维普资讯 http://www.cqvip.com 第四讲：茶叶中农药残留的气相（质）色谱测定方法 楼正云 汤富彬 刘光明 罗逢健 陈宗懋 （中国农业科学院茶叶研究所，３１０００８） 气相色谱分析法是２Ｏ世纪５Ｏ年代发展起来的一种分 析方法，经过几十年的发展，已成为环境保护、医药卫生、化 工、外贸、司法等系统生产、科研和检验部门使用的现代分析 方法，具有高选择性、高分离效能、高灵敏度、快速等特点，是 茶叶中农药残留检测最常用的方法之一。 择。但对于热不稳定的样品或易分解的样品，就必须考虑进 样口温度的设置以及汽化室的惰性问题。进样口温度高，或 者汽化室表面有活性催化点（如金属或玻璃表面的金属离 子），就可能引起样品的分解，因此在保证有效汽化的前提 下，进样口温度低一些有助于防止样品的分解。 （２）进样口对峰展宽的影响 一、气相（质）色谱法原理 这主要是针对毛细管柱而言，由于毛细管柱分离效率极 高，因此使进入色谱柱的样品初始谱带尽可能窄，要求进样 １．气相色谱法（ＧＣ） 量小，进样口温度高，载气流速快，汽化室体积小，分流比大， 可以消除峰展宽、拖尾、鬼峰和分裂峰。 （３）进样衬管和进样隔垫 气相色谱分析的原理是混合物中各组分在经过一个由 固定相和流动相两相组成的体系时，由于各组分在性质上的 差异，在两相中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时， 各组分随流动相一起流动，并在两相中进行反复多次分配， 使各组分最终得以分离。气相色谱的流动相是气体，固定相 是固体或液体，所以气相色谱可分为气固色谱和气液色谱。 ２．气质联用法（ＧＣ—ＭＳ） 质谱分析的原理是将被测物质分子电离成各种不同质 进样隔垫要耐高温，并定期检查是否漏气，需要时及时 更换。 进样衬管主要分为分流和不分流衬管，要考虑以下几个 普遍性问题： ①衬管起到保护色谱柱的作用。进样时，不挥发的样品 组分滞留在衬管中而不进入色谱柱，随着滞留在衬管上的污 染物增加，会吸附极性样品组分而造成峰拖尾，甚至峰分裂， 还会出现鬼峰，因此一定要保持衬管干净，注意及时清洗和 更换。 荷比ｍ／ｚ的带电粒子，然后在电场、磁场或电与磁的组合场 作用下，使这些带电粒子按质荷比大小在空间或时间上产生 分离，并测量离子峰的强度，以此获得化合物的分子量及其 他有关结构信息。气相与质谱联用，既具备了色谱的高分离 ②衬管清洗和活化方法步骤以及注意事项： 效能优点，又具备了质谱准确鉴定化合物结构的特点，可同 时达到定性、定量的检测目的，特别适合于多残留农药及农 药代谢物、降解物的检测等。 ａ．因为杂质常以碳的形式存在，清洗的第１步最好是浸 泡于铬酸洗液中。 ｂ．衬管浸泡２４ｈ后取出，分别用蒸馏水、甲醇、丙酮清 洗，然后在１０５￣Ｃ下烘干。 ｃ．清洗和烘干后，可用细小的金属丝擦下粘在内壁上的 颗粒，然后用过滤好的干的压缩空气或氮气吹出称管中的颗 粒。 气相色谱分离条件的优化 １．气相色谱的进样口及其选择 待测化合物首先在进样口被加热汽化，由载气带入毛细 管柱进行分离，最终通过不同类型的检测器检测。表１列出 了茶叶中农药残留常用进样口和进样技术的特点。 进样口和进样方式的选择应该注意的问题： （１）样品的稳定性 玻璃称管和石英棉表面存在硅羟基（Ｓｉ—ＯＨ）等活性基 团，进行痕量分析时，含硅羟基的活性点使待测物发生吸附 或降解等反应，所以玻璃衬管和石英棉还必须进行去活化处 理，一般是ＤＭＣＳ（二甲基氯硅烷）硅烷化，操作程序如下： ａ．玻璃衬管、石英棉用丙酮等有机溶剂清洗后，在干净 的环境下干燥。 对于热稳定的样品，分流／不分流进样口是优先的选 表１茶叶中农药残留常见气相进样口和进样技术 进样口和进样技术 特 点 分流 不分流进样口 量 妻絮竺篓 ＋．卜 亲 单’但有分流歧视和样嗣能分解的问题’不分流进样 怔犬进仟ｕ 样品以液态直接进入色谱柱，无分流歧视问题，分析精度高，重现性好。尤其适用于沸点范围宽或热不稳定的 样品也常用于痕量分析（可进行柱上浓缩）。 ，大体积进样 采用程序升温汽化或冷柱头进样口，配合溶剂放空功能，进样量可达几百微升，甚至更高，可大大提高分析灵 敏度，在环境分析中应用广泛，但操作较为复杂。 ・１２・ 维普资讯 http://www.cqvip.com ｂ．玻璃衬管、石英棉置于盛有５％ＤＭＣＳ溶液（使用正 己烷或甲苯等不含水分的疏水性溶剂）的容器中，浸泡过 夜。 Ｃ．将浸泡一夜的玻璃衬管、石英棉取出后，立即用甲醇 清洗２－３遍。 应用见表２。 柱选择还要考虑固定相膜厚、柱内径和柱长，见表３。 表２不同极性毛细管色谱柱的分类与应用 色谱柱型号 极性 温 色谱柱型号 应用 ｄ．然后把玻璃衬管、石英棉浸泡于甲醇中１ｈ。 ｅ．从甲醇中取出后，在干净的环境下干燥。 ｆ．最后将玻璃衬管、石英棉保存在盛有硅胶等干燥剂的 密闭容器中。 注意事项： ． ＨＰ—ｌ ／ＳＥ 非极性 －６０￣３２５ Ｄ Ｂ－１／ＯＶ－ １ＳＰＢ ，Ｒｔｘ 。 ＨＰ一５ 非极性 ｓ ＤＢ一１７０１／０Ｖ一 杀虫剂、生物碱、 氯代化合物、半 挥发性物质 ＨＰ一１７０１ 中极性 ＿２０￣２８ｏ ｌ７Ｏｌ Ｂ－１７／ＯＶ １７ 杀虫剂ＨＰ一５０ 中极性 ＿４０～３００ ｓＤ－ａ．处理过程中玻璃衬管、石英棉不要接触水分；上述操 作所使用的溶剂，也应该使用色谱纯或农残级以上的级别 （本实验室一般使用的是农残级的正己烷，而衬管或石英棉 从溶剂中拿出时，由于正己烷或甲醇的快速挥发，空气中的 水分马上会冷凝在衬管和石英棉上，所以这个细节应该特别 注意，可以事先准备电热吹风机或红外烘箱，以防止大量冷 凝水附着在玻璃衬管和石英棉上）。 ｂ．玻璃衬管和石英棉浸泡时不能露出液面，否则达不到 彻底的ＤＭＣＳ处理效果。 Ｃ．ＤＭＣＳ的反应活性极强，一系列处理过程必须在通风 ７０Ｉ／Ｒｌｘ— 杀虫剂、除草剂 ／ｘ＿ｌＰＢ＿ｌ７Ｒｌ、药物 ＨＰ一２１０ 极性有机磷化合物、 一４５～２６０ ＤＢ～２ｌＯ／Ｒｔｘ一２ｌＯ 杀虫剂 ＨＰ－ＩＮＮ０ｗａ）【 极性 ４Ｏ～２７Ｏ Ｃａｒｂｏｗａｘ ２ＯＭ／ 醇类、游离酸类、 ＤＢ—ＷＡＸｅｔｒ 芳烃 ３．气相色谱条件优化 （１）程序升温操作 程序升温操作是多组分、宽沸程混合最常见的色谱分离 厨中进行，盛装ＤＭＣＳ的容器密闭性应该比较可靠。 ⑧衬管中是否填充玻璃棉，要依据具体的情况而定。一 般填少量经硅烷化处理的石英玻璃棉，可避免颗粒物堵塞毛 细管柱。 操作，利用溶剂效应将混合物在进样口冷捕集，可减少大容 积样品慢进样时色谱峰形的扩张。按预定加热速度以单阶段 或多阶段程序升温，柱温随分析时问增加而呈线性增加，样 ④衬管容积是影响分析质量的重要参数，基本要求溶剂 汽化后体积要膨胀１５０—５００倍，衬管容积太小，会引起汽化 样品的“倒灌”，以及柱前压的突变；衬管容积太大，又会带 来不必要的柱外效应，使样品初始谱带变宽。 ２．气相色谱柱选择 品中各组分的分配系数Ｋ处于连续变小状态，使每一个化 合物都能在最佳的柱温下流出。它们在气相中浓度不断提 高，从而使检测器在较短时问内接收到高浓度的各个组分， 获得满意的分离度。 （２）电子压力控制（ＥＰＣ） 色谱柱是气相色谱仪的心脏，气相色谱（ＧＣ）将毛细管 色谱柱作固定相，载气作流动相，利用不同组分在两相的分 配系数，吸附能力的微小差异，经过连续多次在两相中反复 的质量交换，使不同组分得到分离。用气体作流动相的主要 ＥＰＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）技术现在广泛应 用于气相色谱中，用计算机程序控制进样口流动相气体的流 量和压力，远比手工控制操作简单和方便。其优点如下： ①进样口压力编程可以增加进入柱子的样品量，用来消 除环境的变化引起的保留值变化。 优点是气体的粘度小，因而在柱内流动阻力小，同时，因为气 体扩散系数大，组分在两相的传质速度快，形成ＧＣ高效、快 速的特点。 ②压力／温度编程可以优化分离，减少分析时问。 ⑧恒定的气体可以增进检测器响应值的稳定性，提高峰 的锐度。 柱选择主要考虑色谱柱的极性要与被测物相匹配。普遍 采用麦克雷诺常数，其中０—１０００为非极性柱，１０００—２０００为 弱极性柱，２０００￣３０００为极性柱，３０００—５０００为强极性柱，依 大体积进样是程序控制ＥＰＣ和程序升温的一个实例， 当进样口温度较低时，用计算机控制程序控制汽化室ＥＰＣ 和程序升温驱除溶剂，自动进样器连续多次进样，最后载气 据目标化合物的性质而选择不同色谱柱进行分离。茶叶中有 机磷、有机氯和除虫菊酯类农药一般选择非极性和弱极性柱 将最多达５０００ １试样带人色谱柱，它特别适合沸点较高的 痕量半挥发性试样分析。（待续） 可以得到较好的分离效果。不同极性毛细管色谱柱的分类与 表３ 固定相膜厚、内径和柱长的选择 ・１３・