不同型號(hào)凝膠色譜特點(diǎn)及其與其它預(yù)處理設(shè)備比較

王臻，朱觀良，吳詩(shī)劍2，，張建萍

（1.上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，上海 200030； 2.上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240）

不同型號(hào)凝膠色譜特點(diǎn)及其與其它預(yù)處理設(shè)備比較

王臻1，2，朱觀良1，吳詩(shī)劍2，1，張建萍1

（1.上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，上海 200030； 2.上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200240）

比較了凝膠色譜儀與其它常用預(yù)處理設(shè)備的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍，并著重比較了傳統(tǒng)凝膠色譜（GPC）與全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀的特點(diǎn)、應(yīng)用及這兩類(lèi)設(shè)備在Aroclor 1260樣品加標(biāo)回收率的情況。結(jié)果表明，GPC相對(duì)于其它預(yù)處理設(shè)備更適合凈化大分子干擾樣品；全自動(dòng)在線GPC－GC–MS聯(lián)用儀與傳統(tǒng)GPC相比具有凈化時(shí)間少、溶劑用量小兩大優(yōu)勢(shì)。

凝膠色譜；預(yù)處理設(shè)備；在線

對(duì)含有大量的高分子物質(zhì)，如色素、油脂、糖等樣品進(jìn)行氣相色譜（GC）分析時(shí)，這些高分子聚集在GC的進(jìn)樣口和分析柱上，造成色譜分離效率降低，更有可能導(dǎo)致分析儀器的損壞，消耗大量人力、物力、財(cái)力。因此，這類(lèi)樣品必須進(jìn)行有效的凈化濃縮。對(duì)于樣品中的大分子組分通?？梢允褂媚z色譜（GPC）來(lái)凈化。

目前市場(chǎng)上凝膠色譜（GPC）種類(lèi)很多，各型號(hào)儀器性能也各有優(yōu)缺點(diǎn)，而目前文獻(xiàn)資料中對(duì)于現(xiàn)存各型號(hào)GPC比較方面的文獻(xiàn)較少。筆者通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、樣品分析等方法對(duì)傳統(tǒng)凝膠色譜（GPC）、全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀及其它常用預(yù)處理設(shè)備的特點(diǎn)、應(yīng)用進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀既能很好地起到凈化作用又能克服傳統(tǒng)GPC凈化時(shí)間長(zhǎng)、溶劑用量大的缺點(diǎn)。全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀將成為凝膠色譜今后發(fā)展的趨勢(shì)。

1 凝膠色譜特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

凝膠色譜（GPC）也稱為空間排阻色譜（SEC），其原理是空間尺寸排阻的分離機(jī)理，根據(jù)樣品中各組分分子大小不同，流經(jīng)不同大小的多孔填料時(shí)在填料滯留時(shí)間不同而達(dá)到分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)的分離［1］。

凝膠是凝膠色譜的核心。根據(jù)凝膠材料可以分為有機(jī)凝膠和無(wú)機(jī)凝膠；根據(jù)制備方法可以分為均勻、半均勻和非均勻3種；根據(jù)凝膠使用的強(qiáng)度性質(zhì)分為軟膠、半硬膠和硬膠3類(lèi)；根據(jù)使用的溶劑范圍可以分為親水性、親油性和兩性凝膠［2］。親水性凝膠主要用于生物化學(xué)研究中對(duì)蛋白質(zhì)、酶等進(jìn)行分離和分析，親油性凝膠應(yīng)用于合成的高分子材料和有機(jī)體系中化合物的分離和分析。選擇和使用不同性能不同孔徑的凝膠決定了分離凈化的效果，通常可根據(jù)樣品基質(zhì)類(lèi)型和待分離組分的分子大小決定所選擇的凝膠的種類(lèi)［3］，其中有機(jī)膠中的Biobeads常用于環(huán)境農(nóng)殘樣品的凈化。表1列舉了部分凝膠產(chǎn)品的性質(zhì)。

表1 部分凝膠的種類(lèi)及應(yīng)用

2 不同型號(hào)傳統(tǒng)凝膠色譜（GPC）性能比較

目前常用的傳統(tǒng)GPC型號(hào)主要有美國(guó)J2公司AccuPrep Mps &AccuVap、德國(guó)LcTech公司的ULTRA 10836以及美國(guó)OI公司的AP–2000等。由于AP–2000GPC儀器是半自動(dòng)化的，所以相對(duì)于另兩款GPC儀器在自動(dòng)化方面有一定缺陷。AccuPrep Mps &AccuVap設(shè)置有“溶劑狗”功能，在樣品分析方面大大降低了由于溶劑消耗而導(dǎo)致樣品報(bào)廢。ULTRA 10836的溶劑回收系統(tǒng)對(duì)使用過(guò)的溶劑進(jìn)行回收，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢氣對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析人員造成危害。各傳統(tǒng)GPC性能參數(shù)見(jiàn)表2。

3 傳統(tǒng)凝膠色譜與全自動(dòng)在線凈化聯(lián)用儀比較

3.1 性能參數(shù)比較

目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)凝膠色譜普遍存在預(yù)處理時(shí)間長(zhǎng)、溶劑用量大兩大缺點(diǎn)，而凝膠全自動(dòng)在線凝膠色譜–質(zhì)譜聯(lián)用儀可以很好地解決這兩個(gè)問(wèn)題。但其樣品都需經(jīng)過(guò)GPC凈化再進(jìn)質(zhì)譜儀，對(duì)GPC柱損耗較大，且影響做樣效率，雖可單獨(dú)使用，但操作不便；凈化量200 μL全部進(jìn)入質(zhì)譜PTV進(jìn)樣口，暫時(shí)不能在其它檢測(cè)器分析。其主要適用于農(nóng)殘分析，條件方法較成熟，分析其它化合物需進(jìn)行方法研究。自動(dòng)在線凈化GPC–GC–MS聯(lián)用儀與傳統(tǒng)GPC具體參數(shù)比較見(jiàn)表3。

表3 自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀與傳統(tǒng)GPC參數(shù)比較

3.2 加標(biāo)回收率比較

以Aroclor 1260為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，對(duì)傳統(tǒng)GPC與全自動(dòng)在線GPC–GC–MS進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，在檢測(cè)低濃度PCB加標(biāo)樣品時(shí)，傳統(tǒng)凝膠色譜容易出現(xiàn)回收率低的情況。這可能與傳統(tǒng)GPC到分析儀器分析過(guò)程中需要人為操作而導(dǎo)致?lián)p耗有關(guān)。而全自動(dòng)在線凝膠色譜與質(zhì)譜聯(lián)用是GPC凈化與質(zhì)譜“無(wú)縫”聯(lián)用，其低濃度（100 μg/L）和高濃度（1 000 μg/L）時(shí)的回收率較傳統(tǒng)GPC高且穩(wěn)定。

表4 傳統(tǒng)GPC與GPC–GC–MS在PCB加標(biāo)回收率比較

4 凝膠色譜與實(shí)驗(yàn)室其它預(yù)處理設(shè)備性能比較

周海霞使用傳統(tǒng)GPC凈化分析農(nóng)殘樣品回收率為74.3%～123.4%［9］。梁衛(wèi)青使用全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀分析農(nóng)殘樣品回收率為84.2%～120%［5］。曲健使用濃硫酸凈化分析農(nóng)殘樣品回收率為63%～120.1%［6］。顧利紅使用SPE分析農(nóng)殘樣品回收率為72.2%～125.3%［7］。謝飛使用弗羅里硅土分析農(nóng)殘樣品回收率為76.0%～101.1%［8］。凝膠色譜與實(shí)驗(yàn)室其它預(yù)處理設(shè)備相比有回收率穩(wěn)定，操作安全、自動(dòng)，柱子可以再生等優(yōu)點(diǎn)，但其操作時(shí)間長(zhǎng)，溶劑消耗大，對(duì)小分子雜質(zhì)有局限性。對(duì)于凈化時(shí)間長(zhǎng)、溶劑用量大的局限性可以使用全自動(dòng)在線凝膠色譜–質(zhì)譜聯(lián)用儀器來(lái)解決，而且全自動(dòng)在線GPC–GC–MS聯(lián)用儀對(duì)于農(nóng)殘樣品分析有較好的回收率。對(duì)于小分子雜質(zhì)處理有局限性這一缺點(diǎn)可以通過(guò)與實(shí)驗(yàn)室其它預(yù)處理設(shè)備如SPE等聯(lián)用達(dá)到凈化樣品的目的［4］，其具體性能比較見(jiàn)表5。

表5 凝膠色譜（GPC）與實(shí)驗(yàn)室其它預(yù)處理設(shè)備性能比較

5 結(jié)語(yǔ)

凝膠色譜（GPC）可以很好地去除大分子雜質(zhì)，如色素、油脂、糖等從而對(duì)分析儀器進(jìn)行保護(hù)，而凝膠色譜（GPC）對(duì)于小分子雜質(zhì)凈化有一定局限性。要達(dá)到較好地凈化樣品的目的，需要通過(guò)多種預(yù)處理技術(shù)的聯(lián)用。

對(duì)于傳統(tǒng)凝膠色譜（GPC）而言，AccuPrep Mps &AccuVap “溶劑狗”功能，減少了樣品因溶劑耗盡導(dǎo)致的樣品損耗。ULTRA 10836的溶劑回收系統(tǒng)避免了廢液（氣）排入室內(nèi)對(duì)實(shí)驗(yàn)室分析人員的健康造成危害。對(duì)于PCB樣品加標(biāo)回收率分析結(jié)果表明：由于在線GPC–GC–MS避免了從樣品轉(zhuǎn)移到分析儀器的這個(gè)過(guò)程，其回收率較傳統(tǒng)GPC高并且穩(wěn)定，解決了傳統(tǒng)GPC所共有的凈化時(shí)間長(zhǎng)、溶劑用量大的缺點(diǎn)。

［1］ 施良和.凝膠色譜［M］.北京：科學(xué)出版社,1980.

［2］ 白穎，李建偉.凝膠色譜法測(cè)定高聚物的平均分子量及分子量分布［J］.塑料科技，2007，35(4): 70–71.

［3］ 蔣生詳，劉霞.全多孔球形硅膠基質(zhì)高效液相色譜填料研究進(jìn)展［J］.中國(guó)科學(xué)，2009，39(8): 687–710.

［4］ 黃園英，佟玲，張玲金，等.用ASE提取和GPC凈化氣象色譜法快速測(cè)定土壤中痕量有機(jī)氯代化合物［J］.生態(tài)環(huán)境，2008，17(1): 184–189.

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［6］ 曲健，鄭興寶.有機(jī)氯農(nóng)藥和多氯聯(lián)苯測(cè)定的樣品凈化方法［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2008，20(5): 59–61.

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［8］ 謝飛，周傳光，徐恒振，等.弗羅里硅土柱分離PCBs和OCPs影響因素的研究［J］.分析試驗(yàn)室，2008，27(S1): 327–328.

［9］ 周海霞，端裕樹(shù)，秦亞萍.GPC–GCMS 快速測(cè)定農(nóng)產(chǎn)品中的多種殘留農(nóng)藥［J］.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2006(1): 72–74.

Characteristics of GPC and Comparison with Other Pretreatment Equipment In Laboratory

Wang Zhen1,2, Zhu Guanliang1, Wu Shijian2,1, Zhang Jianping1
(1.Shanghai Environment Monitoring Centre, Shanghai 200030, China; 2.College of Environment Science and Engineering, Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

The characteristics and application of the GPC and other pretreatment equipments were compared. Comparing the characteristics and the application of tradition GPC with the online GPC–GC–MS and discussing the recovery rate in Aroclor 1260 were focused on. The results indicated that GPC was more suitable for the puri fi cation of macromolecules interference sample than the other pretreatment equipment. The online GPC–GC–MS have two advantages of taking less time and using less solvent than the traditional GPC.

GPC; pretreatment equipment; online

O657.7

A

1008–6145(2012)03–0083–03

10.3969/j.issn.1008–6145.2012.03.023

聯(lián)系人：吳詩(shī)劍；E-mail: wusj@semc.gov.cn

2012–03–08