说明：本文是关于珀金埃尔默、安捷伦、Restek和Schauenburg Analytics的气相专家们对于气相色谱/气相色谱-质谱 (GC/GC-MS) 最近主要趋势和发展的简评：
GC或GC-MS出现了哪些趋势?
GC或GC-MS的未来在哪里？
发展最快的GC或GC-MS应用领域是什么？
阻碍GC或GC-MS发展的障碍有哪些？
2021/2022 年关于GC或GC-MS的最大的成就或新闻是什么？
一、您认为GC或GC-MS出现了哪些趋势?
珀金埃尔默专家
目前，实验室气相色谱（GC）和气质联用（GC-MS）的主要趋势可以在工业 4.0 时代的特征中找到，其中包括由数据和机器学习推动的数字化、智能化和自动化技术。
在新冠病毒大流行前的时期，人们对智能化和自动化技术的益处很感兴趣。然而，由于需要在新冠大流行期间保护人员并保持科学研究和商业运营的正常运转，社交距离、在家工作（WFH）、混合工作班次和劳动力短缺的新常态极大地加速了数字化技术的采用和实施。
对于实验室而言，整合新的维持运营效率的方法变得非常重要。GC工作流的远程化和联通化趋势将会持久发展。
从环境和运营的角度来看，可持续性是另一个备受关注的话题。例如，鉴于供应链依赖、中断和全球性事件带来的成本上升，氦气的使用正在转向成本更低、更环保的替代品。
作为一个案例，氢气发生器的使用完美诠释了技术是如何应对可持续性需求和市场变化的。无需对付笨重的气体钢瓶，无需装运，您永远有用不完的气体，并且由水生成的载气有助于快速、安全地进行色谱分析。
安捷伦专家
一个新兴的趋势是关注可持续性和努力提高实验室运营效率。从产品诞生到报废及后续处理，这些环节的可持续性都在仪器的设计和制造过程中被给予考虑。厂家会对包括材料的选择、制造工艺和运输在内的每一个方面进行评估。现在，许多仪器都有环境影响评分，以帮助企业在可持续性方面做出明智的决策。
另一个趋势是对替代载气的浓厚兴趣，特别是由于氦气成本的增加和短缺而从氦气转向氢气。
色谱系统的一些功能也有助于实现实验室的可持续发展目标，例如，载气节省和直接柱上加热炉可以帮助减少气体和电力的使用。
在进样和样品制备领域，趋势是自动化程度更高，这里常被使用的技术包括顶空、吹扫捕集和热解吸等。热裂解技术拓展了气相色谱的应用范围，开辟了新的应用领域。
快速气相色谱技术所提供的全面样品表征能力正在推动更多基于类别的分析。
针对环境应用、二恶英和遗传毒性杂质的新法规正在推动GC-MS应用的新浪潮。
Restek专家
在家里放松的时候，我喜欢看像《Medical Detectives》这类关于法医的老电视剧。每当案件被侦破，新技术“气相色谱”常常会因其所发挥的重要作用被赞扬，这令我有些惊讶。
四十年后，一些人认为这项技术已经成熟，并指出过去几年里，在GC的柱温箱内设置光源是最近的创新。
科学家和技术人员每天都在使用气相色谱来应对他们面临的挑战。对于色谱系统制造商来说，色谱柱仍然是核心部件。
就色谱本身而言，技术性的门槛可能正在降低；但是，测试和样品量所带来的复杂性却在增加。气相色谱法已成为主力，关注焦点是这一分析过程的稳健性。无论是仪器还是耗材，都被期待能够7天24小时全天候运行。
在高通量常规实验室、生产设施、手套箱、远洋研究船和太空中，你都可以看到气相仪器的身影。欧洲空间局于2004年3月2日发射了罗塞塔号彗星探测器，其释放的“菲莱”着陆器上也搭载了气相色谱柱，以帮助对彗星表面进行采样分析。
有一个明显的趋势是更快的分析过程和小型化。气相色谱与离子迁移谱等更新、更小的检测器相结合，使“手持式”系统进行食品安全或环境保护等领域的复杂应用看起来成为可能。
无论是旧或是新的色谱方法，都利用了仪器灵敏度及数据采集速度的快速提高。例如，低压气相色谱（LPGC）通过降低真空中化合物的洗脱温度来缩短运行时间——这项技术已经存在多年，但现在又被重新挖掘出来。
另一方面，流场热梯度气相色谱（FF-TG-GC）等新技术可以精确控制温度和热梯度，从而导致更窄的峰宽和更快的运行时间。
大数据处理能力将为全二维气相色谱（GC×GC）等更复杂的系统提供另一个进入常规分析领域的机会。
Schauenburg Analytics专家
尽管GC仍然广泛用于非常常见的应用领域，但有趣的是，它的使用也越来越多地补充了其他技术无法单独解决的具有挑战性的应用问题所需的信息。
我指的是正在逐渐引人关注的挥发性全氟烷基化合物和多氟烷基化合物（PFAS），在这个领域，采用热解吸进样的GC-MS与液相色谱（LC）/LC-MS一起使用，因为前者具有研究挥发性物质的能力，否则它们就会被遗漏。还有，GC-MS也能与光谱技术一起用于水、空气和材料中微塑料的定量测定。
二、GC或GC-MS的未来在哪里？
珀金埃尔默专家
GC和GC-MS的未来在于实施工业4.0的蓝图，具体可从以下几个方面观察：
1, 实验室如何通过连接和允许远程工作实现数字化；
2, 如何将自动化集成到重复性任务中，使实验室工作人员能够更加专注于数据分析和有见地的行动；
3, 在数字设备普及的推动下，思考实验室工作人员新的“数字技能“，如何以GC、GC-MS和色谱数据系统（CDS）来降低新技术的培训和采用成本。
安捷伦专家
最近推出的智能和互联智能仪器为未来铺平了道路。由于具备了功能强大的微处理器，GC和GC-MS系统将可以拥有更先进的算法和功能以把实验员从日常任务中解放出来、简化诊断和故障排除，以及通过人工智能（AI）和机器学习来对数据进行自动审查的软件系统，总之，仪器功能持续增强。
通过移动、远程、在线或近线技术的应用，尤其是微型气相色谱仪，分析工作离采样地点越来越近。例如，随着替代燃料研究得到越来越多的资助，反应气体监测也在不断发展。
仪器变得越来越具有自我意识，可以在后台执行分析，并提醒用户需要注意的异常情况。
Restek专家
随着质谱仪和其他检测器的小型化，化学品的快速现场筛查在不断进步中。例如，离子阱质谱（IT-MS）系统的测量直径仅为1毫米左右。有些便携式GC-MS系统配备低热容（LTM）色谱柱，重量仅为15公斤，但所得数据不逊于台式系统。
利用化学传感器技术在芯片上集成多个检测器，并将定制聚合物涂覆在传感器平台上，以针对具有不同极性/溶解度的化合物，从而可以从大气中对它们进行实时分析。
Schauenburg Analytics专家
它们拥有光明的前景。大多数常见的新兴污染物都是非常易挥发的物质，对于它们，GC和GC-MS是理想的选择。
此外，采样技术、进样系统和MS检测方面的技术进步意味着整个工作流可以小型化，从而减少样品和溶剂的浪费，不再使用不可再生的氦气作为载气，并使GC和GC-MS更加环保。
三、您认为发展最快的GC或GC-MS应用领域是什么？
珀金埃尔默专家
GC和GC-MS在成长行业中的应用正在扩大，特别是电池和再生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。采用完善的方法，稍作修改，以适应这些新型样品的需要，这将是一件有趣的事情。
安捷伦专家
人们将注意力转向可再生燃料，并且越来越需要扩大针对碳氢化合物成分的测试能力，以更好地了解这些分子。随着低碳足迹非低温流量调制技术的普及，GC×GC作为一种潜在的一体化燃料成分分析仪正受到越来越多的关注。
虽然传统的燃料产品质量主要侧重于物理性质和基于外在性能的测试，但可再生分子的燃料混合成分的身份从一开始就需要通过组成来认定。合成石蜡煤油（SPK）就是可再生燃料的一个例子，目前需要通过预分馏和GC-MS对分子类别进行“每批次”分析。
GC×GC无需繁琐的样品制备即可提供相同的分析保真度，而且最初的GC×GC一致性测试方法针对的就是SPK燃料。这为GC×GC有可能将现有的常规燃料成分测试（目前由高效液相色谱（HPLC）、超临界流体色谱（SFC）、GC和GC-MS等承担）合并到一个平台中奠定了基础。
Restek专家
在北美，大麻检测已从农药扩展到对萜烯的表征中。
通过指纹识别和数据处理进行食品欺诈检测和食品质量控制是一个新兴的话题。
亚硝胺作为药物中的杂质已成为全球焦点，但它们也存在于环境、食品、饮料、化妆品和香烟烟雾中。这些化合物是强致癌物，已引起世界范围的关注。
持久性有机污染物（POPs），其他有名的简称还包括：持久迁移性有机化合物（PMOC）；持久性、迁移性、毒性（PMT），与它们相关的研究和未来监管将继续得到关注和资金支持。这些化合物包括传统化合物以及新出现的引人关注的化合物。
此外，将一些单一方法组合成所谓的多-多方法的趋势也很明显。这些筛查方法是不同组成单元类别的组合。此类方法对分离柱选择性的调谐提出了很高的要求。
非目标筛查是另一种依赖于最新大数据处理能力的方法学方法，并将在诸如环境或食品分析等让人兴趣各异的领域变得更加流行。
Schauenburg Analytics专家
我想说的是，每一个对人类健康有影响的应用领域在未来几年都将快速增长。从寻找新兴污染物的环境应用到食品质量/食品掺假，一直到监测我们的呼吸气体——GC-MS是疾病早期诊断的可选技术之一。
这些应用在10到15年前多数还不存在，或者在灵敏度和通量要求方面对GC-MS来说没那么具有挑战性。而现在每个结果都必须及时提供，这倒是为突出GC-MS稳定性的优点提供了另一个机会。
四、阻碍GC或GC-MS发展的障碍有哪些？
珀金埃尔默专家
当我们开发新的GC平台时，我不会关注障碍，而是更多地提到机会。实验室比以往任何时候都更加注重易用性和预定义的工作流，以最大限度地缩短获取数据的时间并能够轻松采用新的应用方法。
挑战在于能够提供一种用户体验，这种体验类似于每天当我们在与移动设备、计算机和汽车进行交互时所期待的那种体验。GC技术的商品化需要考虑直观性、交互式/更新图形、快速数据访问和轻松协作，使体验和数据成为焦点，而不是在幕后工作的实际仪器和技术。
安捷伦专家
GC/GC-MS系统服务于广泛的市场和应用领域，通常具有较长时间跨度的历史数据和工作流。修改现有方法或工作流需要令人信服的商业理由。例如，氦气反复出现短缺和成本的增加正在推动向基于氢气的方法的转变。
由于新法规或更严格的关于产品的质量保证/质量控制（QA/QC）的要求，GC和GC-MS用户也面临着不断增加的测试需求。串联质谱（MS/MS）或 GC×GC被更广泛地使用，再加上更先进的软件处理功能，这些都有助于简化整个工作流并提供可操作的结果。
Restek专家
气相色谱依赖载气。多年来，氦气已被证明是特别合适的，这既是因为它在色谱系统中的惰性，也因为它在质谱检测器电离源中所表现出的特性。
我们时常会被提醒，氦气并非总是无限量供应。因此，一些分析方法不得不改用其他载气，例如氮气或氢气，尤其是当结果信息必须不间断地输出时。
如今，这样的转换可以借助计算机程序，但它们并非没有风险。
分析行业里的所谓“大市场”，即制药行业，由于其朝着大生物分子方向发展的趋势，使得仪器供应商更有可能投资于液相色谱领域，因此，气相色谱领域的创新可能不会进展得那么快。
Schauenburg Analytics专家
没有，真的。我认为GC-MS始终需要得到更广泛的采用，这是开发更小、更智能、更集成的GC-MS解决方案的绝佳机会。
五、2021/2022 年关于GC或GC-MS的最大的成就或新闻是什么？
珀金埃尔默专家
2021年最相关的消息是强劲市场需求的回归。尽管新冠大流行仍在冲击某些市场领域，但我们已经看到气相市场几乎在每个细分领域都回到了2019年的水平。随之而来的，我们看到了需求的深刻变化，大量的注意力聚焦在远程功能和促进跨团队协作的技术上。
安捷伦专家
一种新的GC-MS离子源的出现，使得在 GC-MS 应用中可以更广泛地使用氢气作为载气。正如我之前提到的，我们看到越来越多的用户采用氢气作为载气。
由于氢气不具有与氦相同的惰性特性，这可能会带来挑战，特别是在GC-MS离子源的高能环境中。这种新的离子源极大减少了敏感分析物与氢气载气之间潜在的反应。
一项重大成就是智能连接技术的持续发展。基于色谱数据的新智能仪器功能可实现更高级的诊断、趋势分析和故障排除。远程接口为实验室用户提供了更大的灵活性，从而减少了计划外的宕机时间，并提高了操作效率。
Restek专家
FF-TG-GC和LPGC的扩展显著提高了样品通量，并且可以利用质谱仪技术的最新进展，像台式飞行时间质谱，轨道离子阱等。
Schauenburg Analytics专家
热解吸仪系统经过独立认证，可使用氢气作为载气，同时仍保持与氦气和氮气等传统载气的兼容性，这是一项重要的技术进步。与使用氦气相比，这些可以将生产率提高多达40-50%。
说明：本文译自The Column, Vol18, Issue8, August 2022.
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