棒状薄层色谱仪TLC/FID在石油炼化及脂类分析中应用

棒状薄层色谱/氢火焰离子化检测器简称 TLC/FID，它是将薄层色谱分离 ( TLC) 技术与氢火焰离子化检测器 ( FID) 技术结合起来的一种组成分析仪器。TLC/FID 技术源于 1976 年英国的 Padley 发明的棒状薄层色谱/氢火焰扫描法, 随后日本的雅特隆公司生产了 TH-10 型棒状薄层色谱扫描仪。它取代了传统的吸附柱色谱法, 使组成分析实现了微量化、快速化、仪器化。它用表面涂有硅胶的石英棒代替了长的玻璃吸附柱进行分离, 用氢火焰离子化检测器代替了高效液相色谱( HPLC) 的紫外、示差折光检测器进行检测, 既克服了气相色谱 ( GC) 不能分离难挥发组分的缺点, 又解决了gao效液相色谱 ( HPLC) 定量困难的问题。

TLC/FID 的工作原理

将稀释过的样品试液点在专用的色谱棒上, 经合适溶剂展开使样品在色谱棒上得到有效分离。展开剂除去后将此色谱棒通过适当的机械传动装置, 水平地穿过检测氢火焰的中心, 使化合物燃烧裂解, 形成离子碎片和自由电子, 再由电极收集它们并产生与化合物量成正比的电流信号而测出各物质的含量。

TLC/FID 的应用

1. TLC/FID 在石油化工等领域的应用

20 世纪 80 年代, 国内外陆续将 TLC/FID 应用到石油烃组成分析中。国外首先将其应用于石油工业, 分析重油的烃族组成, 为工艺选择适宜的原料配比、调整工艺条件、提高装置的处理能力和产品产率提供必图 1 棒状薄层色谱/氢火焰离子检测器工作示意图棒状薄层色谱/氢火焰离子化检测器( TLC/FID) 在脂质分析中的应用
【关键词】棒状薄层色谱/ 氢火焰离子化检测器 ( TLC/ FID) ; 脂质; 脂肪酸; 甘三酯; 简单脂质;要的依据。国内有许多石油科技工作者尝试使用 TLC/FID 对重油烃类组分进行了分析, 因为这种色谱分析方法发展较晚, 对它的各方面影响因素还不是太明确,国内已发表多篇论文对使用 TLC/FID 分析重油烃类组分时的影响因素, 如氢气流量、空气流量、扫描速度、色谱棒活性、环境温度、环境湿度、点样量、峰面积损 失 、 相 对 校 正 因 子 等 方 面 做 了 比 较 详 尽 的 探 讨 。

TLC/FID 在石油化工领域已有广泛的应用。TLC/FID 作为一种分离分析手段, 也广泛应用于糖类、有机高分子、医药、农学等领域。
2. TLC/FID 在脂质分析领域的应用

油脂是复杂的混合物包括甘三酯、脂肪酸、甘二酯、甘一酯、蜡、甾醇、维生素和复杂脂质等。通过改变展开剂, 应用薄层色谱 ( TLC) 均可以对其较好地分离。在日常分析中, TLC 的应用Z为普遍, 但由于其难于定量, 只能作为定量分析的一种辅助手段, 从而限制了它的进一步使用。TLC 和 FID 的结合, 使混合物不需要复杂的预处理就可以直接进行定量分析,克服了 TLC 难于定量的难题, 把它的普及应用向前推进了一大步。

现有检测油脂酸值的方法, 如中华人民共和国国家标准、AOCS IUPAC 等标准检测方法, 使用的都是酸碱滴定法。它们所测定的是油脂中的游离酸含量, 如果油脂中含有较多酸性物质 ( 如磷脂) , 使游离脂肪酸的测定值升高。对这类油脂使用 TLC/FID 可测定出油脂中真实游离脂肪酸含量。而且根据碳链长度和不饱和度的不同, 利用 TLC/FID 可以对不同种类的脂肪酸进行分析;Ag NO3处理的色谱棒, 还能分析脂肪酸的同分异构体。这种分析方法不仅能分析脂肪酸单体, 还能对脂肪酸的聚合物进行分析, 且积分响应值与准确含量具有很好的线性相关性; 测定结果与经典的气相分析结果吻合较好。它相比于气相色谱, 分析速度快, 省去了对样品的复杂的前处理工序 。

酯交换是常用的油脂改性技术, 如何检测酯交换反应是否发生以及酯交换进行的程度一直是油脂领域的研究热点。经典分析方法是应用薄层色谱 ( TLC) 对反应物进行分离, 然后用气相色谱分析各部分的脂肪酸组成和相对含量, 进而判断反应情况。但这种检测方法需要对反应物进行复杂的处理, 结果准确但繁琐费时。Freedman 等人在分析植物油酯交换的产物组成时, 利用 TLC/FID 成功地分离出甲酯、甘三酯、甘二酯、甘一酯组分, 并对这些成分进行定量, 测定结果与气相色谱测定结果相比, 主要成分相对平均偏差小于 2%。甘油解生产重要的食品乳化剂———甘一酯时,常用气象色谱检测生产过程中的组分变化, 需要对样品进行复杂的前处理, 工作量大而且不能及时测得组分变化。Gerald 等人将 TLC/FID 应用于酶催化甘油解甘三酯生产甘一酯的研究, 详细地探讨了反应体系中甘三酯、1,3- 甘二酯、1,2- 甘二酯、甘一酯和游离脂肪酸随反应时间的变化。TLC/FID 还可方便的应用于酶催
化合成甘三酯的选择性研究, 考察各种因素对合成的影响。研究表明, TLC/FID 可以作为酯交换过程监测的简单有效的控制手段。

TLC/FID 在复杂脂质的分析中也有很广泛的应用。在高温煎炸过程中, 油脂容易发生氧化和聚合反应,产生一些对人体有害的物质。应用 TLC/FID 可以对油脂中氧化、聚合甘三酯含量进行分离分析, 与其他分析方法结合可以方便地研究深度煎炸油脂及煎炸食品对人体的代谢影响。复杂脂质的劣变是导致肉制品产生异味的原因之一, 在检测这些物质的变化对肉制品品质的影响时, 不能破坏它的结构组成, 这限制了其他检测手段的应用。TLC/FID 能实现中性脂质与极性脂质 ( 主要是磷脂) 的较好分离, 并能对极性脂质的组成进行分离分析, 分析结果重现性好; 样品含量与峰面积线性相关良好。研究表明 TLC/FID 可以作为分析复杂脂质的有效手段进行使用。

LC/FID 在油脂化工方面也有广泛的应用, 它可用来分析低聚聚氧乙烯型非离子表面活性剂, 其分析结果与气相色谱、高效液相色谱测定结果吻合极好, 并且操作简便、分析速度快。用它还可以分离分析多聚蔗糖酯及多聚蔗糖酯和甘三酯的混合物, 检测结果和高效液相反相色谱、高效排阻色谱 ( HPSEC) 测定结果相一致。

作为一种成熟的分离分析仪器, 灵敏度、重现性等影响因素值得探讨。很多研究者详细地探讨了溶剂、点样量、干燥条件、扫描速度、色谱柱的环境湿度、氢气流速、展开剂极性等对脂质成分分离分析的影响,从而使这一分析技术逐渐成熟并成功应用于脂质分析领域。TLC/FID 作为一种先进定性定量分析手段具有很高的灵敏度, 它与气相色谱、反相高效液相色谱、高效排阻色谱 ( HPSEC) 和柱色谱的测定结果有很好的一致性。

3 结论

薄层色谱棒状薄层色谱/氢火焰离子化检测器 ( TLC/FID) 是一种高效的分离分析检测仪器, 良好的分离和准确定量功能使它成为一种非常有效的分析手段。相比于其他分析方法, 它具有如下特点:

( 1) 分离效果好, 分析精度高, 分离效果与薄层色谱基本一致; 分析精度与经典气相色谱分析吻合好。

( 2) 直接采用面积归一法, 简化了计算程序。

( 3) 采用微量试样, 便可快速简便地进行脂质成分分析。

( 4) 节省大量时间。TLC/FID 法分析一个样品大约需要 40min, 相对于其他分析方法可节约大量时间; 并且多个样品能同时分析, 一次Z多可分析 10 个样品。

( 5) 对试样前处理简单。相比于气相色谱, TLC/FID 省去了对样品进行衍生化的复杂处理, 只需要把微量试样溶液点在色谱棒上展开后即可检测。当然对于该方法的分析数据仅仅是面积归一化的结果, 要想得到真实的质量百分比则需要进行多个标样的 TLC/FID 分析, 并进行响应因子的测定而达到定量目的。