一种国产高精度液相色谱自动进样器的验证应用研究——以空气中醛酮类化合物的分析为例

张 也 亓学奎 张习志 曲晶明 贾 凯 张婷婷 王欣欣 李 灿*

(1.中国人民解放军92609部队，北京 100077；2. 北京市理化分析测试中心，北京 100094；3. 青岛盛瀚色谱技术有限公司，青岛 266101)

随着现代分析仪器的快速发展，液相色谱仪已广泛应用于环境、食品、医药、生化、天然产物等科学领域。常见的液相色谱仪主要由高压或低压梯度泵、自动进样器、色谱柱和检测器组成。自动进样器作为色谱仪的重要组成部分，其可靠性和准确性直接影响液相色谱仪分析的结果[1，2]。因此，对自动进样器的性能进行验证，能有效地保障液相色谱仪的整体性能指标。目前我国评价液相色谱仪性能的《液相色谱仪国家计量检定规程》(JJG 705-2014)[3]和《液相色谱仪》(GB/T 26792-2019)[4]法律法规及标准均没有提供自动进样器性能验证的方法，只有整机的系统性能验证。相比之下，欧洲委员会官方药品控制实验室(OMCL)质量控制文件[5]对液相色谱仪的进样器系统作了较为详尽的要求。OMCL质量控制文件属于一种普遍性的指导文件，实际情况还要根据自动进样器的特性具体分析。本研究以OMCL质量控制文件提供的进样器系统验证项目和指标和我国JJG 705-2014液相色谱仪检定规程规定的整机性能指标为基础，结合文献调研和分析工作经验，确立了自动进样器的性能验证项目和指标，包括进样体积准确性、进样重复性(定性和定量)、进样线性及进样残留。大量研究表明，不同测试物质的种类、数量、浓度等得到的测试结果会有所差异[6-8]。因此在实际应用时，应根据实际测试项目对自动进样器进行性能验证。

醛酮类化合物已经成为当今大气环境科学领域的研究热点。该类物质既是光化学烟雾的主要成分，也是光化学氧化反应的中间产物，同时也是二次有机气溶胶生成的重要前体物，通常以相对较高浓度水平存在于我们生活的环境中[9-12]。此外，醛酮类化合物会对人体健康产生直接的负面影响，长时间接触会导致癌症风险的增加[13，14]。因此，针对醛酮类化合物的测试具有重要意义。基于此，本研究在设计验证方案过程中，以实用性、适用性和可操作性为基础，结合本研究验证目标和实际测试工作内容，选用15种醛酮标准溶液进行自动进样器的性能验证工作。并参考HJ683-2014《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》对实际环境样品进行了测定。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

高效液相色谱仪：iChrom5100，大连依利特分析仪器有限公司；

液相色谱自动进样器：SHA-11D，自主研发的色谱质谱多功能高精度自动进样器(青岛盛瀚色谱技术有限公司；中国科学院大连化学物理研究所；北京市理化分析测试中心)。

乙腈：色谱纯，德国Merck公司；甲醇：XX；实验用水：去离子水(电阻率≥18 MΩ·cm)；醛酮标准溶液：美国Supelco公司。

1.2 色谱条件

色谱柱：ZORBAX SB-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm，5 μm)；检测波长：360 nm；流动相：乙腈：水=6∶4(V/V)；流速：1.0 mL/min；检测器：紫外可见光检测器；进样体积：25 μL。

1.3 实验方法

1.3.1进样体积准确性

取2 mL的标准进样小瓶，加入一定量的去离子水，用分析天平称重，记录样品瓶的质量W1(g)，将样品瓶置于自动进样器样品盘内，启动进样器开始测量。取样量分别设置为25 μL和100 μL，各连续取样10次，取样结束后再次对样品瓶进行秤重，记为W2(g)，重复此步骤3次，得到前后差值的平均值。自动进样器的体积误差按公式(1)计算：

(1)

式中，V0为取样量设定值，μL；ρ为试验温度下水的密度，g/mL。

1.3.2进样重复性

配制浓度为0.2 μg·mL-1、1.5 μg·mL-1的醛酮标准溶液各连续进样10次，考察不同浓度下的重复性，对分析谱图进行积分，分别得到相应的峰面积，同时记录下色谱峰的保留时间。根据式(2)计算峰面积和保留时间的相对标准偏差RSD%，得到定量和定性重复性。

(2)

1.3.3进样线性

准确称取标准溶液，用溶剂甲醇稀释，制得标准储备液。采用逐级稀释法配制成浓度为0.2μg/mL、0.5 μg/mL、1 μg/mL、2 μg/mL、5 μg/mL的标准系列。按照设定的色谱条件进行测定，以色谱峰面积响应值为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线，并计算线性相关系数。

1.3.4进样残留

配制浓度为5 μg/mL醛酮标准溶液，连续进样3次，记录峰面积A2，取算术平均值，再进空白溶剂(纯甲醇)1针，记录空白溶剂的峰面积A1，根据式(3)计算样品残留率(R)。

(3)

2 验证结果与讨论

2.1 进样体积准确性

按照1.2设定的色谱条件和1.3.1的验证方法得到进样体积25 μL和100 μL下准确性验证的数据。具体结果如表1所示。从表中可以看出，两种不同进样体积下相对误差均小于0.5%。

表1 不同进样体积下准确性验证数据表

2.2 进样重复性

为考察不同浓度下的定量和定性重复性，按照1.3.2的验证方法计算了15种醛酮化合物的峰面积和保留时间的相对标准偏差RSD%，分析结果见表2和表3，样品色谱图见图1和图2。

表2 0.2 μg/mL醛酮标准溶液进样重复性数据

表3 1.5 μg/mL醛酮标准溶液进样重复性数据

由表2和表3可以看出，醛酮标准溶液在0.2 μg/mL和1.5 μg/mL两种浓度下，定量重复性(n=10)分别为0.17%～1.46%、0.14%～0.65%。15种醛酮化合物定量重复性均符合JJG705-2014液相色谱仪国家计量检定规程规定的整机性能定量重复性RSD%≤3.0%的技术指标。除低浓度下后出峰的5种化合物外，其余均符合欧洲医药管理局(OMCL)对液相色谱仪性能检验峰面积重复性RSD%≤1.0%的技术指标。两种浓度下的定性重复性(n=10)分别为0.14%～1.76%、0.16%-1.51%。绝大部分符合JJG705-2014液相色谱仪国家计量检定规程规定的定性重复性RSD%≤1.0%的技术指标。

图1 0.2 μg/mL醛酮标准溶液连续10次进样色谱图1.甲醛；2.乙醛；3,4.丙烯醛、丙酮；5.丙醛；6.丁烯醛；7.丁醛；8.苯甲醛；9.异戊醛；10.戊醛；11.邻-甲苯甲醛；12,13.间、对甲苯甲醛；14.己醛；15.2,5-二甲苯甲醛

图2 1.5 μg/mL醛酮标准溶液连续10次进样色谱图

从进样重复性的谱图中可以看出(图1和图2)，随着进样物质浓度的增加，相应峰的强度和面积也随之增加，峰面积测量值的相对标准偏差偏小，但这并不意味着浓度越高，定量重复性越好。保留时间的相对标准偏差在两种浓度下差别不大。总体而言，后出峰的化合物保留时间和峰面积的相对标准偏差偏大一些，这可能与化合物的分子量、分配系数、柱效及检测器性能等都有一定的关系。

2.3 进样线性

按照1.2设定的色谱条件和1.3.3的验证方法，得到5个系列浓度下15种醛酮化合物的线性验证的数据。具体结果见表4。由表4可以看出，醛酮15种组份在各自的线形范围内呈现出良好的线形关系，线性相关系数(r)均≥0.9994，满足JJG705-2014液相色谱仪国家计量检定规程和OMCL规定的线性相关系数r应不小于0.999。

表4 醛酮线性方程及相关系数

2.4 进样残留

15种醛酮标准溶液的进样残留结果如图3所示，从图3可以看出，在连续注入5 μg/mL醛酮标准溶液后，各组份在相应的保留时间，可以看到明显的重叠色谱峰，而随后注入甲醇空白溶剂后，在色谱图上观察不到明显的色谱峰。从得到的积分数据中可以看到(表5)，15种醛酮化合物的进样残留率在0.00%～0.05%之间。各组份的进样残留均满足OMCL规定的进样残留≤0.2%。

表5 15种醛酮化合物的进样残留结果

图3 15种醛酮化合物的进样残留色谱图

2.5 实际样品测定

利用组建的自动进样器-高效液相色谱仪，参照HJ683-2014《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》对某密闭空间内进行了实际环境样品测试，测定结果表明，某密闭空间内存在一定的醛酮类污染。实际样品测定结果见表6，样品色谱峰见图4。

3 结论

本研究构建了一套液相色谱自动进样器的性能验证方案，包括进样体积准确性、进样重复性、进样线性及进样残留验证。并根据建立的的验证方案，选用15种醛酮化合物对自研发的自动进样器进行了性能评价。结果表明，15种醛酮化合物在0.2 μg/mL和1.5 μg/mL两种浓度下，定量重复性(n=10)分别为0.17%～1.46%、0.14%～0.65%。均符合JJG823-2014离子色谱仪国家计量检定规程规定的整机性能定量重复性RSD≤3.0%的技术指标。除低浓度下后出峰的5种化合物外，其余均符合欧洲医药管理局(OMCL)对液相色谱仪性能检验峰面积重复性RSD≤1.0%的技术指标。两种浓度下的定性重复性(n=10)分别为0.14%～1.76%、0.16%～1.51%。绝大部分符合JJG705-2014液相色谱仪国家计量检定规程规定的定性重复性RSD≤1.0%的技术指标。醛酮15种组份在各自的线形范围内呈现出良好的线形关系，线性相关系数(R2)均≥0.9994，满足JJG705-2014液相色谱仪国家计量检定规程和OMCL规定的线性相关系数R应不小于0.999。15种醛酮化合物的进样残留率在0.00%～0.05%之间。各组份的进样残留均满足OMCL规定的进样残留≤0.2%。上述指标均满足实际样品的测试要求，证实了该验证体系的可行性、实用性和适用性。但由于液相色谱仪进样器系统的生产厂家、种类繁多，用户对仪器性能的要求及需求各不相同，仪器使用者在制订具体的液相色谱仪进样器系统的性能验证方案时，可参考本方案，对验证项目、方法及技术指标做合理地调整和优化。

表6 实际样品测定结果 μg/m3

图4 实际样品中醛酮的色谱图