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离子色谱在环境_食品及生化分析中的应用

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综述离子色谱在环境、食品及生化分析中的应用宋岳天津市河北区疾病预防控制中心（天津，300150）中图分类号R155文献标识码B doi10．3969/j．issn．1008－5777．2012．05．018离子色谱（IC）是高效液相色谱（HPLC）的一种。

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分析。

离子色谱是目前同时测定多种阴离子的快速、灵敏而准确的分析手段。

其应用已经渗透到众多的领域。

分析的对象已经从开始阶段仅仅分析水中常见阴、阳离子，发展到急性有机化合物以及生物样品中的糖、氨基酸、肽、蛋白质等的分析。

笔者着重介绍目前最新的离子色谱发展技术及其在环境、食品及生化分析中的最新应用。

1离子色谱的发展情况1．1离子色谱技术是1975年提出的一种革命性的微量湿化学分析新技术，1977年开始在水处理领域中采用，在20世纪80年代得到迅速发展。

离子色谱主要用于分析、分离、测定无机阴、阳离子混合物，氨基酸、核酸、蛋白质等生物大分子及其他复杂有机（极性）混合物中的离子性溶质组分。

随着离子色谱理论的不断深入和发展，相关配套技术的改进和提高。

离子色谱的应用也越来越广泛。

1979年Fritz等提出另一种分离与检测离子的方式，电导检测池直接连接于分离柱之后，用低离子强度的溶液作流动相，不用抑制柱。

用低容量的离子交换树脂作柱填料。

从离子色谱问世到现在，已经发生了巨大的变化。

早期主要是阴离子的分析推动IC的发展，近年来，无机阳离子的IC法分析已在分析化学中得到广泛接受，对过渡金属的分析在很多领域已成为常规分析方法，特别是对元素不同价态和形态的分析以及IC的在线浓缩富集和基体消除技术已充分显示出IC的优势［1］。

1．2离子色谱柱填料的最新发展1．2．1近年来阳离子交换树脂得到改进和发展：采用弱酸性的离子交换功能基，提高对H+的选择性，一次进样可同时分离一价和二价阳离子。

接枝型大孔基质的离子交换剂，增大柱容量。

用弱酸功能基，如羧酸、羧酸－膦酸和羧酸－膦酸－冠醚等替换磺酸基的弱酸功能基新型高聚物阳离子交换剂对H+有高的选择性。

例如新型阳离子交换分离柱Ion-PacCS15具有羧酸基、膦酸和18－冠－6－醚三种功能基。

今年来发展的高容量柱成功地解决了低浓度峰的定量的色谱难题。

IonPacCS16阳离子分离柱基质的颗粒非常小，孔度很大，再将具有弱酸离子交换功能基的单体接枝到聚合物的全部表面上，得到高容量的羧酸型离子交换功能基的阳离子交换剂，其交换容量高达8400μmol/柱子，对Na+和NH4+的浓度比高达10000：1的样品中NH4+的测定，仍能得到好的定量结果［2－3］。

1．2．2新研制的采用特别的两性离子表面活性剂，可以在反向色谱固定相固化类生物膜制成仿生离子色谱。

由于采用水溶液流动相，更接近生物体，是研究生命体系的较理想的色谱手段。

传统的涂覆型离子色谱柱，由于涂层无法控制，往往柱效不高（10000 20000塔板数/m）。

改变涂覆方式和涂覆条件，利用非离子型表面活性剂，使新型的涂覆型离子色谱柱效达到70000塔板数/m，特别是采用先涂覆非离子型表面活性剂，然后再涂覆阳离子型表面活性剂的离子色谱固定相，具有非常高的色谱柱效，比常规阴离子色谱的柱效提高了1 2倍［4－6］。

2离子色谱的联用技术唐增煦等用阳离子交换树脂分离与原子荧光串联，分析食品中痕量的无机砷最低检出量达4 12pg As。

离子色谱与电感耦合等离子体联用可消除复杂样品中基体元素的干扰，在测定As、Hg、Pb、Sn、Se等元素时与高效的分离技术相结合可得到满意的结果。

离口岸卫生控制第17卷第5期－54－子色谱与ICP－MS联用使灵敏度更高，近年来MS与HPLC联用而发展的离子化技术和各种接口，如粒子束、电喷雾等技术可以用于IC，从而获得有关待分析物的结构信息。

Kim等尝试将一支抑制器置于IC色谱柱出口和质谱之间，并通过离子束接口将IC与MS 联用，成功地测定了芳族磺酸；采用电喷雾接口测定了有机胺和硫酸盐类化合物、有机酸和无机阴离子、有机胂和水中的溴酸盐。

IC对水可溶性和极性化合物的高效分离与原子荧光的高灵敏度结合，对砷、硒、汞、铅、铬、钒等的价态和形态分析，及其有机化合物的分析提供了一种非常有效的新方法［7－8］。

3离子色谱在环境、食品及生化分析中的应用3．1饮用水、生活污水和工业废水的分析3．1．1卤素含氧酸的测定：使用化学抑制型离子色谱法测定含氧卤素副产品。

用四硼酸钠－硼酸淋洗液，电导和紫外检测器，采用高容量的阴离子分离柱如Dionex公司的IonPacAS9HC型阴离子分离柱，可在大量常见阴离子的存在下，一次进样可分离多种含氧卤素和其他的常见阴离子［9］。

3．1．2多聚磷酸盐的测定：离子色谱阴离子交换分离，氢氧化钠淋洗液和甲醇有机改进剂，梯度淋洗分离多聚磷酸盐，化学抑制电导检测。

最低检出限可达到15 50μg/L。

进来使用疏水性非常低的阴离子分离柱分离多聚磷酸盐有了新的进展。

一次进样可同时测定正磷酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐、和四聚磷酸盐［10］。

3．1．3水体中重金属离子的测定：离子色谱分析金属离子，其突出的优点是可检测元素的不同氧化态，及一次进样同时分析多种元素。

离子色谱在线浓缩富集和基体消除技术有利地解决了基体干扰和检测灵敏度等关键问题。

Nicola等使用一种新型的混床离子交换柱测定污水中的过渡金属。

进样前用6mol/LHCL酸化到pH =2，过滤，用去离子水1：10稀释。

IonPacCS5A色谱柱，PDCA、KOH、H2SO4、HCOOH为淋洗液，可见光（530nm）检测器。

分离效果和线性关系都较好［11］。

3．2在食品中的应用3．2．1人工合成食用色素：陈青川、牟世芬等提出了用阴离子交换分离，一次进样同时分离和测定8种食用合成着色剂的新方法。

方法选用一种疏水性极弱的阴离子交换色谱柱以减少吸附，同时选用强酸溶液为淋洗液进行论证抑制，以减少着色剂的有效电荷数。

此外，在淋洗液中还加入高浓度的有机溶剂以减少着色剂和固定相之间的吸附作用，并且改善淋洗液的选择性。

IonPac AS11分离柱；盐酸和乙晴淋洗液，梯度淋洗；可见分光检测器（430 625nm）。

这一方法不仅样品前处理简单，对于疏水性极弱的阴离子交换分离柱来说，含有强酸和高浓度有机溶剂的淋洗程序，同时也是一个在线清洗程序，适用于大量样品的常规分析［12］。

3．2．2甜味剂：同时分析多种甜味剂的困难在于各种甜味剂的疏水性差别较大，有些甜味剂（如甜蜜素）的紫外吸收很弱。

采用阴离子交换分离，Na2CO3 +NaHCO3梯度淋洗，紫外和电导检测器串联的方法，分离和测定食品和饮料中的4种人工合成甜味剂（甜味素、甜蜜素、安赛蜜和糖精钠）［13］3．2．3糖类化合物：采用阴离子交换色谱－脉冲安培检测法（HPAEC－PAD）测定糖类，是糖类分析的一项突破性进展。

HPAEC－PAD法用阴离子交换分离，NaOH为淋洗液，脉冲安培为检测器，金工作电极。

对在阴离子交换分离柱上强保留糖的分离，需在淋洗液中加入“推”的离子Ac－。

对用稀NaOH作淋洗液的弱保留糖的检测，需在柱后加入NaOH以保证糖在电极上的氧化反应所需的高pH值。

食品和饮料中的糖一般具有较好的水溶性，样品前处理简单，一般只是水溶、离心、过滤和稀释。

HPAEC－PAD法已广泛用于多种食品和饮料中糖的分析［14］。

3．2．4氨基酸：柱前和柱后衍生，高效液相色谱法分离，紫外和荧光检测是目前食品中氨基酸分析的常用方法。

但方法的流动相复杂，衍生反应难以控制，影响测定的灵敏度和准确度。

高效阴离子交换积分脉冲安培法可以直接测定氨基酸，无需柱前柱后衍生反应，淋洗液只用NaOH和NaAc。

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。

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，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。

根据氨基酸的两性特征，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［15］。

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，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，在第17卷第5期宋岳．离子色谱在环境、食品及生化分析中的应用－55－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，一个固定浓度的淋洗液分离20种常见氨基酸是不能完成的，必须采用梯度淋洗。

阴离子交换分离氨基酸，目前常采用NaOH和NaAc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，可同时测定17种a－氨基酸及部分糖类和糖胺。

检测限可达到fmol范围［16］。

3．3生化分析中的应用3．3．1体液中阳离子的分析：近年来IC法已作为体液中阳离子分析的标准方法。

血清中的钾、钠、钙和镁离子色谱测定是可靠的方法，样品前处理简单。

在临床上得到广泛应用。

样品可用酸溶和微波消解。

微波消解省时、高效。

可取300μl血清样液，加1ml65%硝酸和5ml水。

在1103kPa压力下消解3min，冷却，稀释后即可进样。

IonPac CS12分离柱，硫酸或甲磺酸作淋洗液，电化学抑制器，抑制型电导检测。

由于体液中某些成分浓度较高，淹没临近的峰，所用淋洗液的浓度应较标准色谱条件低，如硫酸的浓度小于8mmol/L，甲基磺酸的浓度小于10mmol/L．体液样品中的蛋白质会保留在柱上，使柱效降低甚至不能使用。

测定血清中的钾、钠、钙、镁时由于含量高稀释倍数大（＞1000倍）蛋白质对柱效的影响不大。

而测定血清中含量很低的成分时，样品的稀释倍数小，应考虑蛋白质的干扰问题。

一般的方法是用50%的三氯乙酸，与样品1：2混合，离心后，取上清夜备用［17］。

3．3．2人血清中NO－2和NO－3的测定：用IC法分析人血清中NO－2和NO－3的主要困难是样品中Cl－的含量远大于NO－2或NO－3的量，一般Cl－的量较NO－2的量大105倍。

在一般的离子色谱条件下，高Cl－的大峰会淹没小的NO－2峰，因此样品需前处理。

用Ag 型柱除去高Cl－，用对Cl－不灵敏的UV检测器（214nm）检测，避免Cl－的大峰对NO－2的干扰。

因NO－3的疏水性较Cl－强，选用疏水性的高容量分离柱CarboPacPA100，增加Cl－和NO－2之间的分离度。

用氯化钠作淋洗液减弱Cl－的干扰。

梯度淋洗，并用5mmol/L的三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液使淋洗液的pH值为7．5．选用较慢的NaCl梯度程序，0 1min 30mmol/L，浓度低，可有效地分离样品中的有机酸。

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色谱法在食品分析中的应用

色谱法在食品分析中的应用

色谱法在食品分析中的应用
色谱法在食品分析中的应用
随着食品安全和营养检测技术的不断改进，色谱法在食品分析中越来越受到重视。

色谱法是一种能够用来分离和测定化学物质的分离技术，它可以分离混合物中的不同组分，并给出它们的相对含量。

随着科学技术的进步，色谱法已经成为食品特性的重要手段，为食品分析提供了重要的手段。

色谱法在食品分析中具有诸多优点，其中最重要的是准确性和灵敏度。

色谱法
可以密切研究实验样品的组分和成分，可以快速、准确地测定出样品中特定元素的含量，从而为营养检测、食品安全和重金属检测等提供可靠数据。

色谱法易于操作，且可以在任何环境中进行检测，因为它不受温度和压力的影响。

此外，色谱法可检测出食品中痕量有害物质，可定性分析成分丰富的食品，用
于检测酸度、挥发性物质成分等。

此外，可以利用高效液相色谱(HPLC)研究酶系分析、食物的营养组成分析等，并应用于惰性物质、有毒有害物质的检测。

综上所述，色谱法在食品分析中有着广泛的应用。

它可以对食品中营养类、污
染类、有毒有害物质等进行灵敏、准确的测定，从而保障公众的营养健康和食品安全。

离子色谱

离子色谱

离子色谱法1.简介离子色谱法是美国Small等人在离子交换色谱法的基础上建立起来的一种离子分离分析液相色谱技术，具有操作简便、灵敏快速、精密度高、抗干扰能力强、分析结果准确可靠等优点。

自20世纪70年代中期问世到今天，该项技术已成为检测无机阴阳离子的最有力的分析手段。

近年来，随着离子色谱本身的技术发展，离子色谱在药物分析中又有许多新的进展，在药物及合成中间体的分析、复杂组分中的某一组分鉴定、药物离子的价态及形态分析等方面都起了很大的作用。

2.离子色谱法的基本原理离子色谱法按分离模式分3种类型：离子交换色谱法、离子排斥色谱法和离子对色谱法。

离子交换色谱法，分离是基于发生在流动相和键合在基质上的离子交换基团之间的离子交换过程，也包括部分非离子的相互作用，这种分离方式可用于有机和无机阴离子和阳离子的分离。

离子排斥色谱法，分离是基于固定相和被分析物质之间3种不同的作用——Donnan排斥、空间排斥和吸附作用，这种分离方式主要用于弱的有机和无机酸的分离。

离子对色谱法，分离是基于被分析物在分离柱上的吸附作用。

分析柱的选择性主要取决于流动相的组成和浓度，流动相除了加入有机改进剂之外，还需加入离子对试剂，这种分离方式可用于表面活性阴离子和阳离子以及过渡金属络合物的分离。

3．检测方法离子色谱的检测技术有最通用的离子色谱检测方式——抑制电导，另外还有直接电导、安培、紫外及荧光等检测方式，也可与ICP(电感耦合等离子体)或ICP —MS(电感耦合等离子体一质谱)或MS(质谱)联用。

①紫外吸收光度法，在195～220nm波长处具有强紫外吸收的淋洗液直接进行紫外吸收，其选择性和灵敏度都很高，可检测到 L级硝酸根和亚硝酸根等离子。

间接紫外检测用于本身不具有紫外吸收离子的分析，淋洗液具强紫外吸收，检测信号为负值。

②柱后衍生光度法，包括重金属、碱土金属、碱金属、稀有金属等40余种金属离子，可用PAR(吡啶偶氮问苯二胺)柱后衍生光度法检测，方法既灵敏又实用。

离子色谱柱活化方法

离子色谱柱活化方法

离子色谱柱活化方法离子色谱是一种应用广泛的分析技术，它在生化、环境、食品和医药领域中有着重要的应用。

离子色谱柱作为离子色谱仪的核心部件，其表面活性对离子的分离效果具有重要的影响。

本文将介绍离子色谱柱活化的方法，帮助读者更好地理解和掌握离子色谱柱的使用技巧。

一、离子色谱柱表面活化的意义离子色谱柱表面活化是为了改善离子在柱内的分离，提高柱的分离效率和分离选择性。

活化柱表面可以增加柱床的质量，并且改善离子的吸附/解吸行为。

柱表面活化可以提高柱的稳定性和寿命，并且减少离子在柱内的前体效应。

活化方法的选择要根据待分析离子的特性、实验目的、设备条件和经济因素等。

酸洗法是一种简单有效的离子色谱柱活化方法。

首先，将柱连接到离子色谱仪上，以最高允许的流量通过柱，将柱床用纯酸（如盐酸或硫酸）洗涤一段时间。

然后，以纯水冲洗柱床，直到洗涤液的pH值为中性。

最后，用离子色谱仪的运行缓冲液条件平衡柱。

酸洗法简单快捷，但使用过程中要注意保护操作人员和设备安全。

硷洗法是另一种常用的活化方法。

与酸洗法类似，将柱连接到离子色谱仪上，以最高允许的流量通过柱。

然后，用纯碱液（如氢氧化钠溶液）洗涤柱床一段时间。

随后，用纯水冲洗柱床，直到洗涤液的pH值为中性。

最后，用离子色谱仪的运行缓冲液条件平衡柱。

硷洗法也比较简单易行，但要注意操作过程中的安全问题。

3. 有机溶剂洗涤法有机溶剂洗涤法是另一种常用的离子色谱柱活化方法。

先用纯有机溶剂（如乙腈或甲醇）洗涤柱床，以去除表面上的有机杂质。

然后用纯水冲洗柱床，直到洗涤液的pH值为中性。

最后，用离子色谱仪的运行缓冲液条件平衡柱。

有机溶剂洗涤法能有效去除柱床表面的有机物，提高色谱柱的稳定性。

4. 其他活化方法除了上述常用的活化方法，还有其他一些活化方法可以选择。

例如，利用高压水射流冲击柱床表面，去除不溶性杂质；使用表面改性剂涂覆或包裹柱床颗粒，增加柱表面的活性等。

这些方法需根据实际情况进行选择，以获得最佳的活化效果。

离子色谱应用领域

离子色谱应用领域

离子色谱应用领域离子色谱（Ion Chromatography，简称IC）是利用带电的离子交换柱对离子物质进行分离和分析的一种色谱技术。

离子色谱技术广泛应用于环境科学、食品安全、生物医药、化工工艺控制、金属加工、能源与新材料等领域。

以下是离子色谱在不同领域的应用。

1. 环境科学离子色谱在环境科学领域中被广泛应用于水体、大气、土壤等环境样品中离子的检测和分析。

例如，在水体中常见的离子污染物，如硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、硫酸盐、磷酸盐等，可以通过离子色谱分析方法进行定量测定。

这些数据可以评估水质的安全性、污染程度，为环境保护和治理提供科学依据。

2. 食品安全离子色谱在食品安全领域中常用于检测食品样品中的各种有害离子物质，如重金属离子、农药残留、防腐剂等。

离子色谱可对食品样品进行快速、准确、灵敏的分析，保证食品安全。

例如，离子色谱可以检测食品中的硼酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐等对人体健康有害的物质含量，进行食品质量控制和安全评估。

3. 生物医药离子色谱在生物医药领域也有广泛应用。

离子色谱可以对生物样品（如血液、尿液、细胞培养物等）中的离子物质进行分离和测定，提供关键的质量控制和安全性评估数据。

例如，离子色谱可用于测定生物样品中的无机阳离子（如钠、钾、钙、镁等）和无机阴离子（如氯、磷酸根、硫酸根等）的含量，用于临床诊断、药物疗效评估和药物安全监测等方面。

4. 化工工艺控制离子色谱在化工领域中被广泛应用于工艺流程监控和质量控制。

离子色谱可以实时检测并分析生产流程中的离子物质含量，及时发现和解决可能导致工艺异常和质量问题的离子污染。

例如，在制药工艺中，通过离子色谱检测药物原料中的杂质离子，保证药物的纯度和稳定性。

5. 金属加工离子色谱可用于金属表面处理、清洗和保护膜检测中。

离子色谱可以快速准确地测定金属表面的离子物质含量，如金属离子的浓度和化学状态。

这对金属加工工艺的优化和控制具有重要意义。

例如，在电镀行业中，通过离子色谱检测镀液中的金属离子含量，可以实现镀层的均匀性和质量的控制。