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戴安离子色谱电导法检测啤酒中氟离子

来源:化工仪器网2022/7/21 17:07:10136
导读:

氟是人体必需的元素之一,广泛存在于自然界中。我国疆域宽广,不同 地域内地质构造差异明显,水质、土壤乃至种植作物中氟离子的含量也因此 呈现出地域差异。氟虽然对人体有益,但并非多多益善,经研究表明[1-4]过多 摄入氟,可干扰骨代谢乃至引发人全身性中毒,肌体内各组织器官都会受到 一定程度的损害,且氟不易通过代谢排除体外。为此,GB 2762-2005《食品 中污染物》规定粮食中氟离子的含量不得高于1 mg/kg(大米、面粉)或 1.5 mg/kg(其它)[5];GB/T 5749-2006《生活饮用水卫生标准》中规定饮用 水中氟离子的含量不得高于1 mg/L[6]。酒水类作为人类餐桌上的,其质量 安全理应得到重点监控。侯晓燕[7]等建立了氟离子选择性电极法测定啤酒中 氟离子含量的方法,但经过多重发酵工艺酿成的啤酒样品基质不能被有效掩 蔽,直接造就了部分检测结果偏高的现象。

 

 

为此,本文探索建立了梯度淋洗-抑制电导检测啤酒中氟的离子色谱方 法,啤酒样品只需进行简单前处理后,采用对氟离子有特殊选择性的阴 离子交换分离柱IonPac AS15进行分离即实现了氟离子与啤酒样品基体*分 离,保证了氟离子的准确定量。

 

 

测试条件
仪器:戴安ICS 2000离子色谱系统(EG淋洗液发生装置); 分析柱:IonPac AS15,250×4 mm; 保护柱:IonPac AG15,50×4 mm; 柱温:30 ℃; 淋洗液:氢氧化钾(KOH)梯度淋洗:0-30 min, 0.8-5.0 mmol/L KOH;30-30.1 min, 5.0-70.0 mmol/L;30.1-40 min, 70.0 mmol/L KOH; 流速:1.00 mL/min; 定量环:25 µL; 抑制器:ASRS 300 4 mm,自循环模式抑制,电流 为175 mA;
检测方式:抑制型电导。

 

 

样品前处理
啤酒样品经超声脱气后,稀释10倍,依次过0.22 µm 尼龙膜、OnGuardⅡ RP柱处理后方可进样分析。 OnGuardⅡ RP柱在使用前须提前活化,活化步骤如 下:向容量为1.0 cc的OnGuardⅡ RP柱中注入5 mL色谱 纯甲醇,再注入10 mL超纯水,平行放置,活化0.5 h后即 可使用。

 

 

结果和讨论
样品前处理条件的选择
离子交换分离柱以聚合物为基质,拓宽了样品及淋洗 液的pH耐受范围。而啤酒的酿造发酵过程中产生了大量 富含营养成分的有机质,其中不乏大分子物质。这类大分 子物质与离子交换分离柱基质之间有较强的亲合作用,不 易洗脱出来。如若不经适当的前处理将其去除,连续多 次上样分析后,色谱柱柱效将快速降低。OnGuardⅡ RP 柱采用苯乙烯-二乙烯基苯为填料,通过共价吸附作用, 对大分子物质具有较强的捕获能力。故将实际样品脱气处 理,再稀释10倍,以OnGuardⅡ RP去除稀释液中大分子 有机质后,再上机测定。

 

色谱柱的选择及淋洗液梯度条件优化
啤酒酿造过程中,经过多重发酵,富含各类风味物 质,如乳酸、乙酸等,这些组分与色谱柱的亲合力相对 较小且与氟离子相近,对弱保留的氟离子的分离检测产 生较大的干扰,甚至是共淋洗,造成诸多检测结果呈现 假阳性。阴离子分离分析中常用碳酸盐或氢氧化物作为 淋洗液,而碳酸盐的淋洗强度远大于氢氧化物,不容易 调整淋洗浓度以解决弱保留组分之间的分离问题。此 外,碳酸盐经过抑制后的产物是具有一定电导值的碳 酸,随着淋洗液中碳酸盐浓度的增加,基线漂移较大, 不利于梯度分析。氢氧化物淋洗液经过抑制后的产物是 电导值极低的水,基线漂移受淋洗液浓度影响非常小, 因此非常适合于梯度淋洗。
IonPac AS15是一根疏水性较强的阴离子交换分 离柱,有机酸类物质与其亲合力较强,通过选择合适的淋 洗条件,可实现氟离子与样品基体的*分离。经过实验 摸索,综合考虑样品分析时间及分离度等因素,终选取 上文所述梯度条件,实现了氟离子的准确测定。某啤酒样 品分离谱图见图1。

 

 

 

重现性、线性和灵敏度
在选定色谱条件下,浓度20 µg/L~5 mg/L范围内氟 离子浓度与其峰面积呈良好的线性关系,线性方程为 y=0.6043x-0.0122,线性相关系数R2=0.99991。根据三 倍信噪比计算得本方法对氟离子的检出限为5 µg/L。将某 样品平行处理七次,进样分析,氟离子含量RSD<5%。
实际样品分析及加标回收
本实验抽取了不同地域厂家的啤酒样品进行检 测,检测结果均未超过1.0 mg/L。对部分样品进行 80%、100%和120%浓度水平加标实验,回收率介于 82~113%,进一步证明此方法较好。部分样品检测结果 见表1.

 

 

 

结论
本方法操作简单,重现性较好。选用对氟离子具有 特殊选择性的IonPac AS15色谱柱,梯度淋洗条件下,可 *实现氟离子和样品基体的分离并准确定量。

 

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