Capture Detector，ECD）。

（2）在使用FPD檢測(cè)器檢測(cè)有機(jī)磷類農(nóng)藥殘留時(shí)，安裝特定的P濾光片可有效識(shí)別含磷化合物，過(guò)濾其他物質(zhì)，使樣本中的含磷化合物的分離度增大。檢測(cè)器的使用溫度應(yīng)≥250 ℃，要控制氫氣、空氣的流量，必須在溫度升高后再點(diǎn)火。關(guān)閉時(shí)，應(yīng)先熄火再降溫，防止檢測(cè)器積水，濾光片一定要保持清潔，才能確保農(nóng)藥組分全部分離。

（3）在使用ECD檢測(cè)器時(shí)，安裝氣體過(guò)濾器和氧氣捕集器可以有效提高農(nóng)藥組分的純度，從而提高分離度；ECD的使用溫度應(yīng)控制在250～350 ℃，使檢測(cè)器達(dá)到平衡，才能保持良好的分離度，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全關(guān)系到人民群眾的切身利益，氣相色譜法是當(dāng)今社會(huì)檢測(cè)有機(jī)磷和有機(jī)氯、擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥殘留應(yīng)用較為普遍的方法。檢測(cè)機(jī)構(gòu)要在檢測(cè)過(guò)程中做到確保載氣的純度、控制載氣的流量、合理選擇進(jìn)樣方式、定期維護(hù)進(jìn)樣口、控制進(jìn)樣口溫度等，在這些環(huán)節(jié)中做到嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待，從而提高農(nóng)藥組分的分離度，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

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