沈宋利,林智威,陳梅蘭

(浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015)

離子色譜法測定諾麗果粉中常見有機(jī)酸和陰離子含量

沈宋利,林智威,陳梅蘭*

(浙江樹人大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院,浙江杭州 310015)

采用戴安ICS-5000離子色譜建立了諾麗果粉中14種有機(jī)酸和陰離子的分離測定方法。實(shí)驗(yàn)利用電導(dǎo)檢測器對諾麗果粉中常見有機(jī)酸和陰離子進(jìn)行測定。采用IonPac AS11-HC分析柱(帶IonPac AG11-HC保護(hù)柱)為色譜柱,以ASRS 300(4 mm)自循環(huán)電抑制模式,KOH作為淋洗液作梯度淋洗,流速為1.0 mL/min,柱溫30 ℃為色譜條件實(shí)現(xiàn)諾麗果粉中有機(jī)酸和陰離子理想分離。方法擁有良好的線性(r≥0.9988)、檢出限(≤0.508 mg/L)、回收率(91.50%～107.22%)和重復(fù)性(RSD 0.18%～5.2%,n=8)。諾麗果粉中含有的有機(jī)酸和陰離子主要是乳酸、蘋果酸、草酸、檸檬酸、氯離子、硫酸根和磷酸根。其中乳酸含量為5.893 mg/g,蘋果酸含量為74.631 mg/g,草酸含量為9.631 mg/g,檸檬酸含量為10.826 mg/g,氯離子含量為27.930 mg/g,硫酸根含量為4.226 mg/g,磷酸根含量為7.747 mg/g,丙酮酸含量為3.965 mg/g,其余幾種分析組分未檢出。該方法準(zhǔn)確可靠,可用于諾麗果粉中有機(jī)酸和無機(jī)陰離子的定性、定量分析。

有機(jī)酸,陰離子,諾麗果粉,離子色譜

諾麗果主要分布在南太平洋熱帶諸島,菲律賓、澳大利亞、柬埔寨以及我國海南島、西沙和臺灣[1]。有研究表明諾麗果汁具有保護(hù)肝損傷的作用[2],能夠提高免疫系統(tǒng)作用和抗腫瘤作用[3-5],具有較強(qiáng)的抗氧化功能[6-7],具有抗菌消炎作用[8-9],對心血管也有保護(hù)作用[10]等功效。

諾麗果粉中的有機(jī)酸是主要的營養(yǎng)風(fēng)味物質(zhì),但經(jīng)過加工后,有機(jī)酸的含量因加工工藝的不同而變化。因此,可以通過測定各種有機(jī)酸的含量來優(yōu)化加工工藝。有機(jī)酸的分析方法主要有:酸堿滴定法、薄層色譜法、氣相色譜法及高效液相色譜法等[11-12]。國內(nèi)采用氣相色譜分析法報(bào)道較多[13-15],但氣相色譜法一般都要求被測物具有較高的揮發(fā)性,而許多有機(jī)酸的沸點(diǎn)較高,不易氣化而需要在分離前對有機(jī)酸進(jìn)行衍生,樣品前處理繁瑣費(fèi)時(shí)[16];同時(shí)還需要特定酸改性氣相色譜柱,因一般分析有機(jī)酸時(shí)的萃取液或吸收液大都是水溶液,這樣的樣品對氣相色譜柱有較大的損傷。液相色譜法分析有機(jī)酸也有很多報(bào)道[17-19],但他們對含碳的有機(jī)酸專屬性和靈敏度都不夠[20],并且液相色譜法不能同時(shí)分析無機(jī)陰離子和有機(jī)酸。離子色譜法樣品前處理簡單、快速、準(zhǔn)確、靈敏、操作簡便,不受其他有機(jī)成分干擾,并可同時(shí)對共存的無機(jī)陰離子進(jìn)行分離和定量等特點(diǎn)[21],是一種同時(shí)分析有機(jī)酸和無機(jī)陰離子的有效方法,國內(nèi)已有采用離子色譜法同時(shí)分析無機(jī)陰離子和有機(jī)酸的報(bào)道[22-23]。但未見用于諾麗果粉及相關(guān)產(chǎn)品中14種主要有機(jī)酸和常見陰離子的同時(shí)檢測的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)對諾麗果粉中起重要作用的有機(jī)酸和無機(jī)陰離子的同時(shí)分析進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究,通過優(yōu)化梯度淋洗條件,調(diào)節(jié)流動(dòng)相中的氫氧化鉀濃度,一次進(jìn)樣同時(shí)測定14種有機(jī)酸和無機(jī)陰離子,方法應(yīng)用于諾麗樣品的測定,得到了滿意的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品和陰離子標(biāo)準(zhǔn)品 國家標(biāo)物質(zhì)中心;實(shí)驗(yàn)用水為超純水(Millipore,Molsheim,France,電阻率18.2 MΩ·cm)。

諾麗果粉 由美國關(guān)島大學(xué)University of Guam(Mangilao)楊健教授提供。

ICS-5000型離子色譜儀 美國Dionex公司,配電導(dǎo)檢測器、ASRS 300(4 mm)自循環(huán)電抑制模式和EG40淋洗液在線發(fā)生器;KQ-300GVD型三頻恒溫?cái)?shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);BS-224S型電子分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.2 色譜條件

色譜柱:IonPac AS11-HC分析柱(250 mm×4 mm),IonPac AG11-HC保護(hù)柱(50 mm×4 mm);流動(dòng)相:KOH梯度淋洗液(程序見表1);流速:1. 00 mL/min;ASRS 300(4 mm)自循環(huán)電抑制模式;電導(dǎo)檢測器檢測;進(jìn)樣量:25 μL。以峰面積定量。

表1 淋洗液梯度程序Table 1 The gradient program of the eluent

注:* KOH由EG40淋洗液在線發(fā)生器在線產(chǎn)生。

稱取0.9478 g樣品,加入15 mL去離子水,室溫超聲15 min,超聲頻率45 kHz。移取0.5 mL樣品稀釋100倍,分別過OnGuard RP小柱和0.22 μm過濾膜,棄去初濾液后的濾液直接進(jìn)樣分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜條件優(yōu)化

2.1.1 色譜柱的選擇 由于IonPac AS11-HC陰離子交換分析柱是烷醇季銨功能基團(tuán)中高親水性色譜柱,對有機(jī)酸分離能力良好,柱容量高,適于復(fù)雜基體中低濃度有機(jī)酸和陰離子的分離。因此,實(shí)驗(yàn)選用IonPac AS11-HC陰離子交換分析柱。

2.1.2 淋洗液的選擇 離子交換分離中影響被測離子保留的主要因素是離子電荷。在陰離子交換柱中分離有機(jī)酸,應(yīng)選堿性淋洗液,以使有機(jī)酸離解,并以負(fù)離子形式存在,在陰離子交換柱中保留。由于OH-為強(qiáng)親水性離子,易進(jìn)入樹脂親水區(qū),能同時(shí)分離與樹脂親和能力不同的無機(jī)陰離子,尤其對較難分離的羥基酸有很高的選擇性,且柱后抑制產(chǎn)物是水,背景電導(dǎo)低,水負(fù)峰小,靈敏度高[24-25]。 故選KOH為淋洗液能分離對親水性樹脂親合力強(qiáng)弱不同的有機(jī)酸和陰離子。由于樣品中存在保留強(qiáng)度不同的多種有機(jī)酸和陰離子,若采用等濃度淋洗則會(huì)出現(xiàn)多種組分共淋洗或強(qiáng)保留組分無法洗脫現(xiàn)象[20]。故實(shí)驗(yàn)選擇開始時(shí)用較低的淋洗液濃度增加弱保留組分的分離,然后增加淋洗液濃度以縮短強(qiáng)保留組分的保留時(shí)間。最佳梯度淋洗程序見表1。

2.1.3 流速的選擇 分別考察了0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.5 mL/min七個(gè)不同流速對14中陰離子和有機(jī)酸分離的影響,當(dāng)流動(dòng)相流速過大時(shí)峰形過于擁擠,甚至疊加一起,不利于分離,而流速過小時(shí),不但分析時(shí)間過長,有一些物質(zhì)不出峰,根據(jù)色譜分離情況最終確定1.0 mL/min為本法的最佳流速條件。圖1和圖2是流速分別為0.6、1.5 mL/min時(shí)的色譜圖。

圖1 流速為0.6 mL/min時(shí)的離子色譜圖Fig.1 The chromatogram of flow rate 0.6 mL/min

圖2 流速為1.5 mL/min時(shí)的離子色譜圖Fig.2 The chromatogram of flow rate 1.5 mL/min

2.1.4 柱溫的選擇 在以上優(yōu)化條件下,分別考察了20、25、30、35、40 ℃五個(gè)不同柱溫對14種陰離子和有機(jī)酸譜分離的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,五個(gè)溫度下,色譜峰的峰型及分離度有一定程度的變化,當(dāng)柱溫為30 ℃時(shí),色譜峰實(shí)現(xiàn)了最理想的分離。在以上最佳色譜條件下,14種離子于一次進(jìn)樣均可達(dá)基線分離。圖3為14種有機(jī)酸和無機(jī)陰離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖。

表2 被測有機(jī)酸的線性范圍、精密度和檢出限Table 2 The detection limits and linear ranges of the organic acid

表3 被測陰離子的線性范圍、精密度和檢出限Table 3 The detection limits and linear ranges of the ions determined

圖3 14種常見陰離子和有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)色譜圖Fig.3 The chromatogram of 14 anion and organic acid standards

2.2 精密度、線性范圍和檢出限

2.3 實(shí)際樣品分析及加標(biāo)回收率

為考察本方法的可靠性,采用加標(biāo)進(jìn)行了樣品回收率實(shí)驗(yàn),其結(jié)果列于表4。圖4為諾麗樣品分析色譜圖。樣品中待測組分的具體含量見表5，諾麗果粉中含有乳酸、蘋果酸、草酸、檸檬酸四種有機(jī)酸及氯離子、硫酸根、磷酸根三種陰離子,其中乳酸含量為5.893 mg/g,蘋果酸含量為74.631 mg/g,草酸含量為9.631 mg/g,檸檬酸含量為10.826 mg/g,氯離子含量為27.930 mg/g,硫酸根含量為4.226 mg/g,磷酸根含量為7.747 mg/g,其余幾種分析組分未檢出。其次加標(biāo)實(shí)驗(yàn)還證實(shí)樣品中乳酸前面的小峰為未知峰。

在實(shí)際樣品檢測中,發(fā)現(xiàn)在氯離子前面還有一個(gè)小峰,經(jīng)進(jìn)一步驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)為丙酮酸,經(jīng)測定丙酮酸的含量為3.965 mg/g。

表4 加標(biāo)回收率結(jié)果Table 4 Determination results of recovery(n=3)

表5 樣品含量Table 5 Content of the sample

注:n.a.表示樣品未檢出。

圖4 樣品中陰離子和有機(jī)酸色譜圖Fig.4 The chromatogram of anion and organic acid in noni power

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用ICS-5000離子色譜儀研究了KOH淋洗液對14種有機(jī)酸和無機(jī)陰離子的保留時(shí)間的影響,確定了最佳的梯度淋洗條件,一次進(jìn)樣同時(shí)分離和測定了14種保留強(qiáng)弱不同的無機(jī)陰離子和有機(jī)酸,并應(yīng)用于諾麗實(shí)際樣品的測定,得到了滿意的結(jié)果。實(shí)際樣品測定中,諾麗果粉中含有乳酸、蘋果酸、草酸、檸檬酸四種有機(jī)酸及氯離子、硫酸根、磷酸根三種陰離子,其中乳酸含量為5.893 mg/g,蘋果酸含量為74.631 mg/g,草酸含量為9.631 mg/g,檸檬酸含量為10.826 mg/g,丙酮酸的含量為3.965 mg/g,氯離子含量為27.930 mg/g,硫酸根含量為4.226 mg/g,磷酸根含量為7.747 mg/g,其余幾種分析組分未檢出。該諾麗果粉基體復(fù)雜,經(jīng)過RP柱(與反相的C18作用類似)處理后,多數(shù)極性較小的物質(zhì)被吸附,留在RP柱上,不會(huì)對色譜柱造成污染。利用AS11-HC柱能夠較好分離多數(shù)有機(jī)酸,并可同時(shí)對共存的無機(jī)陰離子進(jìn)行分離定性和定量。方法擁有良好的線性(r≥0.9988)、檢出限(≤0.508 mg/L)、回收率(91.50%～107.22%)和重復(fù)性(RSD 0.18%～5.2%,n=8),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所建立方法準(zhǔn)確、簡便、實(shí)用。

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Determination of organic acid and anion in noni powder by ion chromatography

SHEN Song-li,LIN Zhi-wei,CHEN Mei-lan*

(College of Biology and Environmental Engineering,Zhejiang Shuren University,Hangzhou 310015,China)

A ion chromatography method(IC)was developed for the determination of 14 organic acid and anion in noni powder by Dionex ICS-5000 with conductivity detection. The separation of the organic acids and inorganic anions in noni powder was performed on IonPac AS11-HC analytical column plus IonPac AG11-HC guard column,ASRS 300(4 mm)electric inhibition model,and KOH as gradient eluent at a flow rate of 1.0 mL/min. The column temperature was 30 ℃. At the above chromatographic conditions,ideal separation of 14 organic acid and anion can be obtained. The analysis mothod exhibited a good linear relationship(r≥0.9988)at the range of 1～50 mg/L,low detection limit(≤0.508 mg/L),good recovery(91.50%～107.22%),and good precision(RSD% ranging from 0.18% to 5.2%,n=8).The organic acids and inorganic anions component within Noni powder were lactic acid,malic acid,oxalic acid,citric acid,chloride,sulfate and phosphate.The concentration of those analytes that mentioned above were 5.893,74.631,9.631,10.826,27.930,4.226,7.747 mg/g respectively while some of which were not detected.This developed method was simple,efficient,and suitable for the determination of these 14 organic acid and anion in noni powders.

organic acid;anion;noni polwder;ion chromatography

2016-06-20

沈宋利(1990-)，男，本科，助理工程師，研究方向：色譜分離分析，E-mail：1139106881@qq.com。

*通訊作者:陳梅蘭(1964-)，女，碩士，教授，主要從事色譜分離分析，E-mail：rain-lake@163.com。

浙江省家具檢測技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(2016J04)。

TS201.1

A

:1002-0306(2017)03-0305-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.050