頂空-氣相色譜儀在食品軟包裝溶劑殘留量控制中的應用

　　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，能夠為印刷生產和質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格的今天，軟包裝企業都應配置頂空-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。無論是前兩年針對食品包裝實施的QS認證，還是今年8月1日起執行的《包裝用塑料復合膜、袋干法復合、擠出復合》（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，對溶劑殘留量的準確檢測也十分必要。

　　頂空-氣相色譜（GC）技術檢測結果，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行定性和定量分析。

　　頂空-氣相色譜儀的幾個關鍵部件

　　（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管色譜柱，其可靠性高，分析結果的可重復性好。一般地，毛細管色譜柱長度為30～60m，內徑為0.25～0.53mm。

　　毛細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。毛細管色譜柱的內壁涂布了一薄層高沸點液體，液膜厚度為0.1～5.0μm，并通過化學方法與毛細管色譜柱的內壁結合在一起。

　　（2）柱溫箱。柱溫箱主要用于準確地控制色譜柱柱溫。為縮短樣品分析時間，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，性能穩定，只需要進行較少的日常維護便可正常工作，非常適合殘留溶劑的檢測。FID使用氫氣和空氣產生非常小的無色火焰，當溶劑分子在火焰中經過時離子化。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，經過模數轉換，儲存到計算機的硬盤上。

　　（4）數據處理系統。數據處理系統主要有3項功能：存儲、操控頂空-氣相色譜儀硬件的參數；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、定量分析結果并自動打印。

　　頂空-氣相色譜儀的應用

　　一般來說，頂空進樣可分為以下3個步驟：

　　（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-氣相色譜儀的進樣口。

　　實際檢測中，上述3個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樣系統自動完成。這兩種進樣方式各有優缺點。

　　1.手工頂空進樣

　　頂空-氣相色譜技術有40年的發展歷史。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小孔，插入隔膜。進樣時，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。待加熱足夠長的時間后，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）。

　　手工頂空進樣技術的主要優勢在于：檢測成本低，所需硬件系統比較簡單，只需要頂空瓶和封膜、氣密性注射器和加熱裝置。而其缺點在于準確度不夠、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在針管的內壁上；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的時間過長，溶劑蒸汽也會凝聚；樣品瓶的重復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，才會使用手工頂空進樣這一方法。

　　使用手工頂空進樣方法時，需要注意以下幾點：對20ml頂空瓶加熱充分后才能獲得更好的定量分析結果；對注射器進行加熱處理可以有效防止樣品凝結于針管的內壁上，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-相色譜儀的進樣口。

　　2.自動頂空進樣

　　當前，繁重的檢測任務使多數軟包裝企業大多采用了自動頂空進樣系統。自動頂空進樣系統可以對加熱溫度、加熱時間和進樣量進行有效控制，能容納16～110個樣品瓶，使得量大的樣品注入操作成為可能。

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

　　自動頂空進樣系統主要有三種類型：氣密針進樣系統、平衡加壓進樣系統和定量環加壓系統。

　　（1）氣密針進樣系統。該進樣系統采用機械手段來模擬手工進樣方式，但操作具有更高的可重復性。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）平衡加壓進樣系統。該進樣系統不使用氣密針，樣品加熱后，在壓力下通過加熱的導管和傳輸通道直接進樣。該系統通過加壓方式實現了對頂空瓶內樣品壓力和樣品在色譜柱內流速的控制。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盤上，分析過程就可以自動完成。準確的溫度和進樣控制、密閉的流路，使該系統具有很高的可重復性。

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

　　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，能夠為印刷生產和質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格的今天，軟包裝企業都應配置頂空-氣相色譜儀，把好食品軟包裝溶劑殘留控制工作。