气相色谱法，简称GC，是利用气体作为流动相的一种色层分离分析方法。具有效能高、灵敏度高、选择性强、分析速度快、应用广泛以及操作简便等特点。适用于易挥发有机化合物的定性及定量的分析。对于非挥发性的液体和固体物质，可通过高温裂解，气化后进行分析。是现代实验室使用频率较高的用于分析检测的色谱方法。故如何快速地建立一个合理有效的气相色谱方法，已成为所有分析人所需的技能之一。

想要快速的建立一个合理有效的气相色谱方法，主要包括以下几个步骤：

①掌握气相色谱仪的基本结构

②收集了解待测物信息样品并选择合适的溶剂

③进样方式的选择

④气相色谱柱的选择

⑤进样量及程序升温的设置

首先，让我们来了解一下气相色谱仪的基本结构。气相色谱仪主要包括：气路系统、进样器、色谱柱、检测器及数据处理系统五个部分。如下图所示。

其次，我们需收集待测物的信息。主要通过主成分及杂质的化学结构和CAS号检索相关的物理化学信息，主要包括：样品性状（固体或者液体）、溶解性如何（能溶解于水、有机溶剂或是混合溶剂）、样品稳定性如何（包括常温和高温）、极性强弱、沸点的高低和范围以及酸碱性等。这些都是建立检测该物质的气相检测分析方法前需要了解的样品关键信息。而这些信息中样品制备所需溶剂尤为重要。水溶性样品优先选择水，水溶性不好可选择DMSO、DMF、NMP、DMAC或者混合溶剂，同时应考虑样品和待测杂质与溶剂是否发生反应，进样的热稳定性。一般溶剂应该具有较低的沸点，从而使其与样品分离更加容易。如待测物质普遍沸点较低，则可选择沸点高的溶剂，避免出现色谱峰互相干扰。毛细管色谱柱分析时，样品浓度不宜太高，否则会造成柱超载，通常样品浓度为mg/ml或者更低。举例说明如下：

再次，需选择正确的气相进样方式。气相的进样方式主要有液体直接进样和顶空进样两种。同一种进样方式又可分为不同的进样类型，如下表所示：

分流与不分流进样模式进样示意图

1、顶空进样

顶空进样具有样品洁净（混合样品或溶剂的气化空气），无其他引入杂质峰的优点。缺点是操作较麻烦需要压顶空瓶盖，对压盖的密封性要求高，经常出现不同人员压盖不紧或盖挤歪导致进样失败，成本高。顶空加热时应考虑加热温度设置（通常在60-140℃），注意加热温度不能超过溶剂的沸点，否则易出现爆瓶等不良情况。例如选择水做溶剂，加热最高温度为90℃，应比溶剂沸点高10℃，定量环温度比加热温度高10℃，传输线比定量环高10℃。顶空平衡时间一般设置30-60min，也可设置20min或以下，一般设定时间为30min。一般沸点高的化合物平衡时间可以相对增长，沸点低可以缩短。

2、液体直接进样

液体直接进样，顾名思义，只能进液体样品，固体样品需溶解后进样。优点是对操作无太大要求，相对简便。但是液体直接进样因为样品在溶解过程中，受样品自身及溶剂的影响，气相色谱仪检测到的杂质峰较多，易干扰待测组分。如样品本身不易气化则容易污染衬管、色谱柱；如供试品浓度较高，进样针析出固体粘住针杆顶弯、针尖处溶剂积累导致污染、多次进样后衬管内壁、玻璃毛污染的情况。

顶空进样气相色谱图

液体直接进样气相色谱图

接下来，我们要选择合适的气相色谱柱。从色谱柱内径上选择。标准的气相色谱柱内径（ID）尺寸为0.2mm、0.25mm、0.32mm和0.53mm，内径为0.25mm是最常用的色谱柱内径尺寸，而0.53mm的色谱柱通常是应用于大体积进样的气相检测方法。通常内径越细的色谱柱，其塔板数就越高，柱效就越高，但同时样品承载容量越小，进样体积越少。在分析低含量组分时，对检测器灵敏度和进样口分流能力的要求越高。因此在选择内径的时候，首先考虑的是样品分析难点，是在于分离（分离度）还是检测（灵敏度）。对于分离困难的样品，首选较小口径的色谱柱；对于含量过低检测困难的样品，首选较大口径的色谱柱；从色谱柱极性上选择。一般非极性色谱柱，如HP-5柱，可应用于50%以上的分析。而极性或中等极性柱，如PEG柱，大概适用于25%的分析应用中。通常，我们会先选择非极性色谱柱，而极性色谱柱会选择性用于比较简单的样品（较少种类化合物组成的样品；气相色谱柱最常见长度为30米，膜厚度有0.25μm、0.5μm和1.0μm，此参数主要影响保留时间和样品负载能力两个指标。

最后，我们需要设置进样量及升温程序。

对于进样量，我们可根据样品浓度、色谱柱容量与检测其灵敏度来确定。样品浓度不超过mg/ml时，分流比为50:1时，毛细管色谱柱的进样量一般不超过2μL。如果达不到检测器灵敏度要求可以考虑加大进样量，但以不超载，气化后不超过衬管体积为限。例：

以水为溶剂时，根据公式可计算出样品相对应的进样量。

对于升温程序的设定，程序升温可分为线性程序升温和非线性程序升温，前者更普遍。线性程序升温，即随时间线性变化的升温方式，可分为一阶线性程序升温和N阶线性程序升温。对于每阶程序升温，都包含初温、程升速率、终温以及不同温度下的保持时间四个基本参数。气相色谱恒温分析中，对化学性质相似的同类型的化合物，保留时间和沸点呈对数关系，随着保留时间增加，峰宽迅速增加，导致先流出峰相互叠加，后流出峰又因峰展宽，使检测灵敏度下降，因此一般通过柱温程序升温来解决；对于组分沸点范围窄、化学性质类似的样品，如同系物，可选用一阶升温；样品组分沸点范围宽、性质差异大的，应选择N阶程序升温。N应根据化合物的多少、需要达到的分离效果、仪器的条件等各方面来选择。可根据分离效果和分析速度两方面，在每阶程序升温中，设置初温、程升速率和终温这三个基本参数优化来分离条件。

以上为主要考察及设定的参数，还有一些其他的相对固定简单且影响较小的参数，如进样口温度（一般150~230℃）、检测器温度（一般230~260℃）、分流比（通常为10:1，也可设置50/100:1，最低设5:1）、流速（0.5~5ml/min,主要根据色谱柱可承受压力来设定）等。在方法开发中，可能会遇到各种各样的问题，但希望所有的分析人都可熟练掌握气相色谱仪的使用，并快速地建立一个样品检测的气相色谱方法。