吳 紅 林 青 孟 雪 劉 冉 趙海波 栗冠媛

(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，北京 100022)

關(guān)于氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證探討

吳 紅 林 青 孟 雪 劉 冉 趙海波 栗冠媛

(北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院，北京 100022)

通過(guò)解析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)性能驗(yàn)證的方法，結(jié)合國(guó)內(nèi)氣相色譜儀計(jì)量現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)性能驗(yàn)證方案。對(duì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，并就試驗(yàn)中遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討。

氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng) 性能驗(yàn)證

氣相色譜儀已被廣泛地應(yīng)用在食品安全，醫(yī)藥衛(wèi)生以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等分析領(lǐng)域。氣相色譜儀的進(jìn)樣器系統(tǒng)是儀器的重要組成模塊，其性能的穩(wěn)定可靠直接影響儀器的整體質(zhì)量。系統(tǒng)而全面地對(duì)氣相色譜儀的進(jìn)樣器系統(tǒng)進(jìn)行性能驗(yàn)證，能有效地保障氣相色譜儀的整體性能指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)氣相色譜儀性能的法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)有JJG700—2016《氣相色譜儀國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程》和GB/T 30431《實(shí)驗(yàn)室氣相色譜儀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，但它們都未提及對(duì)氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證，只有整機(jī)的系統(tǒng)性能驗(yàn)證。相比之下，由于美國(guó)FDA(食品藥品監(jiān)督管理局)以及EDQM(歐洲藥品與健康管理局)在GMP認(rèn)證中對(duì)儀器設(shè)備4Q驗(yàn)證(設(shè)計(jì)/安裝/運(yùn)行/性能驗(yàn)證)的強(qiáng)制要求，OMCL(歐盟官方藥品控制實(shí)驗(yàn)室)和國(guó)外氣相色譜儀生產(chǎn)廠家，如Agilent公司、島津公司等，對(duì)氣相色譜儀的整機(jī)系統(tǒng)，乃至間接影響到整機(jī)系統(tǒng)性能的各個(gè)重要組成部分，如進(jìn)樣器系統(tǒng)、柱溫箱系統(tǒng)和檢測(cè)器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證都有較為詳盡的要求。

本文通過(guò)解析OMCL發(fā)布的氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)性能驗(yàn)證的方法，結(jié)合國(guó)內(nèi)氣相色譜儀計(jì)量現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)性能驗(yàn)證方案。對(duì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，并探討了試驗(yàn)中遇到的一些問(wèn)題。

1 驗(yàn)證項(xiàng)目的分析

表1是OMCL儀器驗(yàn)證指導(dǎo)原則附錄文件[1]對(duì)氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證項(xiàng)目及參考指標(biāo)。驗(yàn)證項(xiàng)目包括進(jìn)樣器的壓力泄露、進(jìn)樣器壓力/流速準(zhǔn)確性或穩(wěn)定性、進(jìn)樣器溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性、進(jìn)樣重復(fù)性以及進(jìn)樣殘留。

OMCL是指導(dǎo)性文件，不針對(duì)某個(gè)公司或某個(gè)型號(hào)的儀器。在驗(yàn)證進(jìn)樣器壓力/流速準(zhǔn)確性或穩(wěn)定性、進(jìn)樣器溫度準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性這兩個(gè)項(xiàng)目時(shí)，考慮到某些公司的儀器配有相應(yīng)的數(shù)字傳感器，在儀器設(shè)計(jì)上可從軟件上實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力、流速及溫度的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，可以進(jìn)行直接驗(yàn)證，比如測(cè)某個(gè)點(diǎn)的壓力值或溫度值，但有些儀器供應(yīng)商的設(shè)備不具備這些功能，并且在實(shí)際操作中確實(shí)存在直接對(duì)某些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量不可行或沒(méi)有必要的情況，比如在不打開柱溫箱和調(diào)整系統(tǒng)條件的情況下很難可靠地對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，并且探頭很難放入進(jìn)樣器系統(tǒng)中，這種情況采用間接驗(yàn)證的方法更實(shí)用。因?yàn)檫M(jìn)樣器壓力、流速或溫度的準(zhǔn)確性或穩(wěn)定性會(huì)直接影響樣品在色譜柱里的保留時(shí)間，所以通過(guò)驗(yàn)證某個(gè)待測(cè)樣品保留時(shí)間的RSD值來(lái)判斷其性能的好壞?；趯?shí)用性、可操作性和廣泛適用性的原則，本文在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案時(shí)方法上采用間接驗(yàn)證。

表1 OMCL關(guān)于氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的驗(yàn)證項(xiàng)目及參考指標(biāo)

2 驗(yàn)證方案

2.1 主要試劑

異辛烷：色譜純；

正十六烷/異辛烷：100ng/μ L，國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[GBW(E)130102]，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院。

2.2 色譜條件(FID檢測(cè)器)

色譜條件：柱溫180℃；進(jìn)樣口230℃；檢測(cè)器250℃；載氣：N2；恒流模式。

2.3 驗(yàn)證方法及要求

2.3.1 進(jìn)樣壓力/流速準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性

在2.2的條件下，選取色譜柱HP-5 (30m×0.32mm×0.25μm)，設(shè)分流比為20∶1，柱流速1mL/min。調(diào)節(jié)儀器參數(shù)，待基線穩(wěn)定后，注入1μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液，連續(xù)進(jìn)樣6次，記錄下正十六烷色譜峰的保留時(shí)間。

2.3.2 進(jìn)樣器溫度準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性

同2.3.1

2.3.3 進(jìn)樣重復(fù)性

方法同2.3.1，記錄下正十六烷色譜峰的保留時(shí)間和峰面積。

2.3.4 進(jìn)樣線性

在2.2的條件下，選取色譜柱HP-5 (30m*0.32mm*0.25μm)，設(shè)分流比為50∶1，柱流速1mL/min。調(diào)節(jié)儀器參數(shù)，待基線穩(wěn)定后，注入0.2μL、0.5μL、1μL、2μL、4μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液，各進(jìn)樣2次，記錄下正十六烷色譜峰的峰面積，將兩次進(jìn)樣得到的峰面積取平均值與相應(yīng)的進(jìn)樣體積繪制工作曲線，并計(jì)算這組數(shù)據(jù)的線性相關(guān)系數(shù)。

2.3.5 進(jìn)樣殘留

在2.3.4進(jìn)樣線性檢查后，進(jìn)線性空白溶液異辛烷，并測(cè)量主峰(正十六烷)的峰面積A1，取進(jìn)樣線性最大取樣量時(shí)正十六烷色譜峰峰面積A2，峰面積比值A(chǔ)1/A2即為進(jìn)樣殘留。

3 驗(yàn)證結(jié)果與討論

選取4臺(tái)氣相色譜儀進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果如表2。

表2 不同型號(hào)氣相色譜儀對(duì)驗(yàn)證方案的試驗(yàn)結(jié)果 %

3.1 重復(fù)性

從驗(yàn)證方案的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如果進(jìn)樣重復(fù)性不好會(huì)直接影響進(jìn)樣線性的驗(yàn)證。在驗(yàn)證儀器C進(jìn)樣重復(fù)性試驗(yàn)中，其色譜峰峰面積的RSD達(dá)到了10%，驗(yàn)證線性的峰面積數(shù)據(jù)沒(méi)有參考意義，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行線性試驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)實(shí)行法制計(jì)量，判定儀器性能主要依據(jù)JJG700—2016《氣相色譜儀國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程》，規(guī)程要求的保留時(shí)間(RSD)≤1%，峰面積(RSD)≤3%。當(dāng)峰面積的RSD不能滿足這個(gè)要求時(shí)，儀器的線性是不能保證的。

3.2 進(jìn)樣線性

驗(yàn)證進(jìn)樣線性時(shí)，氣相色譜儀的進(jìn)樣針一般是10μL，但對(duì)于毛細(xì)管柱而言，進(jìn)樣體積都比較小，一般為1μL，如果驗(yàn)證方案選用的色譜柱的膜內(nèi)徑較小，厚度較薄，進(jìn)樣量大時(shí)容易造成柱飽和。當(dāng)需要驗(yàn)證較大體積進(jìn)樣量時(shí)，需選用膜厚較大的色譜柱。有些氣相色譜儀會(huì)對(duì)進(jìn)樣器的進(jìn)樣體積有限制，在設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案時(shí)，可以根據(jù)具體的儀器進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。驗(yàn)證中分別用驗(yàn)證方案一，即2.3.4的方法和方案2：色譜柱HP-5 (30m*0.32mm*0.52um)，注入0.5μL、1μL、2μL、4μL、8μL濃度為100ng/μL的正十六烷-異辛烷溶液。兩種方案進(jìn)樣線性的結(jié)果都很滿意，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 方案1 進(jìn)樣線性結(jié)果

圖2 方案二進(jìn)樣線性結(jié)果

3.3 進(jìn)樣殘留

從圖3可以看出，正十六烷/異辛烷溶液的色譜圖上在保留時(shí)間為2.72 min時(shí)，可以看到明顯的溶質(zhì)正十六烷的色譜峰。在線性試驗(yàn)后，不設(shè)置洗針程序，緊接著注入空白溶液異辛烷(圖4)，在色譜圖上保留時(shí)間2.72 min的位置基本觀察不到明顯的色譜峰。試驗(yàn)結(jié)果4臺(tái)氣相色譜儀直接進(jìn)樣的自動(dòng)進(jìn)樣器的進(jìn)樣殘留均為0.0%。

直接進(jìn)樣的自動(dòng)進(jìn)樣器一般都能設(shè)置洗針程序，在實(shí)際儀器操作過(guò)程中即使進(jìn)濃度較大的試樣，也可以通過(guò)洗針程序消除進(jìn)樣殘留，所以進(jìn)樣殘留的驗(yàn)證與否可視需求而定。

圖3 正十六烷/異辛烷氣相色譜圖

圖4 異辛烷氣相色譜圖

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)驗(yàn)證方案的試驗(yàn)及問(wèn)題的探討，證實(shí)了方案的實(shí)用性、可操作性和廣泛適用性。但由于氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的種類較多，生產(chǎn)廠家、儀器使用者對(duì)儀器性能的要求及需求各不相同，方案制定者在具體制訂某臺(tái)氣相色譜儀進(jìn)樣器系統(tǒng)的性能驗(yàn)證方案時(shí)，可參考本套方案，對(duì)驗(yàn)證項(xiàng)目、方法及技術(shù)指標(biāo)做合理地調(diào)整。

[1]Qualification of Equipment Annex 2: Qualification of GC Equipment PA/PH/OMCL(06)86DEF

analytica China簡(jiǎn)介

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Study on performance validation of gas chromatograph injector system.

Wu Hong，Lin Qing, Meng Xue，Liu Ran, Zhao Haibo, Li Guanyuan

(Beijing Institute of Metrology, Beijing 100022, China)

Through analysis of the domestic and international standards on gas chromatograph injector system performance verification methods, combined with domestic gas chromatograph measurement situation, we designed a gas chromatograph injector system authentication scheme. The programme was tested and some problems encountered in the test were discussed.

gas chromatograph injector system；performance validation

質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：201510048-2)

10.3969/j.issn.1001-232x.2017.04.025

2017-03-08