痕量单糖含量

前阵子作为项目，做了高纯硝酸当中的23种杂质元素含量，主要是验证同一方法中运行多种模式以及“碰撞聚焦”的实际效果。 实验结果表明，对于机器背景较高的元素如Na、Mg等以及受Ar基干扰较为严重的元素如K、Ca、Fe等，碰撞聚焦-冷等离子体模式下的“灵敏度/背景”要比单纯地使用“冷等离子体”模式来得更佳。 电感耦合等离子体质谱仪测试高纯硝酸中痕量超痕量元素杂质含量摘要： 采用超纯水稀释高纯硝酸的处理方法，直接测试了高纯硝酸当中的锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、砷、银、镉、钡、铅、铋等 23种元素的含量。实验结果表明，各元素 BEC 值在 0.2~40ng/L 之间，加标回收率在 80~120%，长期稳定性5%。 作为工业和实验室分析当中最为常用的硝酸，其重要作用毋庸置疑。对于光伏、半导体工业来说，这是常见的清洗、反应用酸。其中所含杂质的含量对于产品有着十分重要的影响——例如金属元素过高会导致器件被击穿、P\B 含量则决定着光伏电池的 P/N 型。另外，在ICP-MS 分析当中，由于仪器高灵敏度、样品中目标元素一般为痕量超痕量级别，故样品前处理中最常使用的硝酸也需要做一定程度的杂质管控。 本文参照光伏对于硝酸的标准——SEMI PV16-0611，以标准加入法、“一次进样运行四种模式”测试了高纯硝酸当中的 23 种元素。实验结果表明，对于硝酸中各杂质的背景等效浓度 BEC 值在 0.2~40ng/L 之间，加标回收率均在 80%~120%，2 小时的长期稳定性均在 5%以下。1、 材料与方法：1.1 材料与仪器： 质量分数为 68%的高纯硝酸，随带检测报告表明每种杂质元素含量均不超过1μ g/L；实验用水：Millipore-A20 所制得的超纯水，其电阻率≧18.2MΩ ·cm；ICP-MS2000B：带碰撞反应池和 2 路碰撞反应气，可分别通（He+H2）和（He+NH3），也可根据实际需求配置纯氦气或者其他纯碰撞/反应气；1.2 标准溶液的配置： 锂、铍、钠、镁、铝、钾、钙、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、砷、银、镉、钡、铅、铋混合标准溶液均由对应的 10mg/L 单标配置而成，各标液购自于 Inorganic Ventures 公司；以重量法经一步稀释成 230.97μ g/L；1.3 前处理方法： 由于 ICP-MS 的离子源 ICP 部分是和大气直接接触的，故等离子体中也有大量的N、O、H，因此硝酸的基体除了酸度影响灵敏度之外，其他的和超纯水并无差别，故前处理上以超纯水直接稀释 10~20 倍即可；考虑到本次样品的纯度仅大致为每元素含量 1ppb 且该样品已多次启封使用，含量已较未开封样品高，故以稀释 20 倍处理。1.4 仪器工作参数： 由于使用了 4 种工作模式，各模式的参数罗列如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669011_1638867_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016081010231588_01_1638867_3.png2、 结果和讨论2.1 分析模式的选择 由于测试的元素总共有 Li、Be、Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi 等 23 个元素。在这些元素当中，可大致分为以下四类：a、 受背景干扰较强但本身并无多原子离子干扰的元素：Li、Na、Mg；这类元素在冷等离子体或者冷等离子体-碰撞反应模式中，背景可以被有效地压制，具体情况如 1.4 的表 2；b、 受多原子离子干扰较为强烈且电离能较低的元素：K（ArH）、Ca（Ar）、Cr（ArC）、Mn（ArN）、Fe（ArO）；这类元素在冷等离子体条件下，多原子离子的干扰可以被有效地压制，但本身的灵敏度也比较低。另外，在冷等离子体调谐条件下加入碰撞反应气，除了可以有效提高目标元素灵敏度之外，（He+H2）混合气当中的 H2还可以有效地消除多原子离子的干扰。故这些元素十分适合“碰撞聚焦-冷等离子体”模式；c、 受多原子离子干扰强烈且电离有高有低的元素：Al（CNH、CN）、K（ArH）、Ca（Ar）、Ti（SO、SiOH）、Cr（ArC）、Mn（ArN、ArNH）、Fe（ArO、CaO）、Co（ArF、ArOH）、Cu（NaAr）、Zn（SO2、S2）。这类元素既适合上述的“碰撞聚焦-冷等离子体”，也适合“碰撞-反应模式”。在仔细地比较了“灵敏度-背景”之后，Al、Ti、V、Fe、Zn、Cu 元素选用碰撞反应模式来解决多原子离子的干扰。d、 其他元素：由于并无多原子离子的干扰或者干扰影响很小，同时考虑到灵敏度的问题，故 Be、Ga、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi 等元素采用常规模式。综合上述原则，各元素采用的分析模式如表 3：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016081010242298_01_1638867_3.png2.2 各分析模式切换的时间和分析总时间 在这四种模式当中，低功率运行的状态一般来说，要比高功率更加不耐受基体。因此如果从高功率向低功率转换，稳定时间要更长一些；另外，通入碰撞反应器和没通碰撞反应气又需要一定的稳定时间。综合以上的因素，实际测试过程中将“碰撞聚焦-冷等离子体”模式放在第一位，其他的依次是“冷等离子体”、“碰撞反应”、“常规”。模式之间切换的稳定时间为：45s、30s、30s、30s。 23 个元素的总分析时间大约为 6 分钟。2.3 内标元素的选择、样品处理方法及分析方法： 任何的动态型分析检测设备，都存在信号的漂移，样品基体也会导致这种情况的发生，因此测试过程当中一般都会采用内标加以校正。但是对于高纯酸而言，由于其待测元素的含量都处于超痕量的水平。如果添加内标，那么无论是内标溶液本身还是添加这个操作，都存在引入污染的风险。另外，实际测试过程中，硝酸样品除了酸度之外其他情况和超纯水十分类似。因此，综合以上因素，测试过程中不用任何的内标。 在前处理的选择上，由于无论是硝酸还是盐酸，如果进行赶酸富集的话，对前处理的环境有较高的要求。考虑到 ICP-MS 的高灵敏度并且这两种类型样品基体和超纯水十分类似，故前处理上以“体积比”的方式用超纯水将待测样品稀释20 倍。测试过程当中，以标准加入法分析各元素含量。2.4 背景等效浓度 BEC 值、加标回收率和 2 小时的长期稳定性： 2.4.1 背景等效浓度 BEC 值为 5%的硝酸信号所对应的浓度值，具体如表 4；另外为验证检测能力，还以标准加入法测试了超纯水中的各个元素http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016081010260305_01_1638867_3.png 超纯水中各元素 BEC 值测试中，标准曲线为超纯水添加 2.0、5.0、10.0、50.0ng/L。 结果如表 5：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016081010263344_01_1638867_3.png 扣除上述超纯水中各元素的浓度值，并乘以稀释倍数，得出硝酸中各元素含量元素 背景等效浓度 BECng/L元素 背景等效浓度 BECng/L7Li 12.22 58Ni 32.7923Na 58.76 59Co 16.2324Mg 164.85 63Cu 11.9127Al* 3545 64Zn* 918.939K 216.0 69Ga 3.8440Ca* 1309 75As 93.9348Ti 128.6 107Ag 7.9251V 35.03 114Cd 2.5652Cr 32.22 138Ba 10.8655Mn 21.13 208Pb 8.6256Fe 244.6 209Bi 6.51值如表 6：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/2016081010290113_01_1638867_3.png2.4.2 加标回收率和长期稳定性： 硝酸的加标回收率以 5%（V/V）硝酸中添加 500ng/L 的混合标准溶液进行测试；同时以 2 小时内测试 21 次的方式测试了长期稳定性。结果分别如表 7 和图 1：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/

[align=center]保健品中粗多糖含量的测定[/align]本文研究了苯酚-硫酸法检测不同基质的保健品中粗多糖的含量，论述了不同基质的前处理方法和经验。1 前言市场上常见的保健品多种多样，胶囊、口服液、药片等等。多糖含量作为保健品中的有效成分之一，越来越引起人们的关注。从药理学上讲，多糖具有抗肿瘤、抗病毒、增强免疫力、抗氧化、抗心血管疾病等。因为具有诸多功效，许多保健品生产公司也开发越来越多的含多糖保健品，通过在保健品中添加含有多糖的中药材或者海洋生物，从而使该保健品具有较高的多糖含量，增强其功效。不仅在胶囊、口服液等常规的保健品中添加含有多糖的成分，甚至在一些咖啡、饮料、食品中也添加含有多糖的组分，使其成为功能性的产品。多糖的含量对其功效的发挥至关重要，那么怎么准确、有效地检测出保健品中多糖的含量是一个重要的环节。保健品由于种类繁多，基质复杂，找到一种简单、有效的检测方法，能够检测出各种基质的保健品中多糖的含量具有重要的意义。本实验中采用了常见的苯酚-硫酸法检测保健品中粗多糖含量，选用乙醇提取以除去单糖、低聚糖、甙类及生物碱等干扰成分，然后用去离子水提取其中所含的多糖类成分。多糖在硫酸作用下，水解成单糖，并迅速生成糖醛衍生物与苯酚综合成有色化合物，用分光光度法测定其多糖含量。2 实验部分2.1 试剂95%乙醇 葡萄糖：优级纯；葡萄糖标准液：精确称取105℃干燥恒重的葡萄糖100 mg,置100 ml容量瓶中，加蒸馏水溶液解并稀释至刻度（可加几滴甲苯或几粒苯甲酸防腐）。此标准溶液1.00 ml含葡萄糖1.00 mg，储存于冰箱冷藏；苯酚；苯酚液：称取优级纯苯酚10.0 g,加水150 g ,置棕色瓶中备用，储存于冰箱；浓硫酸。2.2 仪器分光光度计。2.3 分析步骤2.3.1 样品预处理（1） 口服液等液体样品准确移取2.00～10.00 mL液体口服液试样,置于250 mL圆底烧瓶中，加入9倍体积的95%乙醇,混匀，静置1 h，回流提取1 h,趁热过滤,残渣用95%乙醇5 ml洗涤三次。将残渣连同滤纸置于烧瓶中，加蒸馏水50 mL，在60℃水浴中加热提取30 min,趁热过滤，残渣用5 mL热水洗涤三次，洗液并入滤液，放冷后移至100 mL容量瓶中，稀释至刻度，备用。（2）内容物为膏状的胶囊样品或者膏状类样品准确称取0.50～1.00 g膏状内容物或膏状样品,倘若其中含有油脂类辅料，加入乙醚或者石油醚脱脂，离心，弃去乙醚或者石油醚层。再用一定体积的水溶解，转移至250 mL圆底烧瓶中，加入9倍体积的95%乙醇,混匀，静置1 h，回流提取1 h,趁热过滤,残渣用95%乙醇5 ml洗涤三次。将残渣连同滤纸置于烧瓶中，加蒸馏水50 mL，在60℃水浴中加热提取30 min,趁热过滤，残渣用5 mL热水洗涤三次，洗液并入滤液，放冷后移至100 mL容量瓶中，稀释至刻度，备用。（3）内容物为粉状的胶囊样品或者粉状片剂、咖啡等准确称取0.10～0.50 g均质后的粉状样品,倘若其中含有脂肪类辅料，先加入一定体积的水，溶解粉状样品，再加入乙醚或者石油醚脱脂，离心，弃去乙醚或者石油醚层。将水层转移至250 mL圆底烧瓶中，加入9倍体积的95%乙醇,混匀，静置1 h，回流提取1 h,趁热过滤,残渣用95%乙醇5 ml洗涤三次。将残渣连同滤纸置于烧瓶中，加蒸馏水50 mL，在60℃水浴中加热提取30 min,趁热过滤，残渣用5 mL热水洗涤三次，洗液并入滤液，放冷后移至100 mL容量瓶中，稀释至刻度，备用。2.3.2 标准曲线的制备吸取葡萄糖标准液0.25 mL、0.50 mL、1.00 mL、1.50 mL、2.00 mL、2.50 mL，分别置于50 mL容量瓶中，加水定容。吸取上述溶液各2.00 mL,再加苯酚液1.00 mL,涡旋混合均匀,迅速沿管壁加入浓硫酸5.00 mL,摇晃后涡旋混合，放置5 min,置沸水浴中加热15 min,取出后冷却至室温,于490 nm处以水代替样品作参比测吸光度,绘制标准曲线。2.3.3 样品中多糖含量测定吸取2.00 mL样品液，置于10 ml容量瓶中,加水定容。吸取2.00 mL上述溶液，按标准曲线制备项下方法测定吸光度。另以2.00 mL水，同上操作做空白。查标准曲线得样品液中葡萄糖含量。2.3.4 液体样品分析结果的计算计算液体样品中酸性多糖的含量按式(1)或者（2）计算,分别以mg/mL或者mg/g表示。[img=,503,114]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/03/202403181709449978_4859_3246897_3.png[/img][sub] [/sub] 式中: X—保健品中酸性多糖含量(以葡萄糖计), mg/g或者mg/mL表示；A—从浓度-吸光度曲线上查得样品溶液的葡萄糖浓度，μg；B—从浓度-吸光度曲线上查得空白溶液的葡萄糖浓度，μg；V[sub]1[/sub]—多糖溶液总体积，mL，如按本方法为100 mL；V[sub]2[/sub]—移取多糖溶液的初始体积，mL，如按本方法为2 mL V[sub]3[/sub]—待测多糖浓度溶液的总体积，mL，如按本方法为10 mL；V[sub]4[/sub]—待测多糖溶液的移取体积，mL，如按本方法为2 mL m—保健品的称取质量，g；V[sub]0[/sub]—保健品的测试体积，mL；如两次测定符合允许差时，取两次测定结果的算术平均值作为结果，报告结果取三位有效数字。2.3.5 允许差同一样品的两次测定值之差不得超过两次测定平均值的10％。2.3.6 结果与分析（1）含油脂类样品脱脂与否的影响含有油脂类的保健品，脱脂前后采用上述方法进行酸性多糖含量测定时，多糖含量有一定的差别，未脱脂的样品进行多糖含量测定时，过滤过程十分缓慢，耗时长，多糖含量数据经常不平行，而且数值偏高。[align=center][img=,300,307]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708230846_01_3246897_3.jpg[/img][/align][align=center]图1 乙醚脱脂[/align]样品经过乙醚脱脂后有明显的油脂层。[align=center][img=,300,296]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708230846_02_3246897_3.jpg[/img][/align][align=center]图2 回流后的未脱脂样品[/align][align=center][img=,300,302]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708230847_01_3246897_3.jpg[/img][/align][align=center]图3 回流后的脱脂样品[/align]通过比较图2和图3，脱脂后的样品溶液更加澄清，无论是过滤还是洗涤，反应更快速，洗涤效果也更好。相反，未脱脂的样品，整个容器壁上都黏附着脂肪、油脂层，即使离心后过滤，过滤速率也很差，滤液也很浑浊，如下图4所示。[align=center][img=,300,268]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708230847_02_3246897_3.jpg[/img][/align][align=center]图4 脱脂前后滤液的比较[/align][align=left]没有脱脂的样品，油脂层包裹着含有单糖或者寡糖的乙醇溶液，不容易被乙醇洗涤干净，这部分残留的单糖或者寡糖导致结果偏高。因此，对相应的含油脂保健品提前进行脱脂后再检测多糖，不仅能减少操作的时间，还能获得更为准确的结果。 [/align][align=left]（2）醇沉时间的影响[/align][align=left]对以含有大豆油辅料的胶囊内容物进行脱脂后沉淀粗多糖，对比了加入9倍95%乙醇后立即回流提取多糖和加入9倍95%乙醇后室温下静置1 h再回流提取多糖，结果显示，加入乙醇后立即回流提取多糖与静置1h后再回流检测出的多糖含量分别为41.69 mg/g、48.08mg/g。可以看出，室温下醇沉时间的增加可以使更多的粗多糖醇沉完全，检测含量增高。[/align][align=left]（3） 苯酚硫酸法操作方法的影响[/align][align=left]苯酚硫酸法检测粗多糖含量最为常见，操作简单，适用于常规检测。在实验过程中发现，无论苯酚和浓硫酸的加入比例是1:5还是1:10，苯酚的体积分数是5%还是6%，在进行加入时最好是一个样品加完苯酚，混匀后，立即沿管壁加入浓硫酸，混匀后，再加另一个样品的苯酚和浓硫酸，这样显色更稳定。实验中发现，倘若对所有样品全加完苯酚混匀后，再统一加浓硫酸，显色及不稳定，标准曲线甚至不成线性。苯酚易挥发，长时间与空气接触也容易被氧化，造成结果不稳定。[/align][align=center][img=,300,287]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/08/201708230848_01_3246897_3.jpg[/img][/align][align=center]图 5 苯酚-硫酸法检测多糖含量[/align][align=left]图5为苯酚硫酸法侧多糖含量的标准曲线和样品，采用了单个样品加完苯酚和浓硫酸后再加另一个样品的苯酚好浓硫酸，显色稳定有规律，经过分光光度计检测，线性良好，样品数据平行，能够有效避免苯酚-硫酸法重现性差这一缺点。[/align]3. 结论采用苯酚-硫酸法检测保健品中粗多糖含量时，针对各种基质进行相应的脱脂操作、增加回流前的醇沉时间、进行显色反应时加入苯酚后混匀立即加入浓硫酸，能够使检测的数据更可靠、稳定。