魚油直接進樣用GC-ECD分析多氯聯苯：使用帶反吹的Deans Switch的結果

前言

　　魚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，這些成分被認為有益于健康。除了吃魚之外，很多人在日常飲食中將魚油作為補品食用。但是，魚，特別是處于食物鏈高端的水產品，能夠生物富集脂溶性污染物。多氯代二惡英（PCDD），多氯代苯并呋喃（PCDF）和多氯聯苯（PCB）就是這樣的污染物。所以，作為補品的魚油要進行各種分析，包括測定鹵代污染物。

　　質量保證的一項檢測手段之一是分析魚油中的PCB污染物。這一分析是復雜的，因為魚油是非常復雜的混合物，含有高沸點脂肪酸和脂肪酸的甘油三酸酯；鏈長大部分在14到22個碳之間。魚油還含有各種磷脂、甘油脂、蠟酯和脂肪醇。PCB有209種可能的同系物，其本身的分析也是復雜的。其中，在叫做Aroclors的商品PCB中觀察到了140到150種同系物。PCB分析一般集中在12種平面結構的、類似于二惡英的PCB和/或7種標志性PCB（IUPAC編號28、52、101、118、138、153和180）。

　　為了獲得分析這些化合物足夠的靈敏度和選擇性，以前曾采用成本很高的技術，如高分辨質譜（HR/MS）或HR/MS/MS。魚油的分析一般遵循一系列萃取和凈化步驟。本文集中分析魚油中7種標志性PCB，儀器為配置Deans Switch的Agilent 7890A GC，用兩支不同選擇性的色譜柱和兩個電子捕獲檢測器（ECD）。市售補品中的魚油用異辛烷只稀釋10倍后直接進入GC分析，不用任何凈化步驟。

實驗部分

　　魚油購自本地藥店。根據包裝袋的標簽，每個膠囊含有1.0 g魚油，其中180mg為EPA，120mg為DHA。從膠囊除去油，然后用異辛烷（農藥級，購自美國Sigma-Aldrich，Milwaukee，WI）稀釋成10%的溶液。該溶液再加入各種Aroclors（Supelco，Bellefonte，PA，USA）或單個PCB同系物（AccuStandard，New Haven，CT，USA）。

　　表1列出了這一分析的儀器和實驗條件。

結果與討論

　　若不用反吹，魚油的高沸點組分可以保留在GC柱中，從而對下一次分析造成嚴重的交叉污染問題。幾次進樣之后，累積在色譜柱中的魚油殘留物已有很多，導致PCB的保留時間漂移1分鐘甚至更多。保留時間漂移這么大，不可能使用Deans Switch，因為中心切割寬度只有幾秒鐘。

　　Deans Switch－中心切割

　　Deans Switch是采用微板流路控制技術的安捷倫新裝置之一。這些裝置有極其低的死體積、惰性、不泄漏，即使在柱箱大幅度升降溫，反復循環也是如此。Dean Switch安裝在色譜柱箱側面（圖1），很容易安裝色譜柱。

　　如圖2a所示，30-m×0.18-mm×0.18-μm DB-XLB色譜柱連接在分流/不分流進樣口和Deans Switch之間。一個短的脫活熔融石英毛細管（76.8 cm×0.100 mm）將Deans Switch連接到前ECD。第二支色譜柱的選擇（30-m×0.25-mm×0.5-μm DB-200）是因為它比DB-XLB色譜柱的極性強，且對PCB有不同的選擇性。其使用溫度上限為300 ℃，足以洗脫感興趣的PCB。

　　圖2a所示為“正常”模式的Deans Switch，電磁閥在off位置。在此模式下，第一支色譜柱DB-XLB的流出物直接通過限流器進入前ECD。當電磁閥切換后，流出物通過第二支色譜柱DB-200進入后ECD（圖2b）。7種標志性PCB的保留時間在閥處于off位置時初步測定。使用化學工作站的時間編程事件表可以精確控制電磁閥在每個PCB峰之前切換到on位置，PCB峰之后立即切換到off位置。這樣就產生了7個中心切割，導入DB-200色譜柱分離，并被后ECD檢測。

　　在某些Deans Switch系統中，第二支色譜柱置于另一個獨立的GC柱箱，或采用制冷方法將中心切割組分捕集在第二支色譜柱的柱頭。在本文的分析下，兩支色譜柱都安裝在7890A柱箱內，不必用冷卻來將化合物聚焦到色譜柱DB-200的柱頭。

　　圖3a所示為加入Aroclor 1260的魚油的色譜圖。PCBs 28、52、101、118、138、153和180從主色譜圖（圖3b）上切割到第二支色譜柱（圖3c）。DB-200色譜柱的目的是將目標PCB與其它PCB以及在DB-XLB色譜柱上同目標PCB共流出的基質組分相分離。7種PCB中的6種在DB-200色譜柱上獲得了良好分離，只有PCB 118是部分分離的。

Deans Switch－反吹

　　Deans Switch系統的數據采集在柱溫290℃時于17.4min結束。雖然假設在此條件下大部分魚油組分保留在色譜柱上，但是不可能確認這一點，因為ECD對這些化合物的響應很低。魚油在色譜圖上確實表現出某種小峰（正峰和負峰），但不可能看到魚油的全部峰。所以，采用單一DB-XLB色譜柱、火焰離子化檢測器（FID）、不用Deans Switch分析了魚油樣品。溫度在290 ℃再保持25 min，以確定是否仍然有高沸點組分流出。

　　圖4說明在17.4 min之后仍然有大量的魚油組分流出（見圖中箭頭）。當在最終溫度310℃的條件下運行空白樣品時，更多的魚油組分從色譜柱流出（圖4，中間色譜圖）。第二次空白運行（圖4，上圖）顯示，還有魚油組分從色譜柱流出。實際上，在DeansSwitch條件下，只有約三分之一的魚油流出色譜柱。這就是為什么其它魚油分析方法開始要進行溶劑萃取，然后用固相萃取凈化樣品的緣故。

　　7890A的設計將色譜柱反吹作為常規操作。經驗已經證明，反吹應當持續的時間是最終溫度保持時間的5倍。在本文的分析中，運行后反吹過程中色譜柱保持在290℃。同時，進樣口壓力降低到0 psig，而PCM壓力則升高到80 psig。使用安捷倫的GC壓力/流速計算器軟件，反吹色譜柱的H₂流速是3.81 mL/min，保持時間是0.466 min。所以，反吹持續2.4 min，這比計算的保持時間值的5倍稍多一些。圖5所示為反吹模式的Deans Switch。

　　如前所述，只是幾次魚油進樣就造成了PCB保留時間的很大漂移。反吹迫使殘留的魚油成分反向通過第一支色譜柱從分流出口放空。這就防止了魚油在色譜柱上的累積，因而消除了記憶效應和保留時間漂移。圖6a比較了連續6次運行的第一次和最后一次的色譜圖。10%的魚油加入Aroclor 1260后不分流進樣1-μL。這一序列分析是這一方法在許多次魚油進樣之后進行的，很顯然，保留時間不再漂移。

　　圖6b所示為從圖6a的兩次分析中中心切割的7個PCB。圖6b說明第一次和最后一次切割的色譜圖沒有不同，進一步證明了PCB的保留時間沒有明顯的漂移。每個中心切割的寬度只有4到5秒鐘，所以，第一支色譜柱上很小的保留時間漂移會明顯影響第二支色譜柱的結果。

結論

　　本文的研究說明，在GC進樣前，不需要進行費力的樣品制備和凈化步驟就可以分析魚油中的PCB。Deans Switch用于從DB-XLB色譜柱中心切割7種目標PCB（28、52、101、118、138、153和180），隨后用DB-200色譜柱進行進一步分離。這使目標PCB近乎基線分離。只有同系物118沒有同共流出的PCB完全分離。為分離這一PCB，可能需要進一步細調柱溫程序。

　　有人估計，運行結束時大約有三分之二的魚油保留在第一支色譜柱上。運行結束時通過將Deans Switch設定為反吹模式，只用2.4 min的反吹就可將這些組分反吹出色譜柱，并通過分流出口放空。運行與運行時間不再有保留之間漂移或記憶效應。