离子色谱在食品和农残分析中的应用

摘 要:离子色谱已经成为无机阴离子和部分有机离子的最主要的分析方法，应用的范围也从常规无机阴、阳离子分析发展到对更复杂的有机化合物，并在食品、医药、生化、农业等领域得到广泛应用。本文着重介绍目前最新的离子色谱发展技术及其在最近在对食品、农药等方面进行分析应用的情况。 2.1 食品添加剂 2.1.1防腐剂: 采用离子色谱抑制电导检测分离苯甲酸和山梨酸，分离柱为两根Dionex HPLC-AG保护柱，1.5mmol/L Na2CO3为淋洗液，分离快速准确[12]。例如较常见的防腐剂苯甲酸以及尼泊金系列防腐剂，如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯的测定，采用AG9HC分离柱，1mmol/LNa2CO3和5mmol/L NaOH淋洗液，抑制电导检测和紫外检测串联，紫外检测波长为254nm,分离效果和线性关系都较好[11]。 2.1.2酸味剂：食品中常见的酸味剂如柠檬酸、苹果酸、乳酸、琥珀酸等，离子交换色谱分离这一类有机酸通常采用IonPac® ICE-AS6阴离子分离柱，淋洗液为0.4 mmol/L七氟丁酸, 抑制电导检测器,可以得到以上酸的良好的分离，该方法可直接被应用于分析白酒、红酒、啤酒等中的各种有机酸和其它阴离子的分析[5,6,13]。 2.1.3食品中的甜味多为糖类或聚醇类物质，其测定方式与糖类相同，以食品中常用的甜味剂糖精的测定为例采用8.0mmol/L Na2CO3+5.0mmol/LNaOH为淋洗液，在阴离子交换分离柱AS-4上分离，抑制电导检测，常规阴离子不干扰其测定，对饮料样品可直接进样分析[14，15]。 2.2 糖类分析 由于糖在碱性条件下阴离子化，对在恒电位下的金电极或铂电极的安培检测会产生响应值，因此可采用高灵敏度和选择性的脉冲安培检测器与离子色谱联用对糖类进行分析。朱岩在分析葡萄糖，果糖，蔗糖等过程中[16]，采用NaOH作淋洗液，在AG6+AS6阴离子分离柱上分离糖类，金电极脉冲安培检测器检测，分析效果较好；使用NaOH作淋洗液，在糖柱Carbopac PA1上分离各种聚合糖醇，脉冲安培检测[17，18]，该方法相对于分析聚醇常使用的GC+衍生来说，分析时间短，回收率高。 与HPLC相比较采用脉冲安培检测离子色谱法测定糖类有许多优越性。就检测器而言，通常HPLC采用光学检测器，然而糖类光学特征差，因此采用HPLC糖类往往采用示差拆光检测，分析灵敏度和选择性比较低，无法完全满足痕量的生化分析的要求；采用脉冲安培检测，提高了分析的灵敏度和选择性，对痕量生化样品及基体复杂的样品分析具有优势。如用梯度淋洗，金电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，脉冲安培检测分析二糖、三糖等[19]，不仅分析时间缩短，由于安培检测灵敏度高，分析的检测限可低到几十个ng/L。对于分析成分更复杂的糖类化合物如不同聚合度的麦芽糖、果糖等多糖时，常用NaOH与醋酸钠进行梯度淋洗，其中醋酸钠在淋洗过程中主要起推进作用，且对淋洗液的pH值不会产生影响。 2.3 氨基酸分析 目前氨基酸分析较常用的方法是高效液相色谱分离和柱前或柱后衍生紫外[20]或荧光检测[21]，这种方法已非常成熟。然而衍生反应的存在，总会影响测定的灵敏度和准确性。由于氨基酸是一种酸碱两性化合物，因此即可采用阳离子交换，又可采用阴离子交换分离氨基酸。虽然采用离子交换色谱间接电导检测法可以测定氨基酸[22]，该法采用对检测器是活性的流动相，测定两性的氨基酸，但实际测定过程有一定局限性。在强酸性或强碱性条件下，几乎所有氨基酸都能在铂电极或金电极上产生响应，而这现象产生的原因是金属电极表面生成的氧化物对氨基酸氧化起催化作用[23]。根据氨基酸的这两种特性，结合离子交换色谱与安培检测可实现氨基酸的直接分离检测。 阳离子交换分离氨基酸，一般采用较强酸高氯酸作淋洗液，梯度洗脱，铂电极为工作电极，参比电极为氢离子选择电极。然而该方法存在一定的局限性，如对于强酸性氨基酸在阳离子交换柱上保留很弱，分辨率很差；并且有部分氨基酸如酪氨酸、苯丙氨酸等在酸性条件下不稳定，因此氨基酸多采用阴离子交换法分离[7，24，25，26，27]，在此条件下几乎所有氨基酸都处于阴离子状态。由于不同氨基酸结构差异很大，同时分离20种常见氨基酸，一个固定浓度的淋洗液条件是不可能完成的，必须采用梯度淋洗。阴离子交换分离氨基酸，目前常采用较复杂的氢氧化钠/醋酸钠梯度淋洗，金电极为工作电极，pH电极为参比电极，积分脉冲安培检测[28]，能同时测定17种α-氨基酸及部分糖类及糖胺，大部分氨基酸的检测限可达到fmol范围。 2.4 农药测定 大多数农药结构复杂、品种繁多，虽然大多数可用HPLC或者GC分析。然而对部分不具光学吸收且能够离子化的化合物而言，离子色谱是较好的选择。 草苷膦是一种除草剂，在农业生产上有广泛的用途。但它在环境中不易降解，并且易溶于水，对环境造成污染。由于草苷瞵对光弱吸收，采用HPLC分离需要进行衍生或低波长紫外吸收，致使测定耗时，灵敏度不高。而草苷膦在水中有较大的电离，采用离子色谱抑制电导检测，分析柱为AS4SC，9mmol/LNa2CO3和4mmo/LNaOH为淋洗液，流速为1.5ml/min，在此条件下常规阴离子对分离无干扰，该方法可直接用于环境水样中痕量草苷膦的测定[29]。对于其它除草剂如三嗪类除草剂莠去津、扑草净、扑灭通等选择性内吸传导型除草剂。这些除草剂的使用有用量、温度等条件的限制，因此对它们必须准确的定量以控制其使用量。 三嗪类除草剂作为一种阳离子形态有机化合物可以用阳离子交换柱分离，在紫外波长为230nm处检测。采用CG-12阳离子交换分离柱紫外检测，淋洗条件为0.2mol/L H2SO4+25/100(v/v) CH3CN,得到较好的分离[30]。 对氯苯氧乙酸是一种常见的农药，由于其含有羧酸结构，因而可采用阴离子交换色谱分离-抑制电导检测[31]，分离柱为Ionpac AG3SC+AS4SC，流动相为0.8 mmol/L Na2CO3 +0.5 mmol/L NaOH，抑制电导检测器。可将其与常规阴离子很好的分离，可用于对对氯苯氧乙酸和工业级产品的测定。 各种氯代乙酸，由于可在水中离解，其分析可采用的离子色谱交换法，如使用Ionpac AG9HC+AS9HC（2mm）阴离子色谱柱，15 mmol/L Na2CO3，5 mmol/L NaOH流动相，抑制电导检测器分离.乙酸、一氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸，分析效果较好[32]。 吲哚乙酸和吲哚丁酸均为植物生长调节剂，对吲哚乙酸和吲哚丁酸的测定除了在荧光检测中所提到的方法外[8]，还可以采用离子色谱法-抑制电导检测法[33]，该方法采用的色谱柱为Ionpac AG3SC+AS4SC，流动相为3 mmol/L Na2CO3 +3 mmol/L NaOH，抑制电导检测器检测。 2.5 其它化合物分析 对毒物的测定也有广泛的应用。Jaime等采用离子交换色谱柱后电化学氧化荧光检测+MS对海产品中常见的PSP毒素进行测定，分析结果准确可靠，该方法被应用于测定浮游植物和监控海产品中PSP的含量[34]。还有一些常见的毒物如苯酚等一些酚类物质的分离，采用离子色谱法也能获得良好的分离效果[35]。 注：本文原文刊载在《现代科学仪器》2003年第一期上，您可以从www.dionex.com.cn的《技术资料》网页浏览下载全文。