頂空-氣相色譜儀在食品軟包裝溶劑殘留量控制中的應(yīng)用

　　頂空-氣相色譜儀是分析食品軟包裝殘留溶劑的重要儀器，具有很高的可靠性，能夠?yàn)橛∷⑸a(chǎn)和質(zhì)量控制提供有用信息。只要條件允許，在社會對食品軟包裝溶劑殘留要求越來越嚴(yán)格的今天，軟包裝企業(yè)都應(yīng)配置頂空-氣相色譜儀，把好食品軟包裝溶劑殘留控制工作。

　　在食品包裝安全備受關(guān)注的今天，食品軟包裝的溶劑殘留問題也成為各方矚目的焦點(diǎn)。無論是前兩年針對食品包裝實(shí)施的QS認(rèn)證，還是今年8月1日起執(zhí)行的《包裝用塑料復(fù)合膜、袋干法復(fù)合、擠出復(fù)合》（GB/T 10004-2008）都對食品軟包裝的溶劑殘留量提出了越來越嚴(yán)格的要求。要想控制好食品軟包裝中的溶劑殘留量，除了要做好工藝控制外，對溶劑殘留量的準(zhǔn)確檢測也十分必要。

　　頂空-氣相色譜（GC）技術(shù)檢測結(jié)果，是食品軟包裝溶劑殘留檢測的*方法。通過頂空-氣相色譜檢測，可以對食品軟包裝中殘留的溶劑進(jìn)行定性和定量分析。

　　頂空-氣相色譜儀的幾個(gè)關(guān)鍵部件

　　（1）色譜柱。色譜柱是頂空-氣相色譜儀的核心部件。目前，頂空-氣相色譜儀多采用毛細(xì)管色譜柱，其可靠性高，分析結(jié)果的可重復(fù)性好。一般地，毛細(xì)管色譜柱長度為30～60m，內(nèi)徑為0.25～0.53mm。

　　毛細(xì)管色譜柱采用熔融二氧化硅制成，并涂有耐熱性聚合物以防止其斷裂。毛細(xì)管色譜柱的內(nèi)壁涂布了一薄層高沸點(diǎn)液體，液膜厚度為0.1～5.0μm，并通過化學(xué)方法與毛細(xì)管色譜柱的內(nèi)壁結(jié)合在一起。

　　（2）柱溫箱。柱溫箱主要用于準(zhǔn)確地控制色譜柱柱溫。為縮短樣品分析時(shí)間，通常采用程序升溫方法，將色譜柱柱溫從低溫升至高溫。

　　（3）檢測器。頂空-氣相色譜儀zui常用的檢測器是氫火焰離子化檢測器（FID）。FID的靈敏度高，性能穩(wěn)定，只需要進(jìn)行較少的日常維護(hù)便可正常工作，非常適合殘留溶劑的檢測。FID使用氫氣和空氣產(chǎn)生非常小的無色火焰，當(dāng)溶劑分子在火焰中經(jīng)過時(shí)離子化。離子被FID的收集極所捕獲并收集，然后將非常小的電子信號放大，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，儲存到計(jì)算機(jī)的硬盤上。

　　（4）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要有3項(xiàng)功能：存儲、操控頂空-氣相色譜儀硬件的參數(shù)；采集檢測器輸出的信號，并加以分析；得出薄膜樣品中殘留溶劑的定性、定量分析結(jié)果并自動打印。

　　頂空-氣相色譜儀的應(yīng)用

　　一般來說，頂空進(jìn)樣可分為以下3個(gè)步驟：

　　（1）將一定尺寸的薄膜樣品置于密閉的小玻璃瓶中加熱；

　　（2）將一定量的頂空蒸汽從小玻璃瓶中抽出；

　　（3）將頂空氣體樣品注入到頂空-氣相色譜儀的進(jìn)樣口。

　　實(shí)際檢測中，上述3個(gè)步驟既可以通過使用氣密性好的注射器手工完成，也可以采用自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)自動完成。這兩種進(jìn)樣方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。

　　1.手工頂空進(jìn)樣

　　頂空-氣相色譜技術(shù)有40年的發(fā)展歷史。zui初，頂空-氣相色譜儀都是采用玻璃罐作為頂空采樣容器。玻璃罐的蓋子中央有一個(gè)小孔，插入隔膜。進(jìn)樣時(shí)，先將薄膜印品切下一部分（尺寸一般較大），入罐密封。將玻璃罐置于加熱箱中加熱20～30分鐘， 使薄膜印品中的殘留溶劑充分揮發(fā)。待加熱足夠長的時(shí)間后，檢測人員會將加熱過的玻璃罐從加熱箱中取出，使用氣密針將一定量的頂空氣體樣品抽出。然后立即將其注入到頂空-氣相色譜儀的進(jìn)樣器中，開始行氣相色譜分析。

　　如今，人們使用更易于操作的、配有鋁制封蓋的20ml頂空玻璃瓶作為頂空采樣容器，所需的薄膜印品尺寸也更小（約100cm2）。

　　手工頂空進(jìn)樣技術(shù)的主要優(yōu)勢在于：檢測成本低，所需硬件系統(tǒng)比較簡單，只需要頂空瓶和封膜、氣密性注射器和加熱裝置。而其缺點(diǎn)在于準(zhǔn)確度不夠、可變因素較多、要求檢測人員全程參與。例如檢測過程中，如果氣密性注射器沒有加熱充分，汽化的溶劑蒸汽會凝結(jié)在針管的內(nèi)壁上；如果檢測人員在從頂空瓶中取樣并注入到頂空-氣相色譜儀的過程中花費(fèi)的時(shí)間過長，溶劑蒸汽也會凝聚；樣品瓶的重復(fù)使用也會帶來樣品的交叉污染。因此，只有在需要降低成本，或測試樣品的量較小時(shí)，才會使用手工頂空進(jìn)樣這一方法。

　　使用手工頂空進(jìn)樣方法時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：對20ml頂空瓶加熱充分后才能獲得更好的定量分析結(jié)果；對注射器進(jìn)行加熱處理可以有效防止樣品凝結(jié)于針管的內(nèi)壁上，也可以降低樣品交叉污染的幾率；此外，可以采用體積較小的加熱裝置，并緊靠頂空-氣相色譜儀放置，以便加熱后方便將樣品移入頂空氣-相色譜儀的進(jìn)樣口。

　　2.自動頂空進(jìn)樣

　　當(dāng)前，繁重的檢測任務(wù)使多數(shù)軟包裝企業(yè)大多采用了自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)。自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)可以對加熱溫度、加熱時(shí)間和進(jìn)樣量進(jìn)行有效控制，能容納16～110個(gè)樣品瓶，使得量大的樣品注入操作成為可能。

　　由于自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)可以對加熱過程以及溶劑蒸汽樣品的注入進(jìn)行控制，所以其檢測結(jié)果具有較好的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性。在檢測中，檢測人員只需要將封好的頂空瓶放置在轉(zhuǎn)盤上，余下的分析操作則由系統(tǒng)自動完成。市場上銷售的自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)可以與大多數(shù)氣相色譜儀相匹配。雖然使用方法簡單，但需要經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員來完成安裝。

　　自動頂空進(jìn)樣系統(tǒng)主要有三種類型：氣密針進(jìn)樣系統(tǒng)、平衡加壓進(jìn)樣系統(tǒng)和定量環(huán)加壓系統(tǒng)。

　　（1）氣密針進(jìn)樣系統(tǒng)。該進(jìn)樣系統(tǒng)采用機(jī)械手段來模擬手工進(jìn)樣方式，但操作具有更高的可重復(fù)性。其可自動將樣品移入加熱箱中。操作者只要將頂空瓶置于未加熱的樣品盤上，就不需要再介入分析過程。

　　（2）平衡加壓進(jìn)樣系統(tǒng)。該進(jìn)樣系統(tǒng)不使用氣密針，樣品加熱后，在壓力下通過加熱的導(dǎo)管和傳輸通道直接進(jìn)樣。該系統(tǒng)通過加壓方式實(shí)現(xiàn)了對頂空瓶內(nèi)樣品壓力和樣品在色譜柱內(nèi)流速的控制。儀器完成安裝后，操作者同樣是只需要將頂空瓶置于未加熱的轉(zhuǎn)盤上，分析過程就可以自動完成。準(zhǔn)確的溫度和進(jìn)樣控制、密閉的流路，使該系統(tǒng)具有很高的可重復(fù)性。

　　（3）定量環(huán)加壓系統(tǒng)。該進(jìn)樣系統(tǒng)同樣不使用氣密針，與平衡加壓進(jìn)樣系統(tǒng)的差別在于：采用六通閥將樣品充滿定量環(huán)來控制進(jìn)樣量。系統(tǒng)的安裝更為復(fù)雜，自動化程度高，可重復(fù)性非常好。

　　頂空-氣相色譜儀是分析食品軟包裝殘留溶劑的重要儀器，具有很高的可靠性，能夠?yàn)橛∷⑸a(chǎn)和質(zhì)量控制提供有用信息。只要條件允許，在社會對食品軟包裝溶劑殘留要求越來越嚴(yán)格的今天，軟包裝企業(yè)都應(yīng)配置頂空-氣相色譜儀，把好食品軟包裝溶劑殘留控制工作。