方案概述
前言：
机动车驾驶人血液中酒精含量能够直观地反映驾驶人员在驾驶车辆时驾驶能力的受损程度，检测结果作为是否酒驾和醉驾的判断依据，法庭辩护中需要使用乙醇浓度的定量值，因此血醇浓度测定成为毒理学实验室最常进行的项目。顶空气相色谱测定醉酒驾驶人员血液中的乙醇含量是最常见和最普遍的一个应用方法。
本文参考《GB/T 42430-2023血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇和正丁醇检验》，使用英国365集团官网气相色谱仪GC6100以及全自动顶空进样器HS-15，采用双柱系统双FID检测器分析方法对血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇和正丁醇检验进行分析，线性、检出限、定量限、定量重复性、相对相差均符合相关要求，且所有化合物在较短时间内完成分离，能快速准确检测人血液、尿液中的醇类，丙酮等化合物。
关键词：气相色谱、顶空进样器、双柱系统双FID检测器、乙醇。
1.仪器设备及试剂
1.1 仪器配置清单
表1 仪器配置清单表
序号 | 名称 | 数量 |
1 | GC6100气相色谱仪 | 1台 |
2 | 分流/不分流进样口 | 1套 |
3 | FID检测器 | 2套 |
4 | HS-20全自动顶空进样器（10mL顶空瓶） | 1台 |
5 | BAC1 (30m×0.32mm×1.8µm)柱或等效色谱柱； | 1根 |
6 | BAC2 (30m×0.32mm×1.2µm)柱或等效色谱柱； | 1根 |
7 | SmartLab CDS 2.0色谱工作站 | 1套 |
1.2 试剂及标准品清单
表2 试剂及标品清单表
序列 | 试剂及标准品 | 纯度 |
1 | 甲醇 | 色谱纯99.9% |
2 | 乙醇 | 色谱纯99.9% |
3 | 丙酮 | 色谱纯99% |
4 | 正丙醇 | 色谱纯99.9% |
5 | 异丙醇 | 色谱纯99.9% |
6 | 叔丁醇 | 色谱纯99.9% |
7 | 正丁醇 | 色谱纯99.9% |
1.3 实验材料及辅助设备
1.3.1万分之一天平
1.3.2 氢气发生器
1.3.3空气发生器
2.实验方法
2.1 溶液配置
2.1.1 10mg/mL标准物质储备液
准确称取标准物质乙醇（甲醇、乙醛、丙酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇）适量，用水配置成10.0mg/mL标准物质储备液。
2.1.5 5mg/mL内标物叔丁醇标准物质储备液
准确称取标准物质叔丁醇适量，用水配置成5.0mg/mL标准物质储备液。
2.2 实验条件
2.2.1气相色谱条件
柱1：BAC1毛细管柱 30m×0.32mm×1.8µm
柱2：BAC2毛细管柱 30m×0.32mm×1.2µm
进样口温度：150℃ 柱流量：4mL/min 分流比：10：1
柱温：40℃（5min），20℃/min升至100℃
检测器： 温度：250℃ 氢气：30mL/min 空气：300mL/min 尾吹(N2)：10mL/min
2.2.2顶空进样器条件
加热炉温度：65℃
定量环温度：105℃
传输线温度：110℃
加热平衡：10min
GC分析：8min
进样：1min
3.实验结果
3.1标准品谱图
图1 空白色谱图
图2 目标化合物在BAC1柱出峰图（1mg/mL）
表3 目标化合物在BAC1柱上色谱参数表
序号 | 化合物名 | 保留时间(min) | 峰面积(pA*s) | 理论塔板数 | 分离度 |
1 | 甲醇 | 1.439 | 23.609 | 11942 | 7.141 |
2 | 乙醇 | 1.821 | 50.021 | 17983 | 4.168 |
3 | 丙酮 | 2.051 | 184.89 | 21536 | 2.091 |
4 | 异丙醇 | 2.174 | 97.51 | 19827 | 4.702 |
5 | 叔丁醇 | 2.496 | 40.806 | 17620 | 8.806 |
6 | 正丙醇 | 3.181 | 96.602 | 25062 | 29.015 |
7 | 正丁醇 | 6.783 | 145.246 | 26098 | n.a. |
图3 目标化合物在BAC2柱出峰图（1mg/mL）
表4 目标化合物在BAC2柱上色谱参数表
序号 | 化合物名 | 保留时间(min) | 峰面积(pA*s) | 理论塔板数 | 分离度 |
1 | 甲醇 | 1.34 | 40.429 | 12400 | 6.015 |
2 | 乙醇 | 1.663 | 86.469 | 12598 | 5.023 |
3 | 异丙醇 | 2.01 | 156.399 | 10412 | 3.976 |
4 | 叔丁醇 | 2.386 | 68.483 | 7459 | 2.434 |
5 | 正丙醇 | 2.636 | 161.039 | 12273 | 2.968 |
6 | 丙酮 | 2.927 | 297.901 | 13470 | 15.569 |
7 | 正丁醇 | 5.084 | 242.323 | 13331 | n.a. |
说明：由上述谱图可见，空白样品在两个检测器FID 1、FID2上均未出现目标物乙醇（甲醇、丙酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇）色谱峰，各物质间色谱峰的分离度均大于1.5，满足实验分析需求。
3.2校准曲线
3.2.1 标准曲线溶液配置
用水将10.0mg/mL乙醇（甲醇、丙酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇）标准储备液标，逐级稀释成0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、2.0、3.0mg/mL的系列标准溶液。
用水将5.0mg/mL叔丁醇配置0.04mg/mL叔丁醇内标工作液。
取标准溶液100 µL 及 0.04 mg/mL 内标物叔丁醇工作溶液 500 µL（采用外标法时，以水替代内标物叔丁醇工作溶液）置于顶空进样瓶内，盖紧硅橡胶垫，混匀，置于顶空自动进样器样品盘上进样。
3.2.2 外标-曲线法
前通道FID1
表5 目标化合物在FID1校准曲线和线性范围
甲醇 R=0.99959  | 乙醇 R=0.99976  |
丙酮 R=0.99993  | 异丙醇 R=0.99989  |
正丙醇 R=0.99985  | 正丁醇 R=0.99989  |
后通道FID2
表6 目标化合物在FID2校准曲线和线性范围
甲醇 R= 0.99984  | 乙醇 R=0.99984  |
异丙醇 R=0.99979  | 正丙醇 R=0.99969  |
丙酮 R=0.99993  | 正丁醇 R=0.99986  |
3.2.2 内标-曲线法
前通道FID1
甲醇 R=0.99999  | 乙醇 R=0.99999  |
丙酮 R=0.99999  | 异丙醇 R=0.99997  |
正丙醇 R=0.99998  | 正丁醇 R=0.99997  |
表7目标化合物在FID1校准曲线和线性范围
后通道FID2
表8目标化合物在FID1校准曲线和线性范围
甲醇 R= 0.99987  | 乙醇 R=0.99986  |
异丙醇 R=0.99982  | 正丙醇 R=0.99983  |
丙酮 R=0.99992  | 正丁醇 R=0.99980  |
由实验结果可知乙醇（甲醇、丙酮、正丙醇、异丙醇、正丁醇）标准溶液中各组分的线性良好，线性相关系数R＞0.999，满足实验分析需求。
3.3定量重复性
3.3.1外标-曲线法
取浓度为1mg/mL的水中标准溶液100 µL 及 500 µL水，用顶空进样器进样，重复测试6次，计算重复性。
图4 1mg/mL标准溶液定量重复性图
表9 化合物定量重复性（外标法）
化合物 | FID1 | FID2 |
面积重复性 | 面积重复性 | |
甲醇 | 1.713% | 1.703% |
乙醇 | 1.786% | 1.740% |
丙酮 | 1.531% | 1.525% |
异丙醇 | 1.765% | 1.750% |
正丙醇 | 1.731% | 1.718% |
正丁醇 | 1.805% | 1.583% |
3.3.2内标-曲线法
取浓度为1mg/mL的水中标准溶液100 µL 及0.04 mg/mL 内标物叔丁醇工作溶液 500 µL，用顶空进样器进样，重复测试6次，计算重复性。
图5 1mg/mL标准溶液定量重复性图（内标法）
表9 化合物定量重复性（内标法）
化合物 | FID1 | FID2 |
面积重复性 | 面积重复性 | |
甲醇 | 0.820% | 1.224% |
乙醇 | 0.878% | 1.091% |
丙酮 | 0.868% | 0.879% |
异丙醇 | 0.852% | 0.865% |
正丙醇 | 0.841% | 0.921% |
正丁醇 | 0.768% | 0.766% |
3.4检出限
取浓度为0.05mg/mL的水中标准溶液100 µL 及水500 µL，置于顶空瓶，用顶空进样器进样，采集完成后，从色谱图中识别，读取目标化合物峰高和基线噪音计算信噪比（S/N）。
图6 0.05mg/mL标准溶液色谱图
表10 0.05mg/mL各化合物信噪比
序号 | 化合物名 | 保留时间(min) | 峰面积(pA*s) | 峰高(pA) | 样品量 | 信噪比 |
1 | 甲醇 | 1.444 | 1.268 | 0.502 | 0.055mg/L | 116.870 |
2 | 乙醇 | 1.837 | 2.649 | 0.909 | 0.058mg/L | 211.532 |
3 | 丙酮 | 2.057 | 11.373 | 4.573 | 0.059mg/L | 1064.229 |
4 | 异丙醇 | 2.184 | 5.331 | 1.827 | 0.057mg/L | 425.139 |
5 | 正丙醇 | 3.199 | 5.358 | 1.453 | 0.058mg/L | 338.023 |
6 | 正丁醇 | 6.814 | 7.611 | 1.108 | 0.057mg/L | 257.840 |
标准中规定方法检测限为 0.05mg/mL，本方法中各化合物在浓度为0.05mg/mL信噪比远大于3，符合国标要求。
3.5定量限
取浓度为0.1mg/mL的水中标准溶液100 µL 及水500 µL，置于顶空瓶，用顶空进样器进样，采集完成后，从色谱图中识别，读取目标化合物峰高和基线噪音计算信噪比（S/N）。
图7 0.1mg/mL标准溶液色谱图
表11 0.1mg/mL各化合物信噪比
序号 | 化合物名 | 保留时间(min) | 峰面积(pA*s) | 峰高(pA) | 样品量 | 信噪比 |
1 | 甲醇 | 1.444 | 2.752 | 1.079 | 0.108mg/L | 294.926 |
2 | 乙醇 | 1.833 | 5.671 | 2.034 | 0.108mg/L | 555.923 |
3 | 丙酮 | 2.054 | 21.791 | 9.181 | 0.105mg/L | 2508.968 |
4 | 异丙醇 | 2.181 | 10.990 | 3.929 | 0.107mg/L | 1073.720 |
5 | 正丙醇 | 3.193 | 11.336 | 3.182 | 0.107mg/L | 869.740 |
6 | 正丁醇 | 6.801 | 16.110 | 2.414 | 0.106mg/L | 659.754 |
标准中规定方定量限为 0.1mg/mL，本方法中各化合物在浓度为0.1mg/mL信噪比远大于10，符合国标要求。
3.6相对相差
取浓度为 0.1mg/1mL的水中标准溶液100 µL 及0.04 mg/mL 内标物叔丁醇工作溶液 500 µL，配置2份，用顶空自动进样器进样。记录 2 份样品中各组分在FID1和FID2上的浓度，计算各组分含量的相对相差。
图8 两份0.1mg/mL标准溶液色谱图
表11 0.1mg/mL各化合物相对相差
序号 | 化合物名 | FID1 | |||
样品量1（mg/mL） | 样品量2（mg/mL） | 平均值（mg/mL） | 相对相差 | ||
1 | 甲醇 | 0.111 | 0.111 | 0.111 | 0 |
2 | 乙醇 | 0.114 | 0.113 | 0.1135 | 0.8% |
3 | 丙酮 | 0.110 | 0.110 | 0.110 | 0 |
4 | 异丙醇 | 0.104 | 0.106 | 0.105 | 1.9% |
5 | 正丙醇 | 0.111 | 0.111 | 0.111 | 0 |
6 | 正丁醇 | 0.106 | 0.107 | 0.1065 | 0.9% |
序号 | 化合物名 | FID2 | |||
样品量1（mg/mL） | 样品量2（mg/mL） | 平均值（mg/mL） | 相对相差 | ||
1 | 甲醇 | 0.115 | 0.111 | 0.113 | 3.5% |
2 | 乙醇 | 0.113 | 0.114 | 0.1135 | 0.88% |
3 | 丙酮 | 0.109 | 0.111 | 0.110 | 1.8% |
4 | 异丙醇 | 0.104 | 0.107 | 0.1055 | 2.8% |
5 | 正丙醇 | 0.111 | 0.112 | 0.1115 | 0.9% |
6 | 正丁醇 | 0.108 | 0.107 | 0.1075 | 0.9% |
4.结论
本方法使用英国365集团官网GC6100气相色谱仪以及全自动顶空进样器HS-20，采用双柱系统双FID检测器分析方法对血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇和正丁醇检验进行分析。由数据可得该方法的各色谱峰峰形良好、分离度符合国标要求，线性相关系数均大于0.999，符合国标规定的线性相关系数 r 不小于 0.997要求，定量重复性小于2%，含量相对相差小于4%，优于国标要求，检出限、定量限均满足要求，说明了该方法配备英国365集团官网气相色谱双柱双检测器系统满足对待测样本的常规性定性定量检测需求。
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