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(一)基本原理
混合樣品的氣流通過固定相時(shí),根據(jù)各組分對(duì)固定相的吸附強(qiáng)弱不同使不同成分得到分離。
利用氣相色譜層析技術(shù)做為微生物診斷的工具已成功地用于微生物的分類和鑒定。該法敏感性強(qiáng),能夠分離和檢測到毫微克的水平。它具有快速的特點(diǎn),常在數(shù)十分鐘甚至數(shù)小時(shí)就可以對(duì)傳染病做出早期診斷。其結(jié)果穩(wěn)定,重復(fù)性好,但不足之處是操作中各因素不易控制,方法不易標(biāo)化等。
(二)氣相色譜儀的基本部件
1. 載氣 常用的載氣主要有氮、氬、氫和二氧化碳等。這些氣體一般都由高壓氣瓶供給。
2 . 進(jìn)樣器 氣相色譜儀可以用于分離固相、氣相和液相標(biāo)本。液相標(biāo)本采用微升注射器穿過橡皮隔片注入,氣相標(biāo)本采用特種氣相注射器注入。
3. 譜柱及加熱爐 色譜柱一般由金屬或玻璃制成,通常采用的柱長 2m~4m ,內(nèi)徑 2mm , 毛細(xì)管柱長度可達(dá)20m ~ 150m ,內(nèi)徑為 0.2mm 。
載體一般采用惰性、多孔的固體顆粒。多由硅藻土或玻璃珠制成,分析不同極性的微生物化合物,為了獲得適的分離條件,要求有不同固定相的載體。目前比較常用的載體有:聚乙二醇( CarbOwax 20M )、 F F A P (聚乙二醇 20M 和 2- 硝基對(duì)苯二甲酸的反應(yīng)產(chǎn)物), OV — 17 (苯基甲基硅酮)。 OV-210 、 SE-30 (甲基硅酮)、Chromosorb G (白色硅藻土載體)等。柱加熱爐在溫度控制上是非常重要的。
4 . 紀(jì)錄儀
5 . 數(shù)據(jù)處理裝置 一般均附有數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)。
(三)試驗(yàn)條件的選擇
1. 色譜柱的選擇 要注意極性及zui搞使用溫度,柱溫不能超過zui搞使用溫度。固定相按極性相似的原則選擇。
色譜柱的內(nèi)徑大小、長度都能影響分離率。一般而言,內(nèi)徑越小,長度越長,分離效果越好,一般柱長為 1m ~ 5m(毛細(xì)管柱則 20m ~ 100m )。
填充劑顆粒一般采用 40 目~ 60 目, 60 目~ 80 目及 80 目~ 100 目大小。長柱子宜用粒度大些的,以減少柱壓降,短柱子則用粒度細(xì)的。
氣相色譜中固定液的含量對(duì)分離效率的影響較大。一般采用固定液與載體重量之比為 15 ︰ 100 ~ 25 ︰ 100 。采用高靈敏度的檢測器,由于進(jìn)樣量減少,固定液含量可以降至 5 ︰ 100 以下。這樣可以使用較低柱溫,從而提高柱效,縮短分析時(shí)間。但固定液用量太少會(huì)引起吸附。
2 .柱溫選擇 柱溫選擇對(duì)分離度影響很大,常是條件選擇的關(guān)鍵。選擇的基本原則是:在使難分離的組分有盡可能好的分離高度的前提下,盡可能采取較低溫度,但以保留時(shí)間適宜及不拖尾為度。
⑴ 高沸點(diǎn)混合物( 200 ℃~ 400 ℃),若需在較低的柱溫下分析,可采用低固定液配比 1 %~ 3% ,采用高靈敏檢測器,柱溫可比沸點(diǎn)低 100 ℃~ 150 ℃,在 200 ℃~ 250 ℃的柱溫下分析。
⑵ 沸點(diǎn)< 300 ℃的樣品,可用 3 %~ 25% 固定液配比。沸點(diǎn)越低,所用配比越高,柱溫可比平均沸點(diǎn)低 50 ℃至平均沸點(diǎn)的范圍選擇。
3 .載體選擇 載體采用低線速時(shí),宜用氮?dú)?;高線速時(shí)用氫氣。柱越長,柱內(nèi)有較大壓力降,宜用氫氣。載氣采用低線速時(shí)為 20ml ~ 80ml/min 。
4 .其它條件
⑴ 氣化室溫度及檢測室溫度選擇:氣化溫度取決于樣品的揮發(fā)性、沸點(diǎn)、穩(wěn)定性以及進(jìn)樣量,一般選擇稍高于樣品沸點(diǎn),但不要超過沸點(diǎn) 50% 以上,以防分解。檢測室溫度需高于柱溫,一般高于柱溫 30 ℃左右或與氣化室同溫。
⑵ 進(jìn)樣量:固定相在配比 15 %~ 35% 的層析柱時(shí),大進(jìn)樣量液體為 10μl ,氣體為 10ml 。一般樣品量液體 4μl,氣體為 0.5ml ~ 3ml ,固體小于 1mg 。
⑶ 橋電位選擇:散熱多和選擇大的橋電位,在靈敏度相同的情況下,應(yīng)盡量選擇低橋電位,以保護(hù)熱敏元件。
(四)填充柱的制備
1 .稱取一定量的載體于蒸發(fā)皿中,加 2 倍于載體體積的低沸點(diǎn)溶劑(氯fang丙酮、san氯甲烷等),使之溶解。
2 .取適量的固定液,倒入蒸發(fā)皿中,拌勻。注意應(yīng)使載體全部覆蓋在液面下,于紅外燈下緩緩加熱,不時(shí)輕輕攪拌,待溶液全部揮發(fā)。
3 .先將柱的一端用玻璃毛輕輕堵上,接上吸濾真空泵,柱的另一端接上漏斗,將填充劑從漏斗加入,同時(shí)啟動(dòng)真空泵,不時(shí)輕敲柱子各部,以使填充均勻。裝滿后,關(guān)閉真空泵,取下色譜柱,將加樣的一端也填上一小團(tuán)玻璃毛。
4 .將柱裝入色譜柱中,在通載氣前,先將爐溫升至略高于操作溫度,保持約 1h ,以使固定液受熱熔化或粘度減小,在載體表面流布均勻,然后再通入載氣,使色譜柱在操作溫度下,通載氣數(shù)小時(shí)。
(五)樣品處理
以細(xì)菌培養(yǎng)物樣品的處理為例。
1 .取 3 ~ 5 個(gè)菌落,接種于 2ml 含有 3% 葡萄糖 TSB 肉湯(即含胰酶 1.42% 、植物胨 0.25% 、 K2 H PO40.25%NaCl 、 0.42% 的肉湯)內(nèi), 35 ℃~ 38 ℃培養(yǎng) 3h 。
2 .于培養(yǎng)物中加 2ml 5Mol/L H2 SO4 、 H2 O 和 CH3 OH ( 1 ︰ 3 ︰ 16 ),混合后,再加 4ml 醋酸乙脂浸取,混勻,靜置片刻。
3 . 4 000r/min 離心 15min ,棄沉淀。
4 .取上清液加等量yi醚提取,收集yi醚層。
5 .于水層中再加上述比例的 5 Mol/L H2 SO4 、 H2 O 和 CH3 OH 混合物。
6 .于混合物中加等量氯fang提取,分層,收集氯fang層,棄去水層。
7 .將yi醚層與氯fang層合并,揮發(fā)濃縮至 0.01ml, 加 10μg 已二酸作內(nèi)標(biāo)物,再加 20μg 甲氯基胺- HCl 。
8 .于混合物中加 0.2ml 吡啶,再加 0.2ml TRI - SIL - BSA 和 0.05ml TMOS ,混勻, 60 ℃孵育 1h ,離心,去沉淀。
9 .上清即可制譜。
(六)操作方法
1 .按流程圖并參考儀器使用說明書,將有關(guān)設(shè)備安裝好,檢查各系統(tǒng)各接頭是否漏氣,確定無誤后,可開始操作。
2 .打開氣流總閥門,調(diào)節(jié)表頭上的減壓閥,使氣體壓力為 22kg /cm2 左右,調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器針形閥,使載氣流速控制在所需要的流速值。
3 .加熱色譜柱至所需的柱溫并控制此溫(根據(jù)儀器恒溫箱的性能控制溫度波動(dòng)值在一定的范圍之內(nèi),如± 0.5℃)。一般所用的柱溫是在被分析物質(zhì)的平均沸點(diǎn)左右或更低一些。若被分析物的沸程太寬,則可用程序升溫法來升高柱溫。
4 .加熱進(jìn)樣器(氣化室),使溫度高于樣品沸點(diǎn)的zui搞組分的沸點(diǎn)。
5 .加熱檢測器恒溫箱,使溫度與柱溫一樣或高于一定的值。
6 .氣流和溫度均達(dá)穩(wěn)定后,給檢測器通電流。若采用氫火焰離子化檢測器則啟動(dòng)微電流放大器部分。
7 .調(diào)檢樣器為零點(diǎn),待穩(wěn)定后,即可開始進(jìn)樣。
(七)結(jié)果分析
氣相色譜層析是一種分離分析的方法,因此它的特點(diǎn)是適合于多組分混合物的定性和定量分析。
1 .定性 對(duì)于一已知范圍的混合物,用此法定性很容易,但對(duì)于范圍未知的混合物來說,則需要配合化學(xué)分析及其它儀器分析等。
⑴ 利用保留值定性法:同一種物質(zhì)在一根層析柱上保留時(shí)間相同。取樣品各可能組分的純物質(zhì)加入樣品中,混合進(jìn)樣,對(duì)此加入后的色譜圖,若某色譜峰相對(duì)譜高,則該色譜峰的組分與純物質(zhì)可能為同一物質(zhì)。
⑵ 化學(xué)反應(yīng)定性法:即把色譜柱的流出物,通過官能團(tuán)試劑中,觀察試劑的顏色是否發(fā)生變化或是否有沉淀,而判斷該組分含什么官能團(tuán)或?qū)儆诤晤惢衔铩?/span>
⑶ 兩譜聯(lián)用定性法:即利用質(zhì)譜儀、紅外分光光度計(jì)等來進(jìn)行測定,定性。
2 .定量 在實(shí)驗(yàn)條件恒定時(shí),峰面積或峰高與組分的含量成正比,因此可以利用峰面積或峰高面積或峰高來進(jìn)行定量。對(duì)于微生物標(biāo)本的氣相色譜分析常根據(jù)以下幾點(diǎn)來進(jìn)行比較。
⑴ 峰的有無和峰的大小。
⑵ 按 10 個(gè)重復(fù)標(biāo)本分析計(jì)算的平均 t 值(標(biāo)準(zhǔn)差)。
⑶ 同標(biāo)準(zhǔn)化合物的相對(duì)保留時(shí)間進(jìn)行對(duì)比,而對(duì)某化合物做出鑒定。