JP4613754B2 - Gas chromatograph analysis method and database - Google Patents
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Description
本発明はガスクロマトグラフ分析方法に関する。 The present invention relates to a gas chromatograph analysis method.
ガスクロマトグラフは、一般に、常温で気体のものや、液体または固体状のものでも500℃ぐらいまでの沸点を持ち、熱的に安定な化合物の分離分析に用いられる。
ガスクロマトグラフ分析においては、キャリアガス(移動相)と呼ばれる不活性ガス気流中に、気化させた試料を導入すると、試料ガスが分離管(カラム)と呼ばれる部分に運ばれ、カラム内の充填剤(固定相)の中を試料成分が通過する間に、移動相と固定相の間で吸着あるいは吸収分配による繰り返し濃度平衡が行われ、各成分の極めて僅かな移動速度の違いが次第に拡大されて、カラムの出口から各成分が分離して出てくる。カラムの出口に検出器を置くことで、各成分が検出器に到達すると信号が検出され、記録計にクロマトグラムと呼ばれる図形が記録される。得られたクロマトグラム上で一成分は一つのピークとして記録され、試料導入時からピーク頂点までの時間(保持時間)によって、その成分が何であるか(定性)を知ることができ、ピーク面積や高さから、その成分の量がどれくらいか(定量)を知ることができる。
A gas chromatograph is generally used for separation and analysis of a thermally stable compound having a boiling point of up to about 500 ° C. even if it is a gas, liquid or solid at normal temperature.
In gas chromatographic analysis, when a vaporized sample is introduced into an inert gas stream called a carrier gas (mobile phase), the sample gas is carried to a part called a separation tube (column), and a packing material ( While the sample components pass through the stationary phase), repeated concentration equilibration is performed between the mobile phase and the stationary phase by adsorption or absorption partitioning, and the very slight difference in the moving speed of each component is gradually expanded. Each component comes out separately from the outlet of the column. By placing a detector at the outlet of the column, a signal is detected when each component reaches the detector, and a graphic called a chromatogram is recorded on the recorder. One component is recorded as one peak on the obtained chromatogram, and it is possible to know what the component is (qualitative) from the time of sample introduction to the peak apex (holding time). From the height, you can know how much the amount of the component is (quantitative).
ガスクロマトグラフにおいては通常、未知成分の定性は、未知成分の測定と全く同一の条件で、含まれていると予測される測定対象成分の標準物質の測定を行い、それぞれの保持時間が一致することで同定する。そのため、各成分の標準物質を準備しなくてはならないので、多成分の定性の際には多数の標準物質を準備しなくてはならない。また、ガスクロマトグラフにおける保持時間は、スペクトル分析における波長や質量分析における質量数と違って、成分物質の物性にもとづいて一義的に定まる値ではなく、カラムの種類や寸法、或いはその温度、キャリアガスの種類や圧力・流量、さらには装置の違いなど、数多くの要因に左右されるものである。したがって、同一分析条件に設定しても、装置の機差や、室温、カラムの状態などが異なることで、厳密には全く同一の条件とはなっていないため、保持時間は相違することがある。すなわち、流量や温度を変更するときだけでなく、同一の条件に設定したとしても、装置やカラムを交換したり、長期間が経過したりしている際には、保持時間が変わるため、測定対象成分の標準物質の測定を行い、保持時間を測定しなおす必要がある。 In gas chromatographs, the qualitative properties of unknown components are usually measured under the same conditions as the measurement of unknown components. To identify. Therefore, since standard materials for each component must be prepared, a large number of standard materials must be prepared for qualification of multiple components. In addition, the retention time in the gas chromatograph is not a value that is uniquely determined based on the physical properties of the component substances, unlike the wavelength in spectral analysis and the mass number in mass spectrometry, but the column type and size, or its temperature, carrier gas It depends on many factors, such as the type, pressure and flow rate, and the difference in equipment. Therefore, even if the same analysis conditions are set, the retention time may be different because the instrument conditions, room temperature, column state, etc. are not exactly the same under the same conditions. . In other words, not only when changing the flow rate and temperature, even if the same conditions are set, the retention time changes when the device or column is changed or when a long period of time elapses. It is necessary to measure the standard substance of the target component and measure the retention time again.
このため、従来からこれらの変動要因を極力排除するために、保持指標(retention time index)を成分の同定に用いることが行われている。保持指標とは、各成分物質の保持時間を、予め定めた基準物質(一般的にはn-アルカン)の保持時間により指標化したものであり、GC条件やカラムメーカー,長さ,内径,膜厚の違いなどの影響を受けないとされている。したがって、測定対象成分の標準物質の測定を行わなくても、測定対象成分の保持指標がわかれば、未知成分の保持指標を求めて比較することで、同定を行うことができるので、標準物質の測定を行う必要がない。(例えば非特許文献1参照) For this reason, in order to eliminate these fluctuation factors as much as possible, a retention index (retention time index) has been conventionally used for component identification. The retention index is obtained by indexing the retention time of each component substance by the retention time of a predetermined reference substance (generally n-alkane), and the GC conditions, column manufacturer, length, inner diameter, membrane It is said that it is not affected by differences in thickness. Therefore, even if the standard substance of the measurement target component is not measured, if the retention index of the measurement target component is known, the identification can be performed by obtaining and comparing the retention index of the unknown component. There is no need to make measurements. (For example, see Non-Patent Document 1)
ガスクロマトグラフ分析における検出器は、熱伝導度検出器(TCD)、水素炎イオン化検出器(FID)、電子捕獲検出器(ECD)、熱イオン化検出器(FTD)、炎光光度検出器(FPD)、表面電離検出器(SID)、など、様々な検出器が存在し、それぞれの検出器の特徴に合わせて、測定対象物の種類や濃度によって、使用する検出器として最適なものを選択して分析を行う。 Detectors in gas chromatographic analysis are thermal conductivity detector (TCD), flame ionization detector (FID), electron capture detector (ECD), thermal ionization detector (FTD), flame photometric detector (FPD). There are various detectors such as surface ionization detectors (SID), and the most suitable detector to be used is selected according to the type and concentration of the object to be measured according to the characteristics of each detector. Perform analysis.
例えば、TCD検出器は、キャリアガス以外の全ての化合物を検出することができるが他の検出器より比較的感度が低い。FID検出器は、ほとんどすべての有機物を検出することができ、TCDよりも感度が高く、GCでは最もよく用いられている。ECD検出器は、親電子性化合物に対し非常に感度が高い検出器であり、主に有機ハロゲン化合物/有機金属化合物の分析に使用される。ECD検出器で検出できる化合物の中には、FIDで検出できるものも多いが、FIDでの感度と比較して、1000倍以上の感度を得られる化合物もある。SID検出器は、第3級アミン化合物や多環芳香族化合物に対し高感度な検出器である。 For example, a TCD detector can detect all compounds other than the carrier gas, but is relatively less sensitive than other detectors. FID detectors can detect almost any organic matter, are more sensitive than TCD, and are most commonly used in GC. The ECD detector is a detector that is very sensitive to electrophilic compounds, and is mainly used for analysis of organohalogen compounds / organometallic compounds. Many of the compounds that can be detected by the ECD detector can be detected by FID, but there are compounds that can obtain a sensitivity of 1000 times or more compared to the sensitivity of FID. The SID detector is a highly sensitive detector for tertiary amine compounds and polycyclic aromatic compounds.
ガスクロマトグラフにおいて、定性を行うためには、前記したように、含まれていると予測される測定対象成分の標準物質の測定を行い、クロマトグラムの保持時間の一致を確認することとなり、測定したい成分ごとに、その標準物質を準備する必要があり、多成分の分析の際にはその種類は膨大であり、中には入手が困難であったり、危険物であったり、非常に高価なものもある。さらに、装置の機差や、カラムをカットするなどにより保持時間は変わるので、標準物質の測定はしばしば行う必要がある。 To perform qualitative analysis in a gas chromatograph, as described above, the standard substance of the measurement target component that is expected to be contained is measured, and the retention time of the chromatogram is confirmed to be measured. For each component, it is necessary to prepare a reference material, and in the case of multi-component analysis, the number of types is enormous, some of which are difficult to obtain, dangerous, or very expensive There is also. Furthermore, since the retention time varies depending on the instrumental differences and the column cut, it is often necessary to measure the standard substance.
特に、ECD検出器は、電子親和性の高いハロゲン化合物などを選択的に検出し、高感度で測定を行うのに適した検出器として知られており、具体的には食品や環境中の農薬の分析などにしばしば使用されている。ECD検出器で検出可能で、高感度の測定を要求される分析対象物(例えば農薬など)は、微量であっても人体や環境汚染の原因となるような物質であることが多く、標準物質の入手や取り扱いは困難な作業である。 In particular, the ECD detector is known as a detector suitable for selectively detecting halogen compounds having high electron affinity and performing measurement with high sensitivity. Specifically, it is a pesticide in foods and the environment. It is often used for analysis. Analytes that can be detected with an ECD detector and require high-sensitivity measurements (such as pesticides) are often substances that can cause human and environmental pollution even in trace amounts. Obtaining and handling is a difficult task.
さらに、標準物質の測定を行わず、保持指標を用いる、従来技術に記載した方法は、ECD検出器を用いて測定を行う場合、利用できない。一般的に保持指標はn−アルカンの保持時間によって定義されているが、ECD検出器により測定を行う場合、n−アルカンは電子親和性が低いために検出されず、ECD検出器を使用する条件でのn−アルカンの保持時間を知ることができない。したがって、保持指標を求めることはできず、保持指標を用いることで、標準物質の分析を行わずにクロマトグラムでの同定を行うことはできないという問題があった。 Furthermore, the method described in the prior art using the retention index without measuring the standard substance cannot be used when the measurement is performed using the ECD detector. Generally, the retention index is defined by the retention time of n-alkane. However, when measuring with an ECD detector, the n-alkane is not detected because of its low electron affinity, and the conditions for using the ECD detector It is not possible to know the n-alkane retention time at Therefore, there is a problem that the retention index cannot be obtained, and the use of the retention index makes it impossible to identify the chromatogram without analyzing the standard substance.
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、
ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ分析を行う際に用いることのできる「ECD用保持指標」を設定することである。さらには、測定対象成分の標準物質を準備し、たびたび標準物質の測定を行わなくても、保持時間情報により信頼性の高い定性を行うことを目的としている。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and its object is as follows.
This is to set an “ECD retention index” that can be used when performing gas chromatographic analysis using an ECD detector. Furthermore, it is an object of the present invention to prepare a reference material of a component to be measured and perform highly reliable qualitative analysis based on retention time information without frequently measuring the reference material.
上記課題を解決するために成された本発明は、ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ分析方法において、炭素数の異なる脂肪酸をECD検出器で検出することができるECD用基準物質に誘導体化する工程と、ECD用基準物質と1乃至複数の標準物質とを同一の条件で分析し、それぞれの保持時間を求める工程と、前記それぞれの保持時間を用いて各標準物質のECD用保持指標を求める工程と、を備えることを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法である。
また、ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ用に用いるコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、炭素数の異なる脂肪酸を誘導体化したECD検出器で検出することができるECD用基準物質と1乃至複数の標準物質とを同一の条件で分析し、それぞれの保持時間からもとめた各物質のECD用保持指標を、前記物質の物質名と関連付けたデータ構造を有するデータが記録されたガスクロマトグラフに用いるコンピュータで読み取り可能な記録媒体である。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for derivatizing a fatty acid having a different carbon number into a reference substance for ECD that can be detected by an ECD detector in a gas chromatographic analysis method using an ECD detector. If, and analyzed by standard substance and 1 to a plurality of standard identical conditions for ECD, it obtains a step of determining the respective retention times, the ECD for retention indices of each calibrator using the respective retention time step And a gas chromatograph analysis method .
Also, a computer-readable recording medium used for gas chromatography using an ECD detector, and one or more reference materials for ECD that can be detected by an ECD detector derivatized with fatty acids having different carbon numbers A computer using a gas chromatograph in which data having a data structure associated with the substance name of the substance is recorded using the ECD retention index of each substance determined from the same reference material under the same conditions. Is a readable recording medium.
本発明で言う「炭素数の異なる脂肪酸」としては、例えば炭素数4〜30などの飽和脂肪酸や不飽和脂肪酸を用いればよい。具体的には例えば、butyric acid(酪酸)やisobutyric acid(イソ酪酸)である。脂肪酸は、そのままではECD検出器で検出されないが、誘導体化により、ECD検出器で検出できるようにすることができる。
誘導体化試薬としては、ECD検出器で検出できるようになればよいので、電子親和性が高くなるような誘導体化を行う試薬を用いればよい。すなわち、例えばハロゲンを導入する試薬などを用いればよく、具体的には、PFB(ペンタフルオロベンジル)、TFA(トリフルオロアシル)、PFP(ペンタフルオロプロピオニル)、HFB(ヘプタフルオロブチリル)などを用いればよい。
As the “fatty acid having a different carbon number” in the present invention, for example, a saturated fatty acid or an unsaturated fatty acid having 4 to 30 carbon atoms may be used. Specifically, for example, butyric acid (isobutyric acid) or isobutyric acid (isobutyric acid). Fatty acids are not detected by an ECD detector as they are, but can be detected by an ECD detector by derivatization.
As the derivatization reagent, it is only necessary to be able to detect with an ECD detector. Therefore, a reagent that performs derivatization that increases electron affinity may be used. That is, for example, a reagent for introducing a halogen may be used. Specifically, PFB (pentafluorobenzyl), TFA (trifluoroacyl), PFP (pentafluoropropionyl), HFB (heptafluorobutyryl) and the like are used. That's fine.
本発明により、ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ分析において、ある物質を、ある条件で分析した際の保持時間を予測するために、「ECD用保持指標」が既知であれば、標準物質の分析を行わなくても、「ECD用基準物質」の測定を行うことで、その条件での保持時間が予測できる。
また、ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ分析において、成分同定に「ECD用保持指標」を用いることで、正確な同定を行うことができる。
According to the present invention, in the gas chromatographic analysis using the ECD detector, in order to predict the retention time when a certain substance is analyzed under a certain condition, if the “retention index for ECD” is known, the analysis of the standard substance is performed. Even if the measurement is not performed, the retention time under the conditions can be predicted by measuring the “reference substance for ECD”.
Further, in the gas chromatographic analysis using the ECD detector, accurate identification can be performed by using the “ECD retention index” for component identification.
以下、本発明の一実施例について図1を参照して説明する。炭素数の異なる飽和脂肪酸を、PFB−Br(Pentafluorobenzyl bromide)により誘導体化を行う(ステップ1)。以下にPFB−Brの構造式を示す。
PFB−Brによる誘導体化を行う方法の一例を以下に示す。炭素数の異なる飽和脂肪酸に、5μlのPFB−Br、10μlトリエチルアミン、50μlアセトニトリルを混合し、80℃で30分加熱する。その後、0.5ml,0.1mol/lのHClで洗浄し、1.5mlのヘキサンで抽出する。炭素数nの脂肪酸は、式(1)のように誘導体化される
CH3(CH2)n−2−CH2−COOH→CH3(CH2)n−2−COO−CH2−C6F5 式(1)
An example of a method for derivatization with PFB-Br is shown below. 5 μl PFB-Br, 10 μl triethylamine, and 50 μl acetonitrile are mixed with saturated fatty acids having different carbon numbers, and heated at 80 ° C. for 30 minutes. Thereafter, it is washed with 0.5 ml of 0.1 mol / l HCl and extracted with 1.5 ml of hexane. The fatty acid having n carbon atoms is CH 3 (CH 2 ) n-2- CH 2 —COOH → CH 3 (CH 2 ) n-2- COO—CH 2 —C 6 which is derivatized as in the formula (1). Formula 5 (1)
以上の方法で、炭素数の異なる飽和脂肪酸をPFB−Br誘導体化し、PFB−Br化した炭素数の異なる飽和脂肪酸の混合物を「ECD用基準物質」として用いる。たとえば、炭素数4〜10の飽和脂肪酸をそれぞれ誘導体化によりECD検出器で検出可能とし、これらの混合物を「ECD用基準物質」として用いる。本実施例においては、PFB−Brにより誘導体化を行ったが、誘導体化の方法および試薬は、この方法に限定されるものではなく、ECD検出器で検出するための周知の方法を用いればよい。 By the above method, saturated fatty acids having different carbon numbers are PFB-Br derivatized, and a mixture of saturated fatty acids having different carbon numbers obtained by PFB-Br is used as the “reference substance for ECD”. For example, saturated fatty acids having 4 to 10 carbon atoms can be detected by an ECD detector by derivatization, and a mixture of these is used as “reference substance for ECD”. In this example, derivatization was performed with PFB-Br. However, the derivatization method and reagent are not limited to this method, and a known method for detection with an ECD detector may be used. .
ECD検出器を用いたガスクロマトグラフ分析において、上記した方法により得られた「ECD用基準物質」の測定を行い、炭素数ごとに、保持時間を求める(ステップ2)。各測定対象成分の標準物質についても、まったく同じ条件で測定し、それぞれの成分について保持時間を求める(ステップ3)。これら、「ECD用基準物質」と「各測定対象成分」の保持時間をもとに、各測定対象成分について、「ECD用基準物質」を基準物質とした「ECD用保持指標」を求める(ステップ4)。
このとき、重要なのは、ステップ2とステップ3はまったく同一の分析条件で行うことであり、たとえば、時間的に近接して測定したり、「ECD用基準物質」と「各測定対象成分」を混合して測定してもよい
In gas chromatographic analysis using an ECD detector, the “reference substance for ECD” obtained by the above method is measured, and the retention time is obtained for each carbon number (step 2). The standard substance of each measurement target component is also measured under exactly the same conditions, and the retention time is obtained for each component (step 3). Based on the retention times of “reference substance for ECD” and “components to be measured”, “retention index for ECD” with “reference substance for ECD” as a reference substance is obtained for each measurement target component (step Four).
At this time, it is important that Step 2 and Step 3 are performed under exactly the same analysis conditions. For example, measurement is performed close in time, or “ECD reference substance” and “each component to be measured” are mixed. May be measured
「ECD用保持指標」を求めるためには、非特許文献1に記載されるような、従来から用いられるn−アルカンを基準物質とした「n−アルカンの保持指標」の求め方に準じて、飽和脂肪酸の炭素数を、n−アルカンの炭素数(式2,3においてはz)に置き換えて求めればよい。この、「ECD用保持指標」は、「n−アルカンの保持指標」と同様、各物質に固有の値である。n−アルカンの保持指標は、例えば非特許文献1によれば、恒温分析の際には式(2)、昇温分析においては式(3)によって、定義されている。
上記したように、予め、測定対象成分のそれぞれの標準物質について「ECD用保持指標」を求めておく。この「ECD用保持指標」は、「n−アルカン」と「n−アルカンの保持指標」を保持時間の予測や同定に用いるのと同様に、「ECD用基準物質」と「ECD用保持指標」を利用することができる。 As described above, an “ECD retention index” is obtained in advance for each standard substance of the measurement target component. This "ECD retention index" is similar to the use of "n-alkane" and "n-alkane retention index" for the prediction and identification of retention time, as well as "ECD reference substance" and "ECD retention index". Can be used.
すなわち、測定したい実試料の分析を行う際には、分析条件を設定し、その条件において「ECD用基準物質」を測定し、「ECD用基準物質の保持時間」を求める。この、実試料を測定しようとする条件における「ECD用基準物質の保持時間」と、予め測定してある測定対象成分の「ECD用保持指標」から、実試料を測定しようとする条件における「測定対象成分の保持時間」を予測することができる。この予測された「測定対象成分の保持時間」と実試料の測定により検出された物質の保持時間を比較することにより、同定を行うことができる。 That is, when analyzing an actual sample to be measured, analysis conditions are set, “ECD reference material” is measured under the conditions, and “retention time of ECD reference material” is obtained. From this “retention time of the reference substance for ECD” under the condition for measuring the actual sample and “retention index for ECD” of the measurement target component measured in advance, “measurement under the condition for measuring the actual sample” The “retention time of the target component” can be predicted. The identification can be performed by comparing the predicted “retention time of the component to be measured” with the retention time of the substance detected by the measurement of the actual sample.
もしくは、実試料の分析条件において、「ECD用基準物質」を測定し、「ECD用基準物質の保持時間」を求める。その後、分析条件はそのままで「実試料」についても測定を行い、保持時間を求める。ここで重要なことは、「ECD用基準物質」と「実試料」の測定をまったく同一の条件で行うことであり、例えば、「ECD用基準物質」と「実試料」を混合して、一度に測定を行ってもよい。このとき得られた「ECD用基準物質」と「実試料」の保持時間から、実試料の「ECD用保持指標」を求める。この、実試料の「ECD用保持指標」と、予め測定してある、測定対象成分の「ECD用保持指標」と比較して、これらが一致するか否かにより、同定を行うことができる。 Alternatively, “ECD reference substance” is measured under the analysis conditions of the actual sample, and “retention time of ECD reference substance” is obtained. Thereafter, the “real sample” is also measured while maintaining the analysis conditions, and the retention time is obtained. What is important here is that “ECD reference material” and “actual sample” are measured under exactly the same conditions. For example, “ECD reference material” and “actual sample” are mixed and Measurement may be performed. From the retention time of the “reference substance for ECD” and the “real sample” obtained at this time, the “retention index for ECD” of the real sample is obtained. This “ECD retention index” of the actual sample can be compared with the “ECD retention index” of the measurement target component, which has been measured in advance, and identification can be performed based on whether or not they match.
以上のように、本発明によれば、「ECD用保持指標」を利用して「ECD用基準物質」の測定を行うだけで、各測定対象成分の標準物質の測定を行わなくても、物質の同定を行うことができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to measure the “reference substance for ECD” by using the “retention index for ECD” and to measure the substance without measuring the standard substance of each measurement target component. Can be identified.
また、予め各測定対象成分について、「ECD用保持指標」を求め、物質名と「ECD用保持指標」を関連付けて、データベースとしてもよい。 In addition, “ECD retention index” may be obtained in advance for each measurement target component, and the substance name and “ECD retention index” may be associated to form a database.
なお、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。
例えば、TFA(トリフルオロアシル)、PFP(ペンタフルオロプロピオニル)、HFB(ヘプタフルオロブチリル)などにより誘導体化を行って、「ECD用基準物質」としてもよい。
The above-described embodiments are merely examples of the present invention, and it is apparent that appropriate changes and modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, derivatization may be performed with TFA (trifluoroacyl), PFP (pentafluoropropionyl), HFB (heptafluorobutyryl), or the like, and the “reference substance for ECD” may be used.
Claims (2)
炭素数の異なる脂肪酸をECD検出器で検出することができるECD用基準物質に誘導体化する工程と、
ECD用基準物質と1乃至複数の標準物質とを同一の条件で分析し、それぞれの保持時間を求める工程と、
前記それぞれの保持時間を用いて各標準物質のECD用保持指標を求める工程と、を備えることを特徴とするガスクロマトグラフ分析方法 In a gas chromatograph analysis method using an ECD detector,
Derivatizing fatty acids having different carbon numbers into a reference material for ECD that can be detected by an ECD detector;
Analyzing a reference substance for ECD and one or more reference substances under the same conditions, and obtaining respective retention times;
And a step of obtaining a retention index for ECD of each standard substance using the respective retention times, and a gas chromatograph analysis method comprising:
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