离子色谱范文

导语：如何才能写好一篇离子色谱，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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离子色谱标准溶液是滴定分析中必须使用的，根据标准溶液的物质的量浓度和滴定中消耗的体积来计算待测物质的含量，因此离子色谱标准溶液的浓度是否准确是影响滴定分析结果准确度的主要因素之一。

配制离子色谱标准溶液有两种方法:

第一，直接法。准确称取一定量的物质，溶解后定量地转移到容量瓶中，稀释至刻度摇匀，根据称取物质的质量和容量瓶的体积计算出该离子色谱标准溶液的准确浓度，这种离子色谱标准溶液的物质应具备下列条件：

1、纯度高，通常杂质含量应小于百分之0.01，主品位大于百分

（来源：文章屋网 ）

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【关键词】离子色谱；环境监测

近些年来，我国环境科学研究工作发展非常迅猛，使分析与测试内容在逐渐增多，同时对环境监测分析相关技术要求也在不断提高。因为环境样品具备种类繁多与成分复杂和不稳定性等诸多特点，以往利用的经典分析方式无法快速与准确地获取结果，特别是对阴离子的测定没有理想的方法。所以，一定要创建快速与灵敏以及准确的相关测试技术。而离子色谱技术是一项新型分析技术，其在问世以来发展非常迅速。尤其是对阴离子的分析形式是一个突破，其拥有操作简单与灵敏度高以及选择性好等特点，因此被广泛运用在环境监测中，并且发挥着非常重要的作用。

1 离子色谱技术概述

离子色谱技术作为一项液体色谱技术，主要利用离子交换树脂形式的填充分离柱和电化学或是光学检测仪器，对阴阳离子进行分离与检测，该结构如图1所示。

分离柱作为离子色谱的核心，性质不一样的填料柱决定着不一样的分离方式。其中离子色谱主要包括高效离子色谱与离子排斥色谱以及流动相离子色谱。而高效离子色谱作为色谱中比较重要的分离方式，利用容量比较低的交换树脂作为柱填料，其中分离原理是进行离子交换其比较适合用在亲水性阴、阳离子方面的分离与测定。另外离子排斥色谱主要在离子排斥原理基础上，利用容量比较高的离子交换树脂，用在有机酸与醇类的分离，还可以从有机物里面分离出无机组分。检测器分成电化学与光化学两个种类，其中电化学检测仪器包含电导与安培检测仪器，而电导检测仪器是离子色谱技术中最重要与最常运用的监测仪器；光学检测仪器包含了紫外可见光与荧光检测仪器两个种类，其中紫外可见光主要是对金属离子进行检测，而荧光检测器通常是对氨基酸等相关离子进行检测，主要是把分离之后的所有离子或是物质量能转变成信号从而记录下来进行分析。

2 离子色谱技术在环境检测中的运用

2.1 离子色谱技术在大气环境监测中的运用

在大气环境检测中，离子色谱技术可以检测的离子或是分子主要有氟离子与氯离子以及二氧化碳和二氧化硫等，而二氧化硫与含氮分子是最为常规的检测工作。离子色谱技术的主要操作方式是首先将获取的样品融合在碱性溶液中，之后再进行相关处理。另外，离子色谱技术在测定大气中气体污染物主要含量的运用也比较普遍。例如，相关工作人员运用DX――120式的离子色谱仪器，对磷肥生产时大气污染物含有的氟化氢进行测定；应用离子色谱技术对固体废物飞灰含有的氯离子进行测定。同时下相关研究人员还制定了应用离子色谱技术对工作区域中空气中含有磷酸进行测定的方案，还制定了应用离子色谱技术对工作区域中硫酸含量进行测定的方案。除此之外，离子色谱技术现阶段已经普遍用在对大气环境颗粒物中含有的离子进行分析。离子色谱技术在大气环境中酸雨检测的运用如图2所示。

2.2 离子色谱技术在水质环境监测中的运用

近几年来，离子色谱技术已经普遍用在地下水与地面水以及工业废水和生活用水等多方面样品的分析。而离子色谱技术和以往的湿化学法相比较，在测试分析过程中样品仅仅需要通过稀释与过滤等相关简单前期处理，在一次进样中就可以测定很多种阴离子或者是阳离子，并且不需要运用毒试剂，这样就不会导致环境出现二次污染。该种方法检测的最低标准通常是mg/L，如果利用富集方式可以达到μg/L，同时具备非常高的准确度，并且误差通常小于5%。水质环境中通常需要检测的项目有氟化物与氯化物以及硝酸盐氮和亚硝酸盐氮等多种，经过制定大量项目的混合应用液，在绘制非常标准的曲线，通常能够在15分钟左右就能对许多的离子定量进行分析，同时在一定程度上提升了对地表水项目的分析效率。除此之外，离子色谱技术还可以运用在工业废水中对氰化物与重金属离子以及多聚磷酸盐等进行监测。工业废水中离子色谱技术的运用如图3所示。

2.3 离子色谱技术在土壤环境监测中的运用

离子色谱技术可以对土壤提取液与生物体消解液进行测定。而土壤中主要包含钙离子与镁离子以及钠离子和钾离子等，生物体中主要包含氟离子与氯离子等。离子色谱技术的运用能够解决以往GC 和 HPLC无法解决的问题。

3 结束语

离子色谱技术已经比较成熟，其在环境监测中拥有的地位逐渐突出。随着科学技术的不断发展，离子色谱技术的理论与技术也会逐渐完善，新的检测方法将会在一定程度上拓展离子色谱的利用范围，其具有非常好的发展与运用前景。

参考文献：

[1]赵嘉欣.离子色谱法――污水检测[J].分析化学仪器，2012（12）.

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【关键词】离子色谱法；同时测定；十种离子

【中图分类号】R12 【文献标识码】B 【文章编号】1004-7484（2014）01-0246-02

近年来，随着人们对健康关注度的增加，饮用水安全问题成为一个热门的话题。人们不仅对饮用水中常见污染物的危害进行了深入的研究，而且随着水处理技术的发展，对水处理中产生的各类消毒副产物的研究也正在兴起。天然水休中含有大量的氟离子、氯离子、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐等常见的阴离子和少量的溴离子，这些离子对人体具有毒害作用或潜在的影响。由于环境污染的加剧，各国普遍将饮用水进行深度处理，氯消毒法、臭氧消毒法、氯胺消毒法和二氧化氧消毒法等是常用的消毒方法。然而研究表明由于在消毒过程中由于消毒剂与水体中的一些天然有机物和离子反应生成新的对人体健康不利的消毒副产物（DBPS）。其中臭氧消毒虽不会产生氯化的DBPS，可大量减少水中致突变的物质，但同样会产生消毒副产物【1】。特别是，如果原水中含有溴离子，在臭氧的氧化作用下，生成溴酸盐，同时水体中氯离子也有可能被氧化为亚氯酸盐和氯酸盐。溴酸盐被国际癌症研究机构定为2B级的潜在致癌物；离子色谱法是测定水中无机阴离子的首推方法。可以同时分析多种组分，样品前处理简单，测定快速、准确、灵敏度高，因而得到了广泛的应用。出于水体中的溴酸盐非常低，对水中的溴酸盐，采用柱后衍生离子色谱法和离子色谱-电感耦合等离子体质谱法，方法的检测限虽达0.3-0.5u g/l，但操作复杂无法实现多离子同时测定【2】。本文具有选择性好、测定准确和灵敏高等突出优点，可应用于原水分析及水处理工艺水，出厂水等实际样品测定，结果令人满意。

1 实验部分

1.1仪器与试剂 DIONEX，ICS-900；EGCⅡKOH 淋洗液自动发生器；Chromelon色谱工作站；标准物质从国家标准物质中心购买。使用前稀释成所需浓度的标准溶液。

1.2色谱条件 分离柱：Dionex IonPac AS19 4×250mm ；保护柱：Dionex Ionpac AG 19 4×50mm ；抑制器：ASRS 300 4mm ；电导检测器；淋洗液KOH浓度：2.00mmol；淋洗液流速1.0 mL/min；定量环为500uL，抑制器电流112mA，分析时间32分钟。

1.3样品处理方法 水样采集后立即置于聚乙烯瓶中，于4℃下避光密闭保存，尽快分析测定。洁净样品可直接进样分析，浑浊水样必须经离心处理或经0.45微米水系滤膜过滤后方可进样，高含量样品可适当稀释后进样。为防止亚氯酸盐被氧化，可在样品中加入适量的乙二胶并且避光保存在4℃的冰箱内，一周内分析。

2 结果

2.1色谱条件的选择优化

通过选择比较Na2C03+NaHC03和KOH淋洗液体系，发现Na2C03+NaHC03淋洗液体系中的Cl-和C102-会严重干扰Br03-的测定，而KOH 淋洗液体系能够很好的分离十种离子，F-，C102-，Cl03-，CI-，BrO3-，Br-，N02-，N03-， S042-，H2P043-十种离子完全分离，各离子的分离度大于1，且样品在32分钟内分析完毕.

2.2 检出限和线性范围

10种离子的检出限低（0.35～1.78），线性关系好（相关系数0.9988～0.9998）。

2.3 实际样品测定

我们对6批76个水样，包括地表水、臭氧消毒工艺实验水、人工合成水样中的十种阴离子进行测定，回收率在范围88.6-96.4%，相对标准偏差在1.54-4.21%。

3 小结

通过对各类实际水样的测定，本方法可以同时进样快速、准确地测定水中不同浓度范围F-，C102-，Cl03-，CI-，BrO3-；，Br-，N02-，N03-，S042-，H2P043-十种阴离子，方法检出限低、灵敏度高、线性范围广、操作简便，可应用于原水分析及水处理工艺水，出厂水等实际样品测定，结果令人满意。

参考文献：

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关键词 离子色谱 饮用水 阴离子 消毒副产物

前 言

《生活饮用水卫生标准》GB 5749-2006中明确规定2种消毒副产物氯酸根离子（ClO3-）、亚氯酸根离子（ClO2-）[1]和4种常见阴离子氟离子（F-）、氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）、硝酸根离子（NO3-）的限量指标[2]；溴离子（Br-）、亚硝酸根离子（NO2-）属于有毒有害高危离子，直接影响人体健康[3] ；磷酸根离子（PO43-）作为生活饮用水中的常见离子，浓度过高，会影响水质。以上9种阴离子含量的检测方法在相关标准中都有介绍。常规阴离子检测方法包括氟电极法、化学滴定法和分光光度法[4～6]在内的传统检测方法和离子色谱法，传统检测方法存在着操作步骤繁琐、费时，灵敏度低，重现性差等缺点；离子色谱法是利用离子交换原理对多种阴、阳离子进行定性和定量分析的一种仪器分析方法，与传统方法比较有很多优点。本文采用电导检测器检测[7，8]，使用自动进样器进样，一次性同时测定9种阴离子，降低工作量，节约了成本，提高检测灵敏度和稳定性，得到较为满意的结果。

1 材料与方法

1.1 仪器

Dionex ICS-3000离子色谱仪（戴安），CDet1电导检测器；阴离子抑制器Dionex ASRS-4 mm，chromeleon 6.4色谱工作站、微孔滤膜Ф 0.22 mm（水性） 。

1.2 试剂与材料

1.2.1 超纯水 电阻率为18.2 MΩ/cm2。

1.2.2 氟离子、氯离子、硝酸根、亚硝酸根、溴离子、硫酸根离子、磷酸根离子标准溶液由国家标物中心提供；亚氯酸盐、氯酸盐标准溶液由农业部环境保护科研监测所提供。

1.2.3 标准系列 分别量取适量氟离子、氯离子、硝酸根、亚硝酸根、溴离子、硫酸根离子、磷酸根离子、亚氯酸盐、氯酸盐用超纯水定容至50 mL，依次配成5个不同浓度的混合标准系列。

1.3 色谱条件

色谱柱：Ionpac AS 9阴离子交换柱（250 mm ×4 mm），AG 9保护柱；

淋洗液：8.0 mmol/L Na2CO3；流速：1.0 mL/min；抑制器抑制模式：外接纯水模式；

进样体积： 100 mL；

柱温箱温度：30 ℃，电导检测池温度：35 ℃。

1.4 样品测定

取水样直接经0.22 mm微孔滤膜过滤后进样。

2 结果与讨论

2.1 柱温的影响

以经适当稀释的9 种离子混合标准溶液为分离对象，淋洗液为 8.0 mmol/L Na2CO3，在30～40℃之间改变柱温进行分析，发现35℃时各组分分离效果最好。

2.2 淋洗液浓度的影响

本实验通过改变不同浓度的碳酸钠溶液淋洗液在35℃下进行分析。发现随碳酸钠溶液浓度的增加各类阴离子的保留时间相应缩短。但淋洗液浓度过低运行时间太长，且峰形较宽。所以经实验淋洗液浓度最终选用8.0 mmol/L Na2CO3。图1 是混合标准品的色谱分离图，由图1 可见9种离子的分离效果良好。

图1 混合标准溶液的色谱图

2.3 工作曲线和最低检测浓度

配制7种阴离子和2种消毒副产物的标准溶液，然后用逐步稀释法配制出这9种物质的5份混合标准溶液，在选定的色谱条件下测量峰面积，以峰面积（s）为横坐标，质量浓度（C）为纵坐标进行回归分析，3倍的信噪比计算出最低检出限，9种物质的回归方程、相关系数和检出限如表1所示，从表1中可以看出线性关系较好，方法中各物质检测的灵敏度较高，满足水质的检验要求。

2.4 方法的准确度和精密度

由于试验中所用水样仅存在部分离子，所以对水样中没有的离子加入一定量的混合标准溶液，并从中取6份制备好的水样作为平行样分别测定，以峰面积定量计算出RSD%（表2），可见氟离子RSD为0.3 %、氯离子RSD为0.5 %、硝酸根RSD为2.6 %、亚硝酸根RSD为3.0 %、溴离子RSD为3.5 %、硫酸根离子RSD为0.6 %、磷酸根离子RSD为4.6 %、亚氯酸盐RSD 1.2 %、氯酸盐RSD 4.3 %，相对标准偏差RSD均小于5 %。

2.5 加标回收率

取一定量饮用水加入一定量的标准溶液，进样如表3所示，测得这9种物质的加标回收率均在90 %～105 %之间。

2.6 样品色谱图分析

如图2、图3分别为饮用水中加入9种混和标准溶液色谱图和饮用水样品离子色谱图，从峰形上可见所要测定的9种离子峰形较好，无其他离子干扰。

图2 饮用水加标色谱图

图3 饮用水样品色谱图

3 结论

本实验以8 mmol/L碳酸钠作为淋洗液，同时分离和测定了饮用水中七种阴离子和2种消毒副产物，线性关系良好，检出限低，回收率均在90%～105%之间，相对标准偏差（RSD）小于5 %，与国家标准GB/T 8538-2008、GB/T 5750-2006中亚硝酸盐需采用紫外可见分光光度计测定比较，本方法能同时测定9种离子，不仅缩短检验时间，提高检验效率，而且降低了消耗试剂成本。

参考文献

[1] 黎华寿，张修玉，姜春晓.氯酸盐生态毒理研究进展[J].生态学杂志，2005，24（11）：1323-1328.

[2] 中国国家标准化管理委员会.GB5749-2006 中国标准书号[S].北京：中国标准出版社.2007.

[3] 王丽， 黄君礼.二氧化氯、亚氯酸盐和氯酸盐水溶液的致突变性[J].环境化学，2002，7（4）：412-413.

[4] 牟世芬，刘开录.离子色谱[M].北京：科学出版社.1986.

[5] 中国国家标准化管理委员会.GB/T8538-2008 中国标准书号[S].北京：中国标准出版社.2009.

[6] 中国国家标准化管理委员会.GB/T5750-2006 中国标准书号[S].北京：中国标准出版社.2007.

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用离子色谱法测定工业废水中醋酸，醋酸检出限为0.01mg/L，方法简便快速，准确度高。对实际废水样品进行分析，醋酸的加标回收率为94.0%～103.5%。

关键词

离子色谱法；工业废水；醋酸

醋酸也叫乙酸，是1种有机一元酸，为食醋主要成分。醋酸是大宗化工产品，是最重要的有机酸之一，主要用于生产乙酸乙烯、乙酐、乙酸酯和乙酸纤维素等，在食品工业中用作酸化剂，增香剂和香料。醋酸易溶于水，对环境有危害，可对水体造成污染。据文献报道，水中醋酸的测定一般采用气相色谱法、高效液相色谱法等，但方法前处理复杂且仪器成本高［1］。本文利用离子色谱电导检测法检测工业废水中醋酸，方法简单、灵敏、抗干扰能力强，完全能满足废水分析要求。

1实验部分

1.1仪器和试剂DionexICS-900型离子色谱仪，附带电导检测器；艾科浦纯化水机；优级纯NaHCO3和Na2CO3；1000mg/L醋酸标准溶液（上海安谱实验科技有限公司）；本实验所用溶液均用电阻率为18.3mΩ•cm超纯水配制。

1.2色谱条件IonPacAS23分离柱；AG23保护柱；ASRS300-4自动再生抑制器；淋洗液为4.5mmol的Na2CO3和0.8mmol的NaH-CO3混合溶液；流速1.0mL/min；抑制电流25mA；进样量为10μL。

1.3样品处理样品、吸收液、淋洗液均用0.45μm微孔滤膜过滤，分析前置于冰箱冷藏室中保存备用，工业废水中醋酸浓度较高时，必须稀释后测定［2］。用水稀释样品，出现一个很大的水的负峰，影响醋酸的定量分析。本文采用加入淋洗液储备液，使样品稀释后Na2CO3和NaHCO3溶液浓度与淋洗液浓度保持一致。

2结果与讨论

2.1标准曲线和方法检出限用移液管移取10mL1000mg/L醋酸标准溶液至100mL容量瓶，用超纯水定容于标线配成100mg/L醋酸中间溶液。从标准中间液移取0.00，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0mL用超纯水定容于100mL容量瓶配成系列标准液，醋酸标准使用液的浓度为0.00，0.50，1.00，3.00，5.00，10.0mg/L。标准使用液经1.3步骤预处理后，注入到离子色谱仪中测定，以醋酸浓度对色谱峰高响应值进行线性回归，醋酸回归方程为Y=0.0417x+0.02，r=0.9993。按照样品分析的全部步骤，连续分析7个低浓度样品，计算测定结果的标准偏差SD为0.0038mg/L。由方法检出限MDL=SD•t（n-1，0.99）来计算，式中t（n-1，0.99）为置信度99%、自由度为6时的t值为3.143，SD表示7次平行测定的标准偏差［3］，结果表明，醋酸的检出限为0.01mg/L。

2.2实验条件的选择要准确分析水中醋酸的浓度，选择合适的分离柱子至关重要。本文选用对醋酸有较高的灵敏度、较低检出限的Ion-PacAS23阴离子分析柱，该柱是一款碳酸盐体系、高容量阴离子交换色谱柱，适用于分析无机阴离子和卤氧化物。分析低浓度样品时，淋洗液流速慢，检出灵敏度高，分离效果好，但分析时间较长；淋洗液流速快，分析时间短，但检出灵敏度低，分离效果不好，因此本文选用淋洗液流速为1.0mL/min，测定醋酸时各离子分析效果较好。

2.3实际水样的测定对于实际的醋酸生产废水，醋酸含量一般远高于常规无机阴离子和其他有机阴离子，在经过几百甚至上千倍的稀释后进行分析，醋酸的测定不会受到其它阴离子干扰，色谱图见图1。

2.4精密度取2.00mg/L醋酸标准液重复进样7次，对样品进行精密度的测定，由表1可见醋酸相对标准偏差为3.12%，方法重现性较好，符合分析测试质量控制要求。

2.5加标回收率试验准确取2份去离子水和2份稀释后化工废水样品，添加醋酸贮备液配置加标溶液，样品和加标液经预处理后进离子色谱分析，测得醋酸加标回收率为94.0%～103.5%。见表2。

3结论

本文建立了离子色谱法测定化工废水中醋酸的方法，与气相色谱法相比，减少了有机试剂的使用，提高了工作效率。本方法具有操作简便快速、灵敏度高、受其他因素干扰小等优点，适用于工业废水中醋酸的监测。

参考文献

1张月萍，赵磊.填充柱气相色谱法快速测定发酵废水提取物中丙/乙酸含量.分析试验室，2009，10

2国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第4版）.北京：中国环境科学出版社，2002

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关键词：离子色谱 降雪 降雨 阴离子

中图分类号：F205 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02

降水监测的目的是准确、及时地了解全国或某一个区域的酸雨污染现状和发展趋势，确定酸雨污染的范围和程度。掌握其主要污染组分和特征，为控制酸雨污染提供科学依据。降水监测项目中阴离子主要有F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-等[1]，通常用重量法、比色法、电极法和离子交换色谱法测定，以上方法操作繁琐，干扰消除困难，准确度不高[2]。

离子色谱目前已成为分析化学领域中发展最快的分析方法之一，具有操作简单、快速、选择性好、以及灵敏度高，能同时测定多组分的优点，被广泛用于食品安全，大气监测，水质控制，药物分析等方面。

离子色谱目前已成为阴离子的首选方法[3]。该文采用ICS-2000离子色谱/电导检测器方式，对降雪和降雨中的阴离子进行研究，建立了用离子色谱仪对降雪和降雨中五种无机阴离子检测方法。

1 材料与方法

1.1 材料

仪器：Dionex公司ICS-2000离子色谱仪，配EG40电导检测器和Chromeleon色谱工作站，AS自动进样器，KOH自动淋洗液装置（EGC-Ⅱ-KOH）；梅特勒-托利多XS分析天平；60 mm 0.2 ?m水性滤膜；ELGA超纯水机；干燥箱，聚乙烯塑料桶，聚乙烯塑料容器。试剂：氟化钠（优级纯），氯化钠（优级纯），亚硝酸钠（优级纯），硝酸钠（优级纯），硫酸钾（优级纯）；分析和测定用水均为超纯水（电阻率≥18.2 mΩ・cm）；标准样品：F-保证值为0.524±0.051 mg/L，Cl-保证值为5.02±0.27 mg/L，NO2-保证值为0.307±0.020 mg/L，NO3-保证值为9.0±0.31 mg/L。

1.2 离子色谱分析条件

分析条件：Dionex IonPac AS19分析柱+AG19保护柱；抑制器ASRS 300，4 mm；抑制器电流50 mA；抑制模式：自循环再生；流速：1 ml/min；

样品进样体积（定量环）：100?l；检测器：Dionex电导检测器；柱温：30 ℃；电导池温度：35 ℃，淋洗液：氢氧化钾自动淋洗液，梯度淋洗程序为0～11 min，氢氧化钾浓度为4 mmol/L；11.1～20 min，氢氧化钾浓度为10 mmol/L；20.1～42 min，氢氧化钾浓度为20 mmol/L；分析时间：42 min。用外标法以峰面积定量。

1.3 样品实验

按照国家环境保护总局《空气和废气监测分析方法》编委会编制的《空气和废气监测分析方法》（第四版增补版）中的采样点布置、降水采样及保存与处理，对本市的冬季和夏季的降水中采集降雪和降雨样品，每个样品测定2次平行进样，取平均值计算。

1.4 样品的采集与前处理[1]

样品的采集，降水样品采用手工方法采集，采点设在四楼楼顶，雨水样品采集使用聚乙烯塑料桶，上口直径30 cm，高度≥30 cm，雪水样品采集使用聚乙烯塑料容器，上口直径>50 cm，高度≥50 cm。

雪水样品采集后放置实验室内待其自然融化完全后，样品过60 mm 0.2 ?m水性滤膜过滤，除去降水中尘埃颗粒物、微生物体。雨水样品采集后直接过60 mm 0.2 ?m水性滤膜过滤，除去降水中尘埃颗粒物、微生物体。

2 结果与分析

2.1 标准曲线

分别称取氟化钠（105 ℃烘2h）2.2100 g、氯化钠（105 ℃烘2h）1.6485 g、亚硝酸钠（干燥2h）1.4997 g、

硝酸钠（105 ℃烘2 h）1.3780 g、硫酸钾（105 ℃烘2 h）1.8142，用高纯水定容至1000 ml，配置浓度为1000 mg/L的F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-单个溶液标准储备液[1]。最终配置F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-含量分别为0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、2.0、5.0、8.0、10.0、20、25 mg/L混合标准溶液系列，进行色谱分析，以浓度（y）对峰面积（x）绘制标准曲线，得出线性回归方程及相关系数[4]；分别取浓度为0.1 mg/L、5.0 mg/L的标准溶液，连续测定11次，得出相对标准偏差；以2倍信噪比计算的最小检出浓度[5]。线性方程、相关系数、线性范围、相对标准偏差见表1。

结果表明，各离子标准曲线的线性回归方程相关系数r均>0.999，检出限均≤0.0011 mg・L-，相对标准偏差为0.352%～0.921%之间。说明该方法灵敏度高，精密度好。

2.2 标准样品分析

通过分析F-、Cl-、NO2-、NO3-标准样品，分析准确度。标准样品中F-测定值为0.5125 mg/L；Cl- 5.1007 mg/L；NO2-测定值为0.2998 mg/L；NO3-测定值为9.1989 mg/L。标准样品的测定值均在保证值范围内，表明分析的准确

度高。

2.3 回收率[6]

为了验证方法的准确性，测定降雪和降雨原样及加标样的五种离子含量，抽取原样加标样按1.4处理后对五种阴离子含量进行测定，并计算测定结果的平均值和平均回收率，大气降雪和降雨五种阴离子加标回收实验结果见表2。由表2知实样加标回收率为96.89～100.91%，结果表明方法的准确度较高。

3 结语

采用ICS-2000离子色谱/电导检测器方式，同时检测降雨和降雪中F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-五种阴离子含量。该方法各离子标准曲线的线性回归方程相关系数r均>0.999，检出限均≤0.0011 mg・L-1，相对标准偏差为0.352 %～0.921%之间；标准样品的测定值均在保证值范围内，说明该方法快速、灵敏、准确，操作简便易推广。

参考文献

[1] 空气和废气监测分析方法.4版（增补版）.国家环境保护总局空气和废气监测分析方法编委会，中国环境科学出版社，284-295.

[2] 谢显珍，黄兰芳，谢建伟，等.离子色谱法测定大气降雨中的阴离子[J]，光谱实验室，2011，28（3）：1272-1275.

[3] 张宁.离子色谱法对气溶胶中水溶性离子的分析和应用研究进展[M].首届中国中西部地区色谱学术交流会，2006.

[4] 袁英贤，张岩.离子色谱法测定降水中钾、钠、铵[J].平顶山工学院学报，2002，11（4）：44-45.

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关键词:离子色谱法；匀浆法提取；烟草；糖

中图分类号:O658

文献标识码:A文章编号:1672-8513(2010)01-0043-03

Determination of Sugars in Tobacco by Ion Chromatography

and Sample Preparation with High-Speed Homogenization

XU Yiran1, LI Haiyan1,3, LI Yinke1,2, HE Shunqin1,2, HU Qiufen2

(1. Key Lab of Tobacco Chemistry of Yunnan Province, Yunnan Academy of Tobacco Science, Kunming 650106, China;

2. School of Chemistry and Biotechnology, Yunnan University of Nationalities, Kunming 650031, China;

3.Yunnan Tobacco Quality Supervision and Inspection Station, Kunming 650106, China)

Abstract:

A new method for the determination of sugars (fructose, glucose and sucrose) in tobacco by ion chromatography and sample preparation with high-speed homogenization was tested. The sugars were extracted from the samples by high-speed homogenization with water, and the fructose, glucose and sucrose were analyzed by ion chromatography with the integrated pulsed amperometric detector. The three components were separated on CarboPac PA1 (4×250 mm，5μm) anion exchange column by using 0.2 mol/L sodium hydroxide solution as the mobile phase. The limits of detections (S/N=3) were below 50 μg/L. The mean recoveries range from 96％~103%, and the relative standard deviations are below 2.6%.This method has been successfully applied to the determination of fructose, glucose and sucrose in tobacco with good results..

Key words:

ion chromatography; high-speed homogenization; tobacco; sugar

0 引言

糖是烟草中的重要成分，烟草样品中含有多种糖，但含量最高的是葡萄糖、果糖和蔗糖，3种糖占烟草中糖总量的90％以上；烟草中糖的含量和烟草品质有密切的相关性，因此烟草中糖的测定已逐渐成为国内外烟草行业的质量控制内容 ［1-2］；目前，糖的测定方法主要有滴定法、近红外分光光度法、连续流动分析法、毛细管电泳法、气相色谱法、高效液相色谱法和离子色谱法等.样品前处理一般采用回流提取，振荡浸取、超声浸取等方法［2-8］.匀浆提取是指组织通过加入萃取溶剂进行组织匀浆或磨浆，以提取组织中有效成分的一种提取方法，该方法具有提取完全、效率高、能耗低等特点，目前已在样品前处理中得到广泛应用 ［8-11］；但是匀浆法在烟草糖分析中的应用还未见报道过.我们研究了用水匀浆法提取，离子色谱-积分脉冲安培法测定烟草中糖的方法，取得满意结果.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

ICS-3000多功能离子色谱仪(美国戴安公司)，包括双泵模块、检测器/色谱模块、自动进样器模块.双泵模块中包含一个单元泵和一个四元梯度泵；检测器/色谱模块中放置进样阀、分析柱和安培检测器；安培检测器用金工作电极，pH/Ag/AgC1参比电极，钛对电极；Chromeleon 6.8色谱工作站.

葡萄糖、果糖、蔗糖标样(瑞士Fluka公司生产，纯度均大于99%)；氢氧化钠为优级纯 (北京化学试剂公司)；实验用水为高纯水 (用Milli-Q50高纯水处理器).

葡萄糖、果糖、蔗糖均配制成质量浓度为1.0-mg/L的储备液，所需浓度的标准工作液由该储备液逐渐稀释得到.

1.2 色谱条件

色谱柱为CarboPac PA1 (4×250-mm，5-μm) 阴离子交换柱，流动相为0.2-mol/L 的氢氧化钠溶液，流速0.8-mL/min.PAD脉冲安培检测器(Au工作电极)，工作电位如下：0.00~0.40 s，0.1-V；0.41~0.42 s，-2.0-V；0.43-s，0.6-V；0.44~0.50 s，-0.1-V；积分区间为0.20~0.40 s；进样25.0-μL.在该条件下标样及烟草样品的色谱图见图1所示.

1.3 样品处理

按YC/T31-1996规定的方法制备烟草样品.准确称取0.500-g烟样，置于50-mL锥型瓶中，准确加入25-mL的水，置于高速匀浆机中-20-000-r/min 匀浆提取2.0-min.提取液用0.45-μm的针头过滤器过滤，供液相色谱分析用.

徐然，李海燕，李银科，等：匀浆法提取、离子色谱法测定烟草中的糖

2 结果与讨论

2.1 样品处理条件

对于烟草样品中糖，一般采用水或80％的甲醇水溶液提取［2］；和用有机溶剂提取相比，用水提取成本低且环境污染小；因此本实验选择用水为提取溶剂.分别用匀浆法、振荡浸取法和超声波浸取法对相同的样品进行提取比较，结果表明：每 0.5-g的样品用25-mL的水提取，振荡浸取120-min、超声浸取 40-min、高速匀浆机-20-000-r/min 提取 2.0-min 均可使样品中的糖完全溶出；高速匀浆法效率明显高于振荡浸取和超生浸取法；因此本实验选用高速匀浆法-20-000-r/min 提取 2.0-min.

2.2 色谱条件的选择

对于烟草中葡萄糖、果糖和蔗糖的测定，文献［8］报道CarboPac PA1色谱柱总体分离效果最好且分离时间短，因此实验选用该色谱柱.CarboPac PA1色谱柱属于阴离子交换柱，一般采用氢氧化钠溶液为流动相，随流动相中氢氧化钠浓度增加，各成分在色谱柱上的保留时间缩短，但分离度下降；反之，随流动相中氢氧化钠浓度降低，各成分分离度有增加，但在色谱柱上的保留时间延长，结合时间和分离度综合考虑，本实验选择用0.2-mol/L 的氢氧化钠溶液为流动相.

强碱性淋洗液使得糖、多元醇类化合物以羟基阴离子的形式存在，这与检测糖所用的脉冲安培检测器 (PAD)的检测条件一致.PAD在强碱性介质中通过施加一定的电位，使羟基阴离子在金电极表面发生氧化反应，测定出即时的电流值并积分换算成为库仑，即可反映出即时的待测物浓度，从而实现阴离子交换色谱-脉冲安培检测.由于羟基的氧化电位较低(0.1-V)，所以基体干扰少，可以获得重现性和准确性较好的结果.

2.3 工作曲线与检出限

配制系列不同浓度的标准溶液，在选定色谱条件下进样25-μL，根据测得的峰面积A对糖的质量浓度进行线性回归，得到回归方程.再将最小浓度的标准溶液逐级稀释，依次进样25-μL，计算当信噪比S/N=3时所对应的标准溶液的浓度以确定检出限，结果见表1.

2.4 日内精密度实验

烟草在相同条件下平行测定7次 (同批次处理)，并计算7次平行测定结果的相对标准偏差，可得果糖的RSD为1.8%、葡萄糖的RSD为2.1%、蔗糖的RSD为2.4%，说明方法精密度良好.

表1 回归方程、相关系数、线性范围和检出限

组分回归方程相关系数线性范围/(mg•L-1)检测限/(g•L-1)

葡萄糖A=7.58C-0.4780.999-50.3~12025

果糖A=3.06C-0.1620.999-80.4~18030

蔗糖A=4.56C-0.2470.999-40.4~10050

2.5 日间精密度实验

卷烟样品在不同时间内测定(每天测定1次，共7次)，计算7次测定结果的相对标准偏差，可得果糖的RSD为2.1%、葡萄糖的RSD为2.4%、蔗糖的RSD为2.6%；说明在不同时间内测定，方法精密度仍然良好.

2.6 回收率实验

样品按选定的样品前处理条件处理，并按选定色谱条件进样分析，测定时称取相同的样品2份，其中1份为基准，另1份加入已知量的糖标样(设 1.0、5.0、25.0-mg 3个添加量)，通过加入标准的测出量除以标准加入量计算回收率.得葡萄糖、果糖、蔗糖的回收率在96%~103%之间，说明方法回收率很高.

3 结论

本方法以CarboPac PA1阴离子交换柱作分离柱，0.2-mol/L NaOH强碱性溶液为淋洗液，脉冲安培检测法测定烟草中糖，实现了烟草中葡萄糖、果糖、蔗糖的同时测定，灵敏度比示差检测法有了很大提高.本方法样品处理采用高速匀浆法，高速匀浆法提取具有提取完全、效率高、能耗低等特点，所需时间明显少于振荡浸取法和超声波浸取法.总之，该方法准确可靠，重现性好，回收率满意，检出限较低，可用于烟草中糖含量的质量分析与控制，具有实用价值.

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篇8

关键词 血清脂质组学； 电喷雾电离； 大气压化学电离； 大气压光致电离； 液相色谱质谱联用

1 引 言

脂类化合物是一类易溶解于有机溶剂的化合物，具有许多重要的生物学功能，参与调节多种生命活动过程，包括能量转换、物质运输、信息识别与传递、细胞发育和分化，以及细胞凋亡等[1～5]， 最近的研究表明， 脂类化合物的异常代谢与多种疾病， 如动脉硬化症、糖尿病、肥胖症、阿尔茨海默病以及肿瘤的发生发展密切相关[6，7]。研究表明， 人血清中的脂类成分具有结构多样， 浓度水平范围宽， 极性差异大等特点， 对人血清脂质组学的分析提出很大的挑战[8]。

随着软电离技术的发展， 质谱在脂质组学研究中的应用越来越广。目前脂质组学LCMS分析中常用的软电离技术包括电喷雾电离（Electrospray ionization， ESI）、大气压化学电离（Atmospheric pressure chemical ionization， APCI）和大气压光致电离（Atmospheric pressure photoionization， APPI）。ESI是基于LCMS分析技g的脂质组学研究中最常用的离子化技术[9～14]。然而， ESI也有一些不足， 如易在复杂多组分样品的检测中产生离子抑制现象。APCI主要适用于弱极性化合物， 相对于ESI不易受基质效应的影响[15，16]， 目前， LCAPCIMS技术已被应用于体液中一些脂类代谢物的检测[17， 18]。APPI适合于弱极性及非极性化合物的离子化， 相比于ESI与APCI， 其所具有的电势在一定程度上可以克服或降低离子抑制与基质干扰带来的影响[19，20]， 因而在脂类化合物定量分析中的应用越来越广泛[21～23]。有学者系统比较了ESI， APCI， APPI离子源在正相色谱条件下对脂肪酸和甘油酯类化合物的检测能力， 发现APPI离子源在检测灵敏度和定量准确性方面表现出明显的优势[24]。然而， 更值得关注的是这3种常用的离子化方法在应用更为广泛的反相色谱条件下对各种脂类化合物的检测适用性， 目前这方面的研究尚未见文献报道。本课题组在前期研究中， 基于“互补性”思路建立了应用于代谢组学的组合式离子化LCMS分析方法， 在提高代谢物的检测灵敏度和覆盖范围等方面获得良好效果[25～27]。因此， 为了探讨本方法在脂质组学分析中的应用， 本研究系统地比较了ESI， APCI和APPI离子源在反相色谱条件下对6类17种代表性脂类对照品和健康人血清中的脂类代谢物的检测能力， 为脂类化合物的质谱分析方法和脂质学研究中离子化方式的选择提供了依据。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

Agilent 1200系列快速高分辨液相色谱仪（德国Waldbronn Aglient Technologies 公司）， 包括二极管阵列检测器、二元梯度泵、在线脱气机、自动进样器（配有恒温箱）、柱温箱； QSTARTM Elite型四极杆飞行时间串联质谱仪（美国Applied Biosystem/MDS Sciex公司）， 配有 ESI， APCI， APPI 离子源及Analyst QS 2.0数据处理系统。

17种脂质对照品（美国SigmaAldrich公司）如表1所示。乙腈、异丙醇和甲酸（色谱纯， Merck公司）： 甲酸铵（色谱纯， 美国SigmaAldrich公司）。实验用水为某品牌纯净水。

20例健康人血清样本采自中国医学科学院北京协和医院（符合中国医学科学院伦理学委员会要求）， 采集后立即于80℃冷冻保存。

2.2 色谱条件

Ascentiss Express C8 色谱柱（150 mm×2.1 mm， 2.7 μm， 德国SigmaAldrich公司）； 流动相： A相为乙腈水（3∶2， V/V， 含0.1%甲酸， 10 mmol/L甲酸铵）； B为异丙醇乙腈（9∶1， V/V， 含0.1%甲酸， 10 mmol/L甲酸铵）。线性梯度洗脱条件： 0～1.5 min， 32% B； 1.5～18.5 min， 32%～97% B； 18.5～22 min， 97% B。每次进样前， 色谱柱在初始流动相下平衡5 min。流速： 300 μL/min； 柱温： 55℃； 进样量： 10 μL。

2.3 质谱条件

采用正、负离子全扫描模式， 扫描范围为120～2000 Da。ESI离子源喷雾电压为4 kV/4 kV， APCI离子源放电电流为2.5 μA/2.5 μA， APP离子源电离电压为1.2 kV/1.2 kV。ESI， APCI， APPI离子源温度分别为450℃、420℃、400℃， 雾化气： 0.41 MPa， 干燥气： 0.34 MPa， 气帘气： 0.21 MPa。APPI离子源中掺杂剂丙酮的流速为20 μL/min， VWD灯保护气流速为1 L/min。实验所用气体均为氮气。数据采集及处理软件采用Analyst QS 2.0数据处理系统。

2.4 对照品溶液及血清样本的制备

2.4.1 脂类对照品混合溶液的配制 分别称取适量17种对照品， 分别溶于CH2Cl2CH3OH（2∶1， V/V）混合溶液中， 制备脂类对照品贮备液， SA、SM（d18∶1/16∶0）、PE（14∶0/14∶0）、CoQ10贮备液的浓度为0.1 mg/mL， 其余均为1 mg/mL。取适量脂类对照品贮备液， 用乙腈异丙醇水（65∶30∶5， V/V）稀释并定容至5 mL， 配制成各种脂类化合物浓度均为3 μg/mL的对照品混合溶液。

2.4.2 血清样本前处理 实验前将血清样本在4℃下解冻， 取血清30 μL， 加入甲醇200 μL， 甲基叔丁基醚660 μL， 涡旋混合5 min， 加入水150 μL， 涡旋5 min后静置5 min， 4000 r/min离心5min后移取上层有机相500 μL并吹干， 残留物用500 μL乙腈异丙醇水（65∶30∶5， V/V）混合溶剂复溶， 15000 r/min离心10 min后进样分析。

2.5 数据处理方法

取20例血清样本经LCMS分析后获得原始数据文件， 利用数据格式转换软件 （Wiff to mzData， version 1.0.0.4， Applied Biosystems/MDS Sciex） 将原始数据文件转换为mzData格式， 用XCMS进行保留时间校准、峰识别、滤噪、峰匹配， 获得包含质荷比、保留时间、峰面积等信息的原始数据矩阵。采用CAMERA （Collection of Algorithms for Metabolite Profile Annotation）软件标注， 并手动剔除加合离子、同位素离子以及碎片离子峰。采用自编的程序对3种离子源获得的离子峰进行比较， 设定质荷比与保留时间的容许偏差值（m/z=0.05， RT=0.2 min）， 即代谢物保留时间偏差在0.2 min以内、质量数偏差

3 结果与讨论

3.1 3种离子化技术对脂类化合物对照品的离子化特点

采用ESI， APCI， APPI 3种离子源对不同种类的脂类化合物对照品的混合溶液进行了LCMS分析， 详细考察了3种离子源的离子化特点， 结果见表2。脂肪酸类化合物在3种离子源负离子条件下均易离子化。甘油脂类化合物在正离子检测模式下易离子化， 离子化过程中容易发生中性丢失而脱去水或脂肪酸分子， 所产生的[M+H-H2O]+和[M+H-RCOOH]+ 离子的相对丰度在APPI离子源中最高、其次是APCI离子源， 在ESI离子源中最弱（图1）。甘油磷脂和鞘磷脂类化合物在（±）ESI模式下均易离子化， 但在正离子模式下的离子化效率高于负离子模式。而APPI和APCI离子源条件下， 甘油磷脂和鞘磷脂类化合物的磷酯键容易断裂， 形成多种丰度较低的碎片离子。胆固醇（酯）类化合物在3种离子源正离子模式下均易脱去水分子或脂肪酸分子而被离子化。异戊烯醇脂类化合物易在正离子模式下发生离子化， 在3种离子源中均形成[M+H]+的基峰离子。

综上所述， ESI离子源的离子化能力最强， 适用于大多数脂类化合物。相对于APCI和APPI离子源， ESI离子源是最温和的离子化技术， 除能产生 [M+H]+离子外， 还常产生相对丰度较高的[M+NH4]+， [M+Na]+等加合离子； 而APPI和APCI离子源条件下， 脂类化合物尤其是磷脂类化合物容易发生碎裂而得不到准分子离子。

3.2 3种离子化技术对脂类对照品的检测灵敏度

脂类对照品混合液依次连续进样6次， 采用优化后的质谱条件进行LCMS分析， 根据不同离子源的离子化特点， 分别选择各种脂类化合物在各种离子源离子化时产生的基峰离子， 提取相应的离子流色谱峰， 计算平均峰面积。 结果（图2）表明， 17种脂类对照品在相同浓度下表现出明显不同的离子化效率。ESI离子源不但对较易离子化的脂肪酸类、甘油磷脂类、鞘磷脂类代谢物的离子化能力最高， 对极性较小的甘油二酯和甘油三酯类化合物的离子化效率也优于APCI和APPI离子源。推测是由于流动相中的甲酸铵能促进该类化合物形成[M+NH4]+离子而发生离子化。实验中发现， 当流动相中不加入甲酸铵等添加剂时， 这些[M+NH4]+离子的强度显著降低， 导致该类化合物在（+）ESI条件下的离子化效率显著低于（+）APCI和（+）APPI。这一结果与文献[24]中正相色谱条件下获得的结果一致。ESI离子源对异戊烯醇脂类化合物的检测灵敏度与APPI离子源相当， 均优于APCI离子源。APPI离子源对胆固醇（酯）类化合物检测能力最强， 显著高于APCI和ESI离子源。APCI离子源对各类化合物的检测能力均低于ESI或APCI离子源。

3.3 多重离子化LCMS技术在血清脂质组学分析中的适用性

分e采用ESI、APCI、APPI离子源正、负离子检测模式对20例健康人的血清样品进行了LCMS谱分析， 典型色谱图见图3， 同一样品在不同离子源条件下的LCMS总离子流色谱图具有明显差异。ESI离子源对不同保留时间的脂类代谢物均有良好的响应。APCI和APPI离子源检测获得的色谱峰在保留时间8～13 min的区域强度较低， 这与这一区域的化合物主要是磷脂类代谢物有关。在保留时间15～18 min的区域（主要是甘油三酯、固醇酯和异戊烯醇脂类）， ESI、APCI和APPI离子源均具有良好的响应。这些结果与之前采用对照品分析获得的结果一致。

为了进一步比较3种离子源对血清中脂类成分检测的适用性， 我们对LCMS分析获得的色谱峰进行了提取， 比较了各种离子源所能检测到的色谱峰的数目以及每种离子源所检测到的特有色谱峰和共有峰（图4）。从图4可见， 正离子模式下3种离子源检测到色谱峰的总数为1684个， ESI、APCI、APPI离子源分别检测到1445， 274， 613个色谱峰， 分别为色谱峰总数的86%、 16%、 36%； 负离子模式下3种离子源检测到色谱峰的总数为822个， ESI， APCI， APPI离子源分别检测到762， 91， 122个色谱峰， 分别占色谱峰总数的93%、 11%、 15%。（+）ESI和（+）APPI检测到的色谱峰数目占到3种离子源正离子模式下检测到色谱峰总数目的99%， （-）ESI和（-）APPI检测到的色谱峰数占3种离子源负离子模式下检测到色谱峰总数的98%。APCI离子源在正负离子模式下检测到的色谱峰数目均少于APPI离子源， 其中大多数共有峰的响度强度均低于APPI离子源。上述结果表明， ESI离子源对血清中脂类代谢物检测的覆盖范围最大， 其次是APPI离子源， APCI离子源的检测能力最弱。

4 结 论

本研究采用ESI， APCI和APPI 3种不同离子化技术的LCMS分析方法， 分别对6类17种脂类对照品及20例健康人的血清样本进行了系统分析比较。结果表明， ESI离子源对血清中脂类代谢物的检测能力最强， APPI离子源可以对ESI离子源提供很好的补充， 而APCI离子源所能提供的信息有限。采用ESI和APPI离子源相结合的LCMS脂质组学分析方法可以提高分析方法的整体灵敏度， 有利于从复杂生物样本中获得更完整的脂类代谢物信息。

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篇9

关键词 Chirp Z变换； 离子迁移谱； 高效液相色谱

1 引 言

离子迁移谱（Ion mobility spectrometer， IMS）是20世纪70年代出现的一种新型快速分离检测技术[1]，其原理是根据分析物分子质量、电荷和碰撞截面（即大小和形状）来分离和辨别分析物，在军事[2]、食品[3]、制药[4]、生物[5]、环境[6]等领域得到不同程度的发展和应用。电喷雾电离（Electrospray ionization， ESI）是IMS常用的电离方法，适合对难挥发性和热不稳定物质的检测，广泛应用于违禁药品[7]、危险品[8]、医药[9]以及生物样品[10]等分析中，具有结构简单、灵敏度高、分析速度快、结果可靠等优点，但其在进行多组分样品分析时，由于离子化过程中不同物质分子之间存在电离抑制现象，会导致检测结果准确性降低[11]。

高效液相色谱（High performance liquid chromatography，HPLC）是利用保留时间的差异对样品进行分离的一种重要分析方法[12]，然而其对色谱峰中洗脱出来的几种共流出化合物无法进行表征。HPLCESIIMS 联用可以对HPLC检测器无响应或难分离的样品直接分析，但常规HPLC流动相的大流速和ESIIMS的小流速不匹配。Lee 等[13]采用液相色谱微柱与 IMS 联用系统分析了21 种糖类物质，微柱流速 50 μL/min，柱后分流10%实现 ESIIMS 流量匹配； Budimir等[14]搭建HPLCNanoESIIMS 接口技术，成功分析了药品活性成分； 陈创等[15，16]搭建了一套纳升级电喷雾离子源离子迁移谱仪，对三乙胺、二乙胺以及丁胺组成的混合样品成功分离并测定，该系统的线性响应范围均达到近两个数量级。本课题组前期研究发现，采用多喷嘴电喷雾阵列作为离子迁移谱仪（IMS）的离子源， 可使用更高的 ESI 流速，相同的条件下，12 喷嘴的电喷雾阵列离子源可提高离子化效率平均达3.8 倍[17]。

传统傅里叶变换离子迁移谱仪（Fourier transform ion mobility spectrometer，FTIMS）[18，19]是利用迁移区前后 2 个离子门加载同频同相方波扫频电压，以控制法拉第盘对离子的接收进出，形成离子流干涉谱，经FT变换得到离子的迁移谱。与传统IMS 相比，离子利用率提高了25倍，信噪比提高5倍[20]。Tarver等[21]去掉第二个离子门，采用模拟开关电路将法拉第盘接收到的离子流信号进行电路复用处理，使得离子利用率提高到50%，较单周期扫描法 IMS 的信噪比提高7倍。这两种信号调制方法都增大了离子迁移谱分析的利用率，使灵敏度有所提高，但FTIMS测量迁移时间的准确度不高，与ESI联用时由于离子化噪音大，灵敏度提高有限。

Chirp Z变换（Chirp ztransform，CZT）于1969年提出[22]， 是一种使用非常广泛的在Z平面上沿著螺旋线轨道计算有限时宽的Z变换方法，其基本原理是[23]：在折叠频率范围内，任意选择起始频率和频率分辨率，不需要经过任何调制与滤波处理，在有限带宽里对样本信号进行Z变换。因Chirp Z变换增大频域采样点数，减少干涉产生的误差，获得较高精度的信号参数，实现离子迁移谱的局部细化，提高局部光谱分辨率，许多领域都得到了应用[24]。如Tong等[25]将2D Chirp Z变换法应用于旋转核磁共振谱图的处理，结果表明ChirpZ变换法能实现点视场缩放，比线性或三阶插计算值更加准确； Lanari等[26，27] 将ChirpZ变换法应用于扫描式合成孔径雷达回波信号的成像处理，结果表明，该方法可以简化方位向处理、提高运算效率、增强图像质量。目前， 将ChirpZ变换法用于离子迁移谱的研究尚未见报道。

本实验将Chirp Z变换应用于频率调制IMS，建立了HPLCNanoESIChirp Z IMS联用分析方法。首先优化了影响NanoESIChirp Z IMS 信噪比的喷雾电压、溶剂组成、溶液流速等参数。在此基础上，利用建立的方法对一系列四烷基溴化铵类化合物进行测定，比较了FT变换法和Chirp Z变换法两种方法的信噪比和分辨率，并对此方法的检出限、线性范围、重复性和精密度进行了考察。

2 实验部分

2.1 HPLCESIIMS系统结构

HPLCNanoESIIMS联用系统装置如图1所示。系统主要包括3个部分：HPLC、柱后分流装置和NanoESIIMS。柱后分流装置（PEEK管， 100 μm i.d， 0.365 mm o.d，北京京科瑞达科技有限公司）安装在HPLC和NanoESIIMS 之间，用于实现与ESI的进样流速匹配。由于喷雾溶液中水含量升高会使去溶剂化过程变得困难，离子化效率降低，谱图的噪音增加，进而分析的灵敏度降低，柱后以甲醇为后补充液，克服溶剂组成对信噪比的影响。柱后补充泵为LC 100高压恒流泵（济南赛畅科学仪器有限公司），石英毛细管为柱后补充液管（20 μm i.d，150 μm o.d，Polymicro公司）。迁移电压为10 kV，离子门电压9.04 kV，迁移区长度为16.8 cm，脱溶剂区为50 cm，采用纳流电喷雾阵列离子源。

2.2 试剂

IMS的适宜条件是电喷雾对化合物进行离子化，适合于检测难挥发、热不稳定和无紫外吸收的化合物，四烷基溴化铵类是易电离的标准化合物，电离效率与离子迁移谱无关，故选用四烷基溴化铵类化合物。四丁基溴化铵（T4A，质量分数>99.5%）、四戊基溴化铵（T5A，质量分数>98.0%）、四己基溴化铵（T6A，质量分数>98%）、四庚基溴化铵（T7A，质量分数>99.0%）、四辛基溴化铵（T8A，质量分数>98%）、四癸基溴化铵（T10A，质量分数>99%）均购自上海士峰生物科技有限公司； 甲醇（色谱纯，美国 Sigma公司）； 乙酸（分析纯，天津市致远化学试剂有限公司）； 实验用水为MilliQ 纯水系统制备的超纯水。高纯氮气经分子筛、变色硅胶和活性炭净化后作为迁移气（Drift gas）。采用Igorpro软件绘制图谱。

2.3 标准品的配制

实验过程中T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A均用90%（V/V）甲醇配制成浓度为5 mmol/L的标准储备液（含0.1%乙酸），于 4℃冷藏待用。

2.4 混合标准溶液

准确移取适量T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A的标准储备液，使用前以90%（V/V）甲醇（含0.1%乙酸）逐级稀释成浓度为5、10、20、40、60、80和100 μmol/L的混合标准溶液。

2.5 色谱的分离条件

LC20A高效液相色谱仪（岛津公司），配InertsustainTM C18柱（100 mm×2.1 mm，3.0 μm）。流动相为含0.1%乙酸（A）甲醇（B），梯度洗脱：0～15 min，30%～100% B； 15～35 min，100% B； 体积流量0.1 mL/min； 进样量8 μL； 柱温35℃； 柱后补充液流速0.1 mL/min，所有四烷基溴化铵类化合物均在正离子模式下进行分析。

2.6 约化迁移率和分辨能力

3 结果与讨论

3.1 Chirp Z变换法与FT变换法比较

3.1.1 相关函数 传统FT变换离子迁移谱有2个离子门，离子门工作波形为方波脉冲，随着门调制频率v的变化，到达检测器的离子为 0、l/v、2/v、3/v…，不能到达检测器的离子 1/2v、3/2v、5/2v ... 用锯齿波形表示其变换趋势，可根据文献＼[30＼]中的公式（3）表现出来。

其中，|FS（v）exp|表示逆傅立叶变换，表示卷积； m（t）为很多函数的和， b为分分辨率。公式中的旁瓣信号值为主瓣信号值的1/27，旁瓣时间则为主瓣时间的3倍。由于电喷雾离子迁移谱分析时其溶剂峰的强度较大，产生的变换镜像峰可能会干扰正常的离子迁移谱图。为避免变换镜像峰的干扰，本研究采用与离子门方波Chirp信号同相的余弦信号与检测信号相关，可消除变换镜像峰的影响[31]。

3.1.2 谱图分辨率及变换镜像峰比较 以90%甲醇作为电喷雾溶剂，分别记录Chirp Z变换法和FT变换法处理的NanoESIIMS的响应谱图，结果如图2。其中Chirp Z和FT变换法的扫描时间为2000 ms，扫频速度为4000 Hz/s，采样速率为50000 p/s。从图2可见，Chirp Z变换法明显优于FT变换法，这是由于Chirp Z法增加采样点数进一步拉开密集频率成分，减少干涉产生的影响，使曲线更加圆滑，迁移时间的测量更加精确。Chirp Z变换法在实现局部溶剂峰谱图放大的同时提高了局部频域范围内的采样分辨率，与文献[32]所述相近； 而FT变换法由于采样点数少，时间间隔大， 致使曲线不够圆滑，迁移时间的测量误差较大。

从图2可见，Chirp Z变换法和FT变换法的溶剂峰出峰时间均约为8.0 ms，FT变换法在溶剂峰出峰时间的3倍位置出现一个变换镜像峰。Chirp Z变换法先将离子流进行占空比为50%的方波频率信号调制，放大后转化为数字信号曲线，其次采用方波频率信号同相或反相的正弦Chirp信号以及方波Chirp信号与数字信号的曲线分别相关，相关的相位与原方波Chirp信号相同，相关后的信号进行加窗运算（Welch函数），将加窗后的信号进行Chirp Z变换，并对变换后的信号进行比较，滤去了变换产生的镜像峰。

3.1.3 信噪比、分辨率的比较 采用Chirp Z 变换法和FT变换法两种方法分别测定T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A的信噪比和分辨率，结果分别见图3和图4。

从图3和图4可见，Chirp Z 变换法的信噪比与FT变换法的信噪比差异较小，而Chirp Z 变换法的分辨率要优于FT法的分辨率，这是因为Chirp Z变换法先测出主瓣的位置，再对主瓣进行局部细化，从而降低采样间隔，增大频域采样点数，减少干涉产生的误差，获得较高精度的漂移时间，从而提高局部光谱分辨率，使光谱图质量更高。

3.2 NanoESIIMS条件的优化

3.2.1 溶液流速对信噪比的影响 大气压下的离子迁移谱ESI 源和迁移管之间无真空接口，ESI 只能接受较低流速的溶剂，在优化条件下，考察了溶液流速为4～25 μL/min对NanoESIChirp Z IMS信噪比的影响，结果见图5。

由图5可见，流速在4～25 μL/min 范围内，6种四烷基溴化铵类化合物的信噪比逐渐增加； 流速超过8 μL/min时，信噪比呈下降的趋势。这是因为IMS的ESI只能承受μL/min流速水平的溶剂[15]； 继续增加流速会导致溶剂脱除困难，离子化效率低，同时电喷雾过程中产生的带电液滴会增加谱图的噪音，从而降低信噪比。

3.2.2 溶剂组成对信噪比影响 在优化条件下，考察20%～95%甲醇为溶剂时对NanoESIChirp Z IMS信噪比的影响。如图6所示，采用甲醇水体系时，随甲醇含量增加，离子化效率逐渐增大，噪音随之降低，6种四烷基溴化铵类化合物的信噪比均呈逐渐增加的趋势，在甲醇含量>90%时，信噪比^好并趋于稳定。

3.2.3 雾电压对信噪比影响 在优化条件下，考察喷雾电压为2.5～5.0 kV时对NanoESIChirp Z IMS信噪比的影响，如图7所示，喷雾电流均随喷雾电压的升高而增大，当喷雾电压为4.5 kV时，6种四烷基溴化铵的信噪比达到最大值。这是因为随着喷雾电压的增加，单位时间内生成的离子数量增加，进而提高电喷雾的离子化效率，当喷雾电压超过4.5 kV时，迁移管内容易出现电晕放电，从而使谱图变得复杂。

3.3 HPLCNanoESIIMS联用分析四烷基溴化铵离子

图8分别是采用Chirp Z变换法和FT变换法使用HPLC与NanoESIIMS 联用系统，在NanoESIIMS的优化条件下依次检测T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A混合物得到的二维图。从图8可见，方法的漂移时间略有差异，采用Chirp Z变换法6种化合物的漂移时间范围为15.4～30.05 ms，而FT变换法的漂移时间范围为15.75～30.25 ms。这是由于Chirp Z变换法增加了采样点数，拉开了密集成分，从而可获得较高精度的漂移时间。从图8可见， 6种四烷基溴化铵铵类化合物没有完全分开，但二维谱图中可清晰地观察到 6种四烷基溴化铵离子是分开的，说明液相色谱与离子迁移谱分离机理不同，相互正交，充分体现了二维分离手段在两种分离能力互补方面的特性，因而具有更高的选择性和更大的峰容量。其与已有联用研究[33]比较，Chirp Z变换法在计算方法更精准，有效地提高了分析的占空比，进而提高分析的灵敏度， 并保证第二维分离的采样频率，从而使液相色谱离子迁移谱的联用分析方法真正成为一种高峰容量、高灵敏度的分析方法。

3.4 分析方法的考察

3.4.1 标准曲线的制备 运用HPLCNanoESIIMS 联用系统，采用Chirp Z变换法依次测定混合标准溶液，以峰面积为纵坐标（y），摩尔浓度为横坐标（x），进行线性回归，得6种四烷基溴化铵的回归方程，结果见表2。用Chirp Z变换法测定的T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A的线性范围为5～100 μmol/L和10～100 μmol/L，相关系数为0.9963～0.9988。表明各化合物在相应物质的量浓度范围内线性良好。

3.4.2 检出限 运用HPLCNanoESIIMS 联用系统，采用Chirp Z变换法依次测定混合标准溶液，以S/N=3计算检出限，结果见表2。用Chirp Z变换法测定的T4A、T5A、T6A、T7A、T8A和T10A的检出限（RSD =3）分别为 2.46、2.03、2.09、3.28、5.17和7.00 μmol/L，其值高于文献[23]中检测结果（0.8～1.0 mg/L）。这主要是由于两方面原因：一是由于使用柱后补充液稀释了分析物的浓度； 二是色谱分离后化合物在流出液中的浓度大为降低，而ESIIMS为浓度型检测器，其二维分离的灵敏度与单独的IMS分析有所有同。

3.4.3 两种方法的精密度和重复性比较 选用混合标准溶液（浓度20 μmol/L）为考察样品，采用2.4节中的混合标准溶液配制方法， 用HPLCNanoESIIMS 联用系统Chirp Z变换法平行测定6次，进样体积8 μL，再平行制备6份样品溶液，在选定测试条件下依次测定，进样体积8 μL，计算各化合物峰面积的RSD值，结果见表2。Chirp Z变换法测定的6种四烷基溴化铵类混合物的相对标准偏差均

4 结 论

IMS以其简单快速、操作方便和检测限低的优点已成为痕量化合物现场探测领域应用最成功、最广泛的技术之一。本研究成功搭建了一套 HPLCNanoESIIMS 系统，利用Chirp Z变换法和FT变换法同时对6种四烷基溴化铵类化合物进行测定。Chirp Z变换法的迁移时间精确度优于FT变换法，分辨率亦有明显提高。本方法与已有联用方法[33]相比，有效提高了分析的占空比，进而提高了分析的灵敏度，并保证第二维分离的采样频率，从而使液相色谱离子迁移谱的联用分析方法成为一种高峰容量、高灵敏度的分析方法。

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Abstract By combining frequency modulation Chirp Z transform ion mobility spectrometers （IMS） and multi nozzle electrospray array ionization source， a method of NanoESIChirp Z transform ion mobility spectrometryhigh performance liquid chromatography was developed for the determination of nalkyl ammonium bromide compounds. The parameters of NanoESIChirp Z transform IMS such as electric field intensity， solvent composition， and solution flow rate were investigated and optimized. Subsequently， four kinds of nalkyl ammonium bromide compounds were respectively detected by this developed Chirp Z transform method and Fourier transform method， and the obtained results were compared. The result indicated that the optimum conditions were electric field intensity of 4.5 kV， and ESI solution flow rate of 8 μL/min. Then a test mixture containing tetrabutylammonium bromide， tetrapentylammoniumbromide， tetrahexylammonium bromide， tetraheptylammonium bromide， tetranoctylammoniumbromideandtetrakis（decyl） ammonium bromide was successfully separated and determined by the HPLCnanoESIChirp Z IMS method.Chirp Z transform method provided higher signal to noise ratio compared to conventional signal averaging method， and was superior to FT method in the determination of drift time.

Keywords Chirp Z transform； Ion mobility spectrometry； High performance liquid chromatography

篇10

关键词：超声萃取；三聚氰胺；乳制品；阳离子交换色谱

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2016.06.092

1引言

由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量。宠物饲料及婴幼儿奶粉中非法添加三聚氰胺，造成对健康的危害。三聚氰胺的检测颇受关注。目前对三聚氰胺的检测主要局限于饲料类产品，多用离子对色谱法，虽然国家已出台了三聚氰胺的检测标准，前处理采用固相萃取技术，存在费时费力，有机溶剂使用量较大的缺点。国外关于三聚氰胺的分析方法主要是色谱法，如HPLC，GC/MS和LC/MS/MS，也有用拉曼光谱进行检测的报道，但均未见乳制品中三聚氰胺检测的报道。乳制品含有脂肪、蛋白质，若前处理不好，低含量的三聚氰胺的检测易受干扰。超声萃取是一种有效的前处理方法，萃取溶剂的选择对超声萃取效果影响极大。针对目前乳制品中三聚氰胺的检测样品量大，建立简单、快速、可靠的乳制品中三聚氰胺的分析方法非常必要。

本文采用1%三氯乙酸乙腈溶液为提取液的超声萃取为前处理方法，以二极管阵列紫外检测器作为定性定量手段，采用阳离子交换色谱方法，建立了一种回收率高，快捷，稳定的乳制品中三聚氰胺的检测方法。

2实验部分

2.1仪器与试剂

Waters 2695高效液相色谱仪，Waters 996PAD二极管阵列检测器（美国waters公司）；涡旋混合仪；（上海沪西分析仪器厂，WH-3）超声清洗器（上海KU-DOS超声仪器有限公司，SK7200LH）。

三聚氰胺标准品（纯度大于99%，百灵威公司）用1：1甲醇水配制成10ttg/mL的标准储备液，于-4℃下避光保存，根据需要稀释成适当浓度的工作液。实验所用液态奶样品，奶粉样品均为武汉产品质量监督检验所日常检测用品。

2.2实验方法

2.2.1超声萃取条件

取2.00g液体奶样品置于50.0mL比色管中，然后加入10.00mL1%三氯乙酸乙腈溶液，涡旋混匀，超声提取15min后，再次涡旋混匀，静置，取上清液过0.2tim微孔滤膜，备检测用。

取2.00g奶粉样品置于50.0mL比色管中，先加入5.00mL二次水溶解，涡旋混匀后，与液体奶预处理步骤相同。

2.2.2色谱条件

色谱柱：Luna―scx（4.6×250mm，5μm，美国菲罗门公司）；流动相：A相为50mmol磷酸二氢钾溶液（pH=2.5），B相为乙腈，A：B=35：65，等度洗脱；流速：1.0mL/min；进样量：30μL；检测波长：235nm。

3结果与讨论

3.1超神萃取条件的优化

3.1.1萃取方法及萃取液的选择

通常用液一液萃取法提取乳制品中的三聚氰胺，由于乳制品中蛋白质的含量较多，蛋白质变性后会将中心的样品包裹起来，即使通过超声波，高速振荡等方法也很难将包被层破坏掉，使样品不能被充分的提取。本文针对乳制品的特点，分别称取5份空白液体奶样品和奶粉样品，添加10μg/g的三聚氰胺标准工作液，分别用5种不同提取液进行预处理，用LC―PAD进行分离检测，结果如表1所示。

由表1可见，单独使用甲醇回收率很低；使用乙腈做提取液回收率提高到83.2%，但仍不能满足分析的要求；1：1甲醇与水的混合溶剂进行提取时发现蛋白质沉降缓慢，需进行12000r高速离心才能够分层。先用1%三氯乙酸水溶液，然后用乙腈提取回收率叶较低；单独用三氯乙酸提取，回收率只有35.%，仍无法满足分析要求。含有1%三氯乙酸的乙腈溶液进行提取，液态奶与奶粉的回收率均在93%以上，效果最佳。因此本研究确定提取液为1%三氯乙酸乙腈溶液。

3.1.2提取液体积的优化

萃取液体积对回收率有重要影响。为了确保三聚氰胺能够全部提取出来，本研究提高了液态奶及奶粉中的添加水平（500μg/g），先按照3.1.1确定的方法分别加入5.00mL，10.00mL，15.00mL，20.00mL，25.00mL，30.00mL1%三氯乙酸乙腈溶液，涡旋混合，超声提取15min，进行分离检测。试验结果如图1所示，结果表明，提取液体积在大于10.00mL后，提取出的三聚氰胺的总量不再增加。提取液体积为5.00mL时，反应体系不易分层，需用12000r/min转速离心；若提取液体积过大，会因稀释比例过大导致方法检出限偏高。故本文提取液用量定为10.00mL。

3.1.3超声提取时间的优化

超声提取时间可影响三聚氰胺的回收率。分别称取5份空白液体奶样品和奶粉样品，添加三聚氰胺标准工作液到10/μg/g，按照3.1.1和3.1.2节所述方法，分别加入10.00mL1%三氯乙酸乙腈溶液，涡旋混合，分别超声提取0min，5min，10min，15min，20min，25min，30min，然后进行分离检测，结果如图2所示。结果表明，超声提取能够大幅提高回收率，在超声时间大于15min之后，三聚氰胺的回收率基本不再增加。故本文超声提取时间定为15min。

3.2色谱条件的优化

比较了C8（4.6×250mm，5/μm），C18（4.6×250mm，5μm）和Luna―sex（4.6×250mm，5/μm）三种色谱柱的分离情况。其中C8柱和C18柱按照国标方法给定的色谱条件进行实验。实验结果表明，选用C8柱和C18柱，应用离子对试剂进行分离，空白样品中有一杂质峰与目标峰发生重叠，检测结果受到较大干扰，如图3（a），（b）所示分别为应用C8柱和C18柱的空白样品和三聚氰胺标准品的色谱图。

而选用强阳离子型色谱柱Luna―SCX，以50mmol磷酸盐（pH=2.5）：乙腈（35：65）为流动相，大部分杂质在死时间即被洗脱，能够很好的与所有杂质峰分离，见图3（c），分别是空白样品，三聚氰胺标准品及空白加标样品的色谱图。由图可见，杂质峰和三聚氰胺完全得到分离，因此本研究选择上述Luna-scx色谱柱作为分离柱；选用235nm作为检测波长。

3.3方法的线性范围，检出限。回收率和精密度

采用外标法定量，三聚氰胺在液态奶及奶粉中的线性范围为0.5～400μg/g，相关系数均大于0.99。以阴性样品为测试样品，添加不同浓度水平的三聚氰胺，每个水平做6个平行样，计算回收率、相对标准偏差（RSD），结果见表2。通过低浓度（0.5μg/kg）添加样品，以3倍信噪比为检出限（LOD），计算得出三聚氰胺的检出限为0.02μg/g，同样条件下，以10倍信噪比为定量下限（LOQ），计算出三聚氰胺的定量下限为0.5μg/g。

3.4乳制品中三聚氰胺的测定