顶空-气相色谱法检测血液中乙醇含量

摘要：酒后驾驶机动车是引起交通事故的主要原因之一，血液中酒精含量可以直接影响驾驶员的反应与判断时间。血液中乙醇含量是最能够准确认定是否构成酒驾的标准，因此血液中乙醇含量的准确测定便显得尤为重要。本文采用顶空进样器与气相色谱仪联用，开发了一种快速准确检测血液乙醇含量的方法，该方法具有自动化程度高的特点，便于在司法检测实验室种快速开展。

关键词：气相色谱仪;血液;乙醇

随着经济发展及国民收入水平逐步提高，机动车越来越多的走入平常百姓的家庭，随着机动车数量的增多，交通事故也随之增多。其中，酒后驾驶机动车是引起交通事故的主要原因之一，并且研究表明，血液中酒精含量可以直接影响驾驶员的反应与判断时间。乙醇俗称酒精，是酒的主要成分之一【1】。乙醇进入胃后，可在30-90min内通过胃肠道被人体完全吸收，在15-90min内，血液中乙醇含量将达到峰值。乙醇主要通过肝脏完成代谢氧化分解，少部分未被代谢分解的乙醇通过呼吸、尿液及汗液等体液排除体外。过量摄入乙醇不仅会引起心脑血管、消化系统及神经系统等多种慢性疾病外，更严重的毒性是抑制中枢神经系统工作。乙醇首先会抑制大脑功能，进而影响皮下中枢和小脑活动神经，甚至会引起呼吸中枢麻痹死亡。这些症状均会导致驾驶员在驾驶机动车过程中动作失控和判断能力下降【2】。

1血液中乙醇含量的检测

自2011年刑法修正案将醉酒驾驶纳入刑事犯罪以来，公安交通管理部门严格按照公安部要求的法律法规对酒驾经常查处和整治。并以驾驶员血液中乙醇含量作为量刑的关键证据。根据GB19522-2010《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验》中规定，血液中乙醇含量在20-80mg/100mL为饮酒驾驶，乙醇含量在80mg/100mL以上为醉酒驾驶。血液中乙醇含量是最能够准确认定是否构成酒驾的标准，因此血液中乙醇含量的准确测定便显得尤为重要。随着科学技术的进步，血液中乙醇含量检测的方法也越发增多，主要包括化学法、酶检测法、气相色谱法、气质联用法和红外光谱法，其中各个方法也各具优势。

1.1化学法

化学法检测血液中乙醇含量通常采用分光光度法，采用酸性重铬酸钾氧化，其原理为血液中乙醇在酸性条件下被重铬酸钾氧化，重铬酸钾的还原量与乙醇的含量成正比，进而通过通过测定重铬酸钾的吸光度值间接计算乙醇含量。化学法具有操作简单、成本低和易操作的特点，但受限于灵敏度较低，且易受到其他杂质干扰。

1.2酶检测法

酶检测法主要采用乙醇脱氢酶催化，将血液经高氯酸处理，沉淀其中蛋白质，离心后取上清液加入乙醇脱氢酶和缓冲溶液，将乙醇转化为乙醛，随后使用分光光度计测定其紫外吸收值（340nm处）。该方法具有灵敏度高、线性范围广和重复性好的特点，但易受到血液中血糖、乳酸和其他醇类物质干扰，且该方法涉及前处理方法复杂繁琐，对人员操作要求高导致其分析效率低，不便于大量样品及时检测的要求【3-5】。

1.3气相色谱法

气相色谱法是利用醇类物质具有易挥发的特点，将乙醇组分使用气相色谱仪配合火焰离子化检测器（FID）檢测，以保留时间确定血液样品中是否含有乙醇组分。气相分析法分析包括直接进样和顶空进样法两种模式，直接进样是将血液样品直接注入气相色谱仪，但此方法同时将血液中杂质引入仪器，易造成仪器污染。现阶段应用较多的方法为顶空进样法，将顶空进样器与气相色谱仪联用，使血液中具有挥发性的乙醇进入气相色谱仪，而难以挥发的干扰杂质留在血液中。该方法具有分析效率高、速度快、自动化程度高、检测灵敏度高、样品消耗量少的特点而被广泛应用，是目前应用最广泛的血液中乙醇含量检测方法【3-5】。

1.4气质联用法

气相色谱-质谱联用仪（GCMS）是将气相色谱发分离能力与质谱仪定性能力强、定量准确的特点结合到一起。GCMS通过定量离子与定性离子来判断血液样品中是否含有乙醇组分并确定其含量。该方法定性与定量能力强、简单快速、选择性及抗干扰能力强，但气质联用仪设备购置及使用成本较高，不便于普及使用。

1.5 红外光谱法

红外光谱是一种快速、简便的测试手段，该方法仅需对样品进行简单处理而不会对样品造成破坏。通过对血液样品进行红外光谱连续测定、通过计算吸光度进而分析血液中乙醇含量。作为一种新兴的检测手段，红外光谱法具有快速、准确、无损的特点而具有广泛的前景【3-5】。

本文采用顶空进样器与气相色谱仪联用，开发了一种快速准确检测血液乙醇含量的方法，该方法具有自动化程度高的特点，便于在司法检测实验室种快速开展。

2 材料与方法

2.1仪器、材料及试剂

气相色谱仪（岛津Nexis GC-2030，装配FID检测器）;顶空进样器（岛津HS-10）;漩涡混合器（iKA，MS3 basic）;单通道移液器（Eppendorf，Reference 2）;乙醇和叔丁醇标准品购自上海安谱实验科学有限公司，其他化学试剂购自Fisher Scientific，均为色谱纯级。

2.2实验方法

2.2.1气相色谱仪分析条件

色谱柱为SH-Rt-Q-BOND毛细管色谱柱（30m×0.53mm i.d.×20μm）;氮气作载气，采用恒定色谱柱流量载气控制方式，恒定流量：4.0 mL/min;进样口温度：200℃，分流比10：1;FID检测器温度：250℃，氢气流量32mL/min，空气流量200mL/min，氮气尾吹气流量24mL/min。

色谱柱采用程序升温方式，温度程序为：80℃起始，10℃/min升温至240℃，再以40℃/min升温至280℃，保持3min。

2.2.2顶空进样器分析条件

进样器恒温炉温度：65℃;样品流路温度：105℃;传输线温度：110℃;样品瓶加压压力：160kPa;恒温时间：10min;样品瓶加压时间：0.5min;导入时间：0.5min;进样时间：1min;GC循环时间：12min。

2.2.3  标准溶液配制

配制系列浓度为1、5、10、20、50、80、100、200mg/100mL的乙醇对照品标准溶液，用水配制4mg/100mL的叔丁醇内标工作液。取以上乙醇标准溶液100μL及500μL叔丁醇工作液置于20mL顶空小瓶内，拧紧瓶盖，摇匀，待测。

2.2.4  样品处理方法

取待测血液100μL及500μL叔丁醇内标工作液，置于顶空小瓶内，拧紧瓶盖，摇匀，待测。

3 结果与讨论

3.1 标准曲线和检出限

使用水配制混合标准系列，浓度分别为5、10、20、50、80、100和200mg/100mL。以浓度比为横坐标，面积比为纵坐标，标准曲线相关系数为0.9996。以标准规定的方法检出限1mg/100mL浓度样品进样，所得信噪比21.25，按照3倍信噪比计算，仪器检出限为0.14mg/100mL。

3.2 重复性实验

取5mg/100mL乙醇标准品溶液，连续进样6次，考察仪器重复性，测定结果见表1。

3.3 加标回收率

取100μL 1000mg/100mL乙醇溶液添加到10mL空白血液样品中，制备成10mg/100mL乙醇血液。按照样品前处理方法制备样品，样品平行处理6份，回收率见表2。按照相同样品前处理方法处理无添加血液样品。

3.4 实验结论

采用气相色谱仪结合顶空自动进样器分析血液样品中酒精含量，该方法操作簡单，在5-200mg/100mL浓度范围内线性良好，相关系数为0.9998，检出限小于1mg/100mL。用浓度为5mg/100mL的标准溶液验证重复性，峰面积比RSD为0.57%。在10mg/100mL添加浓度下，乙醇加标回收率为101.8%，相对标准偏差为2.47%。该方法操作方便、重现性好、回收率高，适合血液中酒精含量的快速准确检测。

参考文献：

[1]尚梦帆，许建军，贾会，杨宇.酒精含量检测技术应用进展[J].中国新技术新产品，2020（24）：134-136.

[2]顾云，胡丰涵，徐红平，沈连忠. 几种血液中乙醇浓度检测方法的比较[A]. 中国法医学会法医临床学专业委员会.法医临床学专业理论与实践——中国法医学会·全国第十九届法医临床学学术研讨会论文集[C].中国法医学会法医临床学专业委员会：中国法医学会，2016：2.

[3]陈立伟.酒后驾驶检测技术和预防酒驾技术的研究现状[J].医学与法学，2015，7（06）：104-106.

[4]谭红明.人体血液乙醇浓度检测方法的研究[J].生物技术世界，2014（09）：110.

[5]吴胜.血液中乙醇检测方法的探讨[J].中国卫生检验杂志，2013，23（16）：3316-3318.

作者简介：

郭亮（1984.09-）， 男，本科，中级，盘锦市公安局刑事技术支队。