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第一次玩GCMS历险记

气质联用(GCMS)

  • 看到原创大赛的“第一次”的命题,就凑凑热闹。其实并没有什么历险的过程,主要是想让大家关注支持一下。

    一、起因

    那是20035月左右,已经过去9年多了。当时我们公司重组合并,我由一个原来的部门调到另一部门, 工作也将由原来双柱GC分析鉴定日化香精成分,变成由GCMS来分析食品香精和食品材料里面的香气香味成分。并且当时大家正在搬家,绝大多数人已经搬到另一个厂区, 原来的厂区只有少数几个人留守。原来做GC-MS的人也走了,临走之前,交给我一把GC-MS实验室的钥匙,说仪器现在开着,就交给你了。 我原来一直做GC,但从来没有做过GCMS(只是在刚参加工作时候,查找MS谱图手册进行人工检索过别人替我们做的质谱图,当时没有电脑检索)。 当时还不知道有仪器信息网(我是20049月注册仪器信息网的),也没有办法上网去问别人。 在此之前, 虽然原来也想过,去GC-MS实验室看看学习一下怎样操作,但因为当时工作的事情特别多,人手也少,根本顾不过来,没时间去。

    一般讲,除非是自己正在使用熟悉的仪器,就是别的陌生实验室是完全一样的仪器,也不敢随便动的。当我拿到钥匙后,摆在面前是完全陌生,从未使用过的仪器, 没有进行过任何GCMS培训,不知道怎样操作,最多是以前见过它的样子。


    随后就拿着这把钥匙到工厂另一边的GC-MS实验室看看。看到仪器的指示灯都亮着,真空泵和GC-MS都在运转,电脑是关着。该怎样下手呢?先得了解一下仪器的构成情况。

    二、仪器构成

    仪器的配置是惠普(安捷伦前身)HP5890PlusGC(带FID),HP5972AMS(扩散泵,带真空规),外加HP7673自动进样器。仪器是1994年美国的产品。

    双进样口,后进样口(有EPC)安装60m极性毛细管柱子,接MS;前进样口(无EPC,手动调柱压流量)安装30m极性毛细管柱子,连接FID

    供气是载气氦气用三通接两个钢瓶,各接一个阀连接气瓶。这样的好处是一瓶气使用完了,就可以切换到另一瓶气,或者同时供气。

    电脑是奔腾75Hz处理器,2.1G硬盘,17寸显示器(2003年已经很落后了,但在1994年可是相当棒的配置了)

    数据处理:是Windows 3.1操作系统(估计许多人未见过是什么样子,2003年主流是windows98了)。双工作站,一是MS ChemStation,是很早的B版本,用来处理MS数据;另一个是GC ChemStation,是惠普最早3365工作站版本,用来处理GC数据。

    下面是仪器样子:




    三、操作前的准备工作

    1. 先阅读仪器说明书

    还好有非常详细的说明书,一本是硬件的(HP5972A Mass Selective Detector, Hardware Manual),有354页;另一本是关于软件的(HP G1034C MS ChemStation Software, MS ChemStation User’s Guide, 有452页; 另外就是Window 3.1Dos 6.0的使用手册,及一本宏程序的说明书。





    另外就是一套很详细的GC硬件软件的说明书,有差不多近十本。

    Dos 6.0只是在电脑安装时候使用,另外自己原来也熟悉,所以不用看。Window 3.1原来也很熟悉,不用管。

    以前仪器公司的说明书是非常详细,很具体,有详尽的图例说明,注意事项或警告由黑体字说明,甚至也有硬件的电路图、硬件部件的结构图,也有索引。既是对于从来没有操作过的人,甚至没有质谱基础的人,只要认真仔细阅读, 就可以操作了(现在仪器说明书太简单,没有基础就无法搞定)。


    下面列举故障排除部分:
    软件部分图例:



    电脑的说明书不用管,因为原来就很熟悉。 GC的说明书也不需要看,也是因为对HP5890plus3365工作站本来就很熟悉。主要集中在MS的说明书上面。

    仔细阅读,对照仪器看,特别留意注意事项,例如真空的要求,调谐的要求。溶剂延迟等。

    2. 检查仪器版面的状态,检查载气等气体是否正常。准备试验的样品。
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  • symmacros

    第1楼2012/08/07

    应助达人



    四、初始试验

    1 运行MS

    打开电脑,先试验GC及其工作站的运行情况,一切正常。进样和数据处理也正常。关闭GC工作站。

    按照MS软件说明书,依次打开相应的界面,并查看状态。例如真空度、接口温度、离子源和四级杆的温度。HP5972是用接口的余热来加热离子源的,离子源没有加热器。在接口280度时候,离子源的温度是175度左右。然后按照说明书进了很简单的一个样品(就是酒精溶在乙醚中),采用正常,数据也能正常解析。当时感到很高兴。后来就拿来需要做的样品开始分析。

    2 关机和开机

    刚开始做样,接到通知说要停电一天,那就得关机开机了。就按照说明书一步一步的vent,还好顺利关机了。

    开机也是按照说明书一步一步的pump down。只是离子源的升温很慢,仪器提示至少4小时后在调谐做样。刚开MS时候,看到三个指示灯在不停的闪烁,有点紧张,因为没关机前,不闪烁,是常亮的,以为出了什么问题。最后翻阅说明书,是正常现象,在工作站和MS链接后就会不闪烁了。

    3 调谐

    5972是开机后,需要4小时以上的稳定时间,一般在第二天才调谐做样。当时是标准调谐。有一个峰稍微宽一点,重新调谐就好了。说明书有详细的验收标准,包括69219502的丰度比例,同位素,空气背景的要求等。有趣的事情是,因为是老仪器,有时候一次调谐不通过,就再调谐一次或老化一下柱子就通过。

    4 重新做样

    第一个样品居然无反应也不采样。奇怪了,未关机前还可以做样,难道那里操作不妥,把什么大小搞坏了。找来找去,想来想去,反复看说明书,也找不到原因。一个上午无果。上了趟洗手间,突然想起,GC工作站也开着,是不是两个工作站打架,影响另一个的正常工作?回到实验室,把GC ChemStation关掉,只运行MS ChemStation,就能正常做样了。

    五、提高

    这套GCMS里面安装一根60m X 0.25mm X 0.25μmInnowax极性柱子,用于MS分析。载气是氦气,柱流量是1ml/min,程序升温:60度,3/min(为了分离更好), 250度保持一段时间。而用于GC-FID的柱子是根30m的柱子,载气是氮气,升温速率为5/min(为了节省时间)。先在MS什么定性,在FID上面定量。由于两根柱子的长短不一样,条件不一样,保留时间相差很大,但次序基本一样,但遇到分离不好或分不开挤在一起的峰,就比较麻烦,判断的时候需要费点脑筋。有时候很有意思,在长柱子上未分开,而在短柱子是却能分开;有时候两根柱子的一对化合物的次序大颠倒。



    香精或天然香气香味的组分往往很复杂,少则几十种,常常有上百种或更多,分析鉴定是比较难的。开始MS定性的时候主要看匹配度,也参照保留时间或出峰顺序(制作了一张excel表格),但保留时间会随着柱子的使用时间或其他影响而变化,影响判断。后来在谱库里加入保留指数,测定样品组分保留指数来校对结果,感觉很方便。随后无意中看到Amdis质谱数据解卷积软件,感觉应该不错的,就开始建立其MSL谱库数据库,但前期的工作量也是蛮大的,但后面使用真是很方便,特别是大峰里面隐藏的小成分,未分离重叠峰,非常有益处,得到结果的速度也很快,与工作站的检索结合,准确性大大提高。保留指数校对和Amdis确实对我有很大帮助。但是看到NIST search软件,就下载了一个,可惜当时不知道怎样用,过了一年才会用了。



    另外样品处理很重要,不管是香精,里面含有大量溶剂,需要除去;天然材料更是无法直接进样需要提取出来。就慢慢建立了液液萃取、同时蒸馏萃取、固相微萃取、顶空等各种样品处理方法。


    后来经过不断学习,看资料,在网上交流,特别是仪器信息网也学到许多东西,慢慢就提高了。

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  • symmacros

    第2楼2012/08/07

    应助达人

    预留待续。

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  • fwonder

    第4楼2012/08/07

    膜拜一下双柱鉴定成分的年代也经历过的

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  • 马克思的战友

    第5楼2012/08/07

    应助达人

    这才叫做资深。

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  • 祥子

    第8楼2012/08/07

    这台仪器的价格不知道当时多少钱呢?

    看电脑,pentium,当时已经过万了吧。

    1993年,英特尔才出的pentium,不过1994年,这种586普及的很少,一般高校估计用的是386吧|?。

    386跑win32也是完全可以的。

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  • zhaohua8011

    第9楼2012/08/07

    5890,现在都是6890,7890了

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  • symmacros

    第10楼2012/08/07

    应助达人

    回4楼:膜拜一下双柱鉴定成分的年代也经历过的

    没有GCMS时候,双柱鉴定也是不容易,特别是样品成分很复杂,例如香精类样品。当时把几乎所有标样或原料先做了一遍,积累数据。然后对样品进行对照,在两根柱子上都出峰,且量相当就可以认定。对某些混合(未分开)峰处理要谨慎,仔细计算才能确认。当然有质谱就容易多了。

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  • symmacros

    第11楼2012/08/07

    应助达人

    回8楼:

    这台仪器的价格不知道当时多少钱呢?

    看电脑,pentium,当时已经过万了吧。

    1993年,英特尔才出的pentium,不过1994年,这种586普及的很少,一般高校估计用的是386吧|?。

    386跑win32也是完全可以的。

    估计当时在百万以上,还是比较贵的。

    看电脑,pentium,当时已经过万了,可能两万吧。Pentium的机子当时极少。

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  • symmacros

    第12楼2012/08/07

    应助达人

    回9楼: 5890,现在都是6890,7890了

    当时(1994)有5890,但一般不带EPC,这个是5890E或5890plus, 当时也比较少,也是惠普最早的电子流量控制的GC。

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