鱼油直接进样用GC-ECD分析多氯联苯:使用带反吹的Deans Switch的结果

上一篇 / 下一篇  2008-06-16 12:00:18

前言

  鱼油含有大量的二十一碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA),omega-3脂肪酸,这些成分被认为有益于健康。除了吃鱼之外,很多人在日常饮食中将鱼油作为补品食用。但是,鱼,特别是处于食物链高端的水产品,能够生物富集脂溶性污染物。多氯代二恶英(PCDD),多氯代苯并呋喃(PCDF)和多氯联苯(PCB)就是这样的污染物。所以,作为补品的鱼油要进行各种分析,包括测定卤代污染物。

  质量保证的一项检测手段之一是分析鱼油中的PCB污染物。这一分析是复杂的,因为鱼油是非常复杂的混合物,含有高沸点脂肪酸和脂肪酸的甘油三酸酯;链长大部分在14到22个碳之间。鱼油还含有各种磷脂、甘油脂、蜡酯和脂肪醇。PCB有209种可能的同系物,其本身的分析也是复杂的。其中,在叫做Aroclors的商品PCB中观察到了140到150种同系物。PCB分析一般集中在12种平面结构的、类似于二恶英的PCB和/或7种标志性PCB(IUPAC编号28、52、101、118、138、153和180)。

  为了获得分析这些化合物足够的灵敏度和选择性,以前曾采用成本很高的技术,如高分辨质谱(HR/MS)或HR/MS/MS。鱼油的分析一般遵循一系列萃取和净化步骤。本文集中分析鱼油中7种标志性PCB,仪器为配置Deans Switch的Agilent 7890A GC,用两支不同选择性的色谱柱和两个电子捕获检测器(ECD)。市售补品中的鱼油用异辛烷只稀释10倍后直接进入GC分析,不用任何净化步骤。

实验部分

  鱼油购自本地药店。根据包装袋的标签,每个胶囊含有1.0 g鱼油,其中180mg为EPA,120mg为DHA。从胶囊除去油,然后用异辛烷(农药级,购自美国Sigma-Aldrich,Milwaukee,WI)稀释成10%的溶液。该溶液再加入各种Aroclors(Supelco,Bellefonte,PA,USA)或单个PCB同系物(AccuStandard,New Haven,CT,USA)。

  表1列出了这一分析的仪器和实验条件。



结果与讨论

  若不用反吹,鱼油的高沸点组分可以保留在GC柱中,从而对下一次分析造成严重的交叉污染问题。几次进样之后,累积在色谱柱中的鱼油残留物已有很多,导致PCB的保留时间漂移1分钟甚至更多。保留时间漂移这么大,不可能使用Deans Switch,因为中心切割宽度只有几秒钟。

  Deans Switch-中心切割

  Deans Switch是采用微板流路控制技术的安捷伦新装置之一。这些装置有极其低的死体积、惰性、不泄漏,即使在柱箱大幅度升降温,反复循环也是如此。Dean Switch安装在色谱柱箱侧面(图1),很容易安装色谱柱。



  如图2a所示,30-m×0.18-mm×0.18-μm DB-XLB色谱柱连接在分流/不分流进样口和Deans Switch之间。一个短的脱活熔融石英毛细管(76.8 cm×0.100 mm)将Deans Switch连接到前ECD。第二支色谱柱的选择(30-m×0.25-mm×0.5-μm DB-200)是因为它比DB-XLB色谱柱的极性强,且对PCB有不同的选择性。其使用温度上限为300 ℃,足以洗脱感兴趣的PCB。


  图2a所示为“正常”模式的Deans Switch,电磁阀在off位置。在此模式下,第一支色谱柱DB-XLB的流出物直接通过限流器进入前ECD。当电磁阀切换后,流出物通过第二支色谱柱DB-200进入后ECD(图2b)。7种标志性PCB的保留时间在阀处于off位置时初步测定。使用化学工作站的时间编程事件表可以精确控制电磁阀在每个PCB峰之前切换到on位置,PCB峰之后立即切换到off位置。这样就产生了7个中心切割,导入DB-200色谱柱分离,并被后ECD检测。



  在某些Deans Switch系统中,第二支色谱柱置于另一个独立的GC柱箱,或采用制冷方法将中心切割组分捕集在第二支色谱柱的柱头。在本文的分析下,两支色谱柱都安装在7890A柱箱内,不必用冷却来将化合物聚焦到色谱柱DB-200的柱头。

  图3a所示为加入Aroclor 1260的鱼油的色谱图。PCBs 28、52、101、118、138、153和180从主色谱图(图3b)上切割到第二支色谱柱(图3c)。DB-200色谱柱的目的是将目标PCB与其它PCB以及在DB-XLB色谱柱上同目标PCB共流出的基质组分相分离。7种PCB中的6种在DB-200色谱柱上获得了良好分离,只有PCB 118是部分分离的。


 


 



Deans Switch-反吹

  Deans Switch系统的数据采集在柱温290℃时于17.4min结束。虽然假设在此条件下大部分鱼油组分保留在色谱柱上,但是不可能确认这一点,因为ECD对这些化合物的响应很低。鱼油在色谱图上确实表现出某种小峰(正峰和负峰),但不可能看到鱼油的全部峰。所以,采用单一DB-XLB色谱柱、火焰离子化检测器(FID)、不用Deans Switch分析了鱼油样品。温度在290 ℃再保持25 min,以确定是否仍然有高沸点组分流出。

  图4说明在17.4 min之后仍然有大量的鱼油组分流出(见图中箭头)。当在最终温度310℃的条件下运行空白样品时,更多的鱼油组分从色谱柱流出(图4,中间色谱图)。第二次空白运行(图4,上图)显示,还有鱼油组分从色谱柱流出。实际上,在DeansSwitch条件下,只有约三分之一的鱼油流出色谱柱。这就是为什么其它鱼油分析方法开始要进行溶剂萃取,然后用固相萃取净化样品的缘故。



  7890A的设计将色谱柱反吹作为常规操作。经验已经证明,反吹应当持续的时间是最终温度保持时间的5倍。在本文的分析中,运行后反吹过程中色谱柱保持在290℃。同时,进样口压力降低到0 psig,而PCM压力则升高到80 psig。使用安捷伦的GC压力/流速计算器软件,反吹色谱柱的H2流速是3.81 mL/min,保持时间是0.466 min。所以,反吹持续2.4 min,这比计算的保持时间值的5倍稍多一些。图5所示为反吹模式的Deans Switch。



  如前所述,只是几次鱼油进样就造成了PCB保留时间的很大漂移。反吹迫使残留的鱼油成分反向通过第一支色谱柱从分流出口放空。这就防止了鱼油在色谱柱上的累积,因而消除了记忆效应和保留时间漂移。图6a比较了连续6次运行的第一次和最后一次的色谱图。10%的鱼油加入Aroclor 1260后不分流进样1-μL。这一序列分析是这一方法在许多次鱼油进样之后进行的,很显然,保留时间不再漂移。


 



  图6b所示为从图6a的两次分析中中心切割的7个PCB。图6b说明第一次和最后一次切割的色谱图没有不同,进一步证明了PCB的保留时间没有明显的漂移。每个中心切割的宽度只有4到5秒钟,所以,第一支色谱柱上很小的保留时间漂移会明显影响第二支色谱柱的结果。

结论

  本文的研究说明,在GC进样前,不需要进行费力的样品制备和净化步骤就可以分析鱼油中的PCB。Deans Switch用于从DB-XLB色谱柱中心切割7种目标PCB(28、52、101、118、138、153和180),随后用DB-200色谱柱进行进一步分离。这使目标PCB近乎基线分离。只有同系物118没有同共流出的PCB完全分离。为分离这一PCB,可能需要进一步细调柱温程序。

  有人估计,运行结束时大约有三分之二的鱼油保留在第一支色谱柱上。运行结束时通过将Deans Switch设定为反吹模式,只用2.4 min的反吹就可将这些组分反吹出色谱柱,并通过分流出口放空。运行与运行时间不再有保留之间漂移或记忆效应。


TAG: 7890安捷伦

 

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