摘要：隨著氣相色譜從實驗室的研究技術(shù)變成了常規(guī)分析手段，在煙草行業(yè)也不例外，原材料的進廠檢驗、煙葉的質(zhì)量檢驗、卷煙在制品及卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)控，都離不開氣相色譜分析，因此從事氣相色譜分析的技術(shù)人員掌握分析操作的技能尤為重要。文章對氣相色譜分析操作進行了概述。

關(guān)鍵詞：氣相色譜；檢測器；色譜柱

中圖分類號：X132文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）04-0099-03

一、氣相色譜法基本原理

1．氣相色譜分析的分離原理：基于不同物質(zhì)在兩相間具有不同的分配系數(shù)，當兩相作相對運動時，試樣中的各組分就在兩相中進行反復(fù)多次的分配，使得原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分產(chǎn)生很大的分離效果，從而各組分彼此分離開來。

2．色譜分離的塔板理論：將色譜分離過程比擬作蒸餾過程，引用了處理蒸餾過程的概念、理論和方法來處理色譜過程。把色譜柱比作一個分餾塔，色譜柱可由許多假想的塔板組成（既色譜柱可分成許多小段），在每一小段（塔板）內(nèi)，一部分空間為涂在擔體上的液相占據(jù)，另一部分空間充滿著載氣（氣相），載氣占據(jù)的空間稱為板體積△V。當欲分離的組分隨載氣進入色譜柱后，就在兩相間進行分配。

3．氣相色譜的速率理論：吸收了塔板理論中板高和載氣流速的概念，并充分考慮了組分在兩相間的擴散和傳質(zhì)過程，從而在動力學(xué)基礎(chǔ)上較好地解釋了影響板高的各種因素，建立了定量關(guān)系式，，式中u為流動相的線速度；A，B，C為常數(shù)，分別代表渦流擴散項系數(shù)、分子擴散項系數(shù)、傳質(zhì)阻力項系數(shù)。

二、氣相色譜儀的組成部分

（1）載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量；（2）進樣系統(tǒng)：包括進樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）；（3）色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置（將多組分樣品分離為單個）；（4）檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置；（5）記錄系統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站。

三、氣相色譜的定性定量分析

（一）定性分析

氣相色譜的定性分析主要有相對保留值定性法、保留值規(guī)律定性法、已知物增加峰高定性法、化學(xué)試劑定性法、文獻值對照定性法和檢測器定性法。

（二）定量方法

1．歸一化法：如果試樣中所有組分均能流出色譜柱，并在檢測器上都有響應(yīng)信號，都能出現(xiàn)色譜峰，可用此法計算各待測組分的含量。

2．內(nèi)標法：在試樣中加入一定量的純物質(zhì)作為內(nèi)標物來測定組分的含量。內(nèi)標物應(yīng)選用試樣中不存在的純物質(zhì)，其色譜峰應(yīng)位于待測組分色譜峰附近或幾個待測組分色譜峰的中間，并與待測組分完全分離，內(nèi)標物的加入量也應(yīng)接近試樣中待測組分的含量。

3．外標法：取待測試樣的純物質(zhì)配成一系列不同濃度的標準溶液，分別取一定體積，進樣分析。從色譜圖上測出峰面積（或峰高），以峰面積（或峰高）對含量作圖即為標準曲線。然后在相同的色譜操作條件，分析待測試樣，從色譜圖上測出試樣的峰面積（或峰高），由上述標準曲線查出待測組分的含量。

四、樣品前處理技術(shù)

1．樣品前處理是指樣品的制備及對樣品中被測組分進行提取、凈化、濃縮或衍生化處理以滿足分析需要的過程，其目的是消除基質(zhì)干擾、保護儀器、提高方法的準確度、精密度、選擇性和靈敏度。

2．樣品制備的基本要求，因為樣品為實驗室樣品中具有代表性的試樣，制備均勻的有代表性得的實驗室測試樣品是樣品前處理的重要環(huán)節(jié)，直接影響檢測結(jié)果的準確性和可靠性，制備中應(yīng)防止被測組分發(fā)生變化、降解、污染。

3．制備樣品的技術(shù)。（1）樣品萃取。采用索氏萃取、超臨界流體萃取、加速溶劑萃取、微波輔助萃取等技術(shù)，實現(xiàn)被測組分的分離，提高分析的準確性。（2）樣品凈化。利用化學(xué)平衡下的分配定律，采用液液分配、固相萃取、凝膠滲透色譜分離、分子印記技術(shù)、衍生化等方法，達到樣品的濃縮、富集、凈化，提高檢測靈敏度、準確度。

五、氣相色譜柱

1．氣相色譜柱的分類，按照尺寸、主要以色譜柱的內(nèi)經(jīng)分類為毛細管色譜空心柱和填充色譜柱；按色譜柱中固定相類型分類，可將色譜柱分為吸附柱和分配柱。

2．固定液的選擇和固定液的配比，試樣在色譜柱中兩相間的分配行為決定于試樣中各組分本身性質(zhì)與固定液，因而固定液對于試樣能否被有效分離起決定性作用，固定液的選擇是在基本原則指導(dǎo)下，多根據(jù)操作者的實踐經(jīng)驗進行。固定液選擇的總原則是“相似相溶”。

（1）固定液的選擇，分離非極性組分時，通常選擇用非極性固定相，各組分按沸點順序出峰，低沸點組分先出峰；分離極性組分時，一般選擇用極性固定液，各組分按極性大小順序流出色譜柱，極性小的先出峰；分離非極性和極性的混合物，一般選用極性固定液，此時非極性（或易被極化的）組分后出峰；醇、胺、水等強極性和能形成氫鍵化合物的分離，通常選擇極性或氫鍵性的固定液；組成復(fù)雜、較難分離的試樣，通常使用特殊固定液或混合固定相。

（2）固定液配比的選擇，固定液在擔體上涂漬量，一般指的是固定液與擔體的百分比，配比通常在5%～25%之間，配比越低，在擔體上形成的液膜越薄，傳質(zhì)阻力越小，柱效越高，分析速度也越快，配比較低時，固定相的負載量低，允許的進樣量較小，分析工作中通常傾向于使用較低的配比。

3．分離柱長和柱內(nèi)徑的選擇，填充色譜柱的柱長通常為1～3m，內(nèi)徑3～4mm，材質(zhì)有玻璃、石英玻璃、不銹鋼（較常用）。增加柱長對提高分離度有利，但組分的保留時間增加，且柱阻力增加，不便操作。柱長的選擇原則是在能滿足分離目的的前提下，盡可能選用較短的柱，有利于縮短分析時間。對于空心毛細管色譜柱其選用原則相似，不過空心毛細管色譜柱不存在固定液配比之說，但講液層厚度，一般液層厚度在0.1～0.6um之間，液層薄、柱效高，但柱容量小。

4．色譜柱選擇原則，在滿足分析要求的條件下，先填充柱后毛細管柱，選毛細管柱，先大口徑后小口徑；柱長越短越好，固定相用量越少越好；非極性比記性好，最高使用溫度越高越好，自身穩(wěn)定性好，抗污染能力強、老化、活化、再生簡單、時間短、使用周期長。

六、檢測器

（一）TCD檢測器

1．原理：在一個處于熱平衡的TCD中，組分進入測量臂池腔，就會由于氣體組成的改變，引起氣體熱導(dǎo)系數(shù)的變化，從而引起熱敏元件溫度的變化，熱敏元件的溫度變化，就會引起熱敏元件阻值的變化，熱敏元件阻值的變化使惠斯頓電橋輸出信號的變化。信號大小與被測物質(zhì)濃度成函數(shù)關(guān)系。

2．TCD檢測條件的選擇。

（1）載氣種類，TCD檢測器通常使用氫氣或者氦氣作為載氣，因為它們的熱導(dǎo)系數(shù)遠遠大于其它化合物，故靈敏度高，且易于定量，線性范圍寬。從理論上講用氦氣較合理，但它價格昂貴，因此在我國一般都選用氫氣作載氣。

（2）載氣純度，載氣純度影響靈敏度，實驗證明：在電橋電流120～200mA 范圍內(nèi)，用99.999％的超純氫氣比用99％的普氫靈敏度高6％～13％，同時，基線漂移和噪聲也可以大大降低。載氣純度對峰形也有影響，用TCD作高純氣中雜質(zhì)檢測時，載氣純度應(yīng)比被測氣體高十倍以上，否則易出倒峰。

（3）載氣流速，TCD為濃度型檢測器，對流速波動很敏感，TCD的峰面積響應(yīng)值反比于載氣流速。因此，在檢測過程中載氣流速必須保持恒定。在柱分離許可的情況下以低一些為妥。流速波動可能導(dǎo)致基線噪聲和漂移增大。

（4）電橋電流，電橋電流可以顯著提高TCD的靈敏度。一般認為S值與電流的3次方成正比。但是電流的提高又受到噪聲和使用壽命的限制。橋流設(shè)定與TCD檢測池的溫度及使用的載氣種類密切相關(guān)。

（二）FID檢測器

1．原理：當有機物經(jīng)過檢測器時，在火焰那里會產(chǎn)生離子，在極化電壓的作用下，噴嘴和收集極之間的電流會增大，對這個電流信號進行檢測和記錄即可得到相應(yīng)的譜圖。只有選擇最佳氣流比，使火焰達到穩(wěn)定的擴撒型火焰時，才能得到較高的靈敏度。

2．特點：FID是目前所有檢測器中最令人滿意，近似理想的一個通用檢測器，其檢測限低，由屬于質(zhì)量型檢測器，故對操作條件變化相對不夠敏感，穩(wěn)定性好，特別適合用于常量至微量的常規(guī)分析；FID對水、空氣沒有什么響應(yīng)，故而特別適合于生物物質(zhì)的水相樣品盒空氣污染物的測定；FID響應(yīng)時間快，和毛細管分析技術(shù)配合使用，能完成痕量及快速分析。

作者簡介：胡林軍（1971-），男，陜西安康人，供職于陜西中煙工業(yè)有限責任公司，研究方向：理化檢測及儀器管理。

（責任編輯：趙秀娟）