離子色譜法測定諾麗果粉中常見有機酸和陰離子含量

沈宋利,林智威,陳梅蘭

(浙江樹人大學生物與環境工程學院,浙江杭州 310015)

離子色譜法測定諾麗果粉中常見有機酸和陰離子含量

沈宋利,林智威,陳梅蘭*

(浙江樹人大學生物與環境工程學院,浙江杭州 310015)

采用戴安ICS-5000離子色譜建立了諾麗果粉中14種有機酸和陰離子的分離測定方法。實驗利用電導檢測器對諾麗果粉中常見有機酸和陰離子進行測定。采用IonPac AS11-HC分析柱(帶IonPac AG11-HC保護柱)為色譜柱,以ASRS 300(4 mm)自循環電抑制模式,KOH作為淋洗液作梯度淋洗,流速為1.0 mL/min,柱溫30 ℃為色譜條件實現諾麗果粉中有機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%)和重復性(RSD 0.18%～5.2%,n=8)。諾麗果粉中含有的有機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。該方法準確可靠,可用于諾麗果粉中有機酸和無機陰離子的定性、定量分析。

有機酸,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肝損傷的作用[2],能夠提高免疫系統作用和抗腫瘤作用[3-5],具有較強的抗氧化功能[6-7],具有抗菌消炎作用[8-9],對心血管也有保護作用[10]等功效。

諾麗果粉中的有機酸是主要的營養風味物質,但經過加工后,有機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酸的含量來優化加工工藝。有機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]。國內采用氣相色譜分析法報道較多[13-15],但氣相色譜法一般都要求被測物具有較高的揮發性,而許多有機酸的沸點較高,不易氣化而需要在分離前對有機酸進行衍生,樣品前處理繁瑣費時[16];同時還需要特定酸改性氣相色譜柱,因一般分析有機酸時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酸也有很多報道[17-19],但他們對含碳的有機酸專屬性和靈敏度都不夠[20],并且液相色譜法不能同時分析無機陰離子和有機酸。離子色譜法樣品前處理簡單、快速、準確、靈敏、操作簡便,不受其他有機成分干擾,并可同時對共存的無機陰離子進行分離和定量等特點[21],是一種同時分析有機酸和無機陰離子的有效方法,國內已有采用離子色譜法同時分析無機陰離子和有機酸的報道[22-23]。但未見用于諾麗果粉及相關產品中14種主要有機酸和常見陰離子的同時檢測的報道。本實驗對諾麗果粉中起重要作用的有機酸和無機陰離子的同時分析進行了較系統的研究,通過優化梯度淋洗條件,調節流動相中的氫氧化鉀濃度,一次進樣同時測定14種有機酸和無機陰離子,方法應用于諾麗樣品的測定,得到了滿意的結果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

有機酸標準品和陰離子標準品 國家標物質中心;實驗用水為超純水(Millipore,Molsheim,France,電阻率18.2 MΩ·cm)。

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

ICS-5000型離子色譜儀 美國Dionex公司,配電導檢測器、ASRS 300(4 mm)自循環電抑制模式和EG40淋洗液在線發生器;KQ-300GVD型三頻恒溫數控超聲波清洗器(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保護柱(50 mm×4 mm);流動相:KOH梯度淋洗液(程序見表1);流速:1. 00 mL/min;ASRS 300(4 mm)自循環電抑制模式;電導檢測器檢測;進樣量: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淋洗液在線發生器在線產生。

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樣分析。

2 結果與討論

2.1 色譜條件優化

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中高親水性色譜柱,對有機酸分離能力良好,柱容量高,適于復雜基體中低濃度有機酸和陰離子的分離。因此,實驗選用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酸,應選堿性淋洗液,以使有機酸離解,并以負離子形式存在,在陰離子交換柱中保留。由于OH-為強親水性離子,易進入樹脂親水區,能同時分離與樹脂親和能力不同的無機陰離子,尤其對較難分離的羥基酸有很高的選擇性,且柱后抑制產物是水,背景電導低,水負峰小,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弱不同的有機酸和陰離子。由于樣品中存在保留強度不同的多種有機酸和陰離子,若采用等濃度淋洗則會出現多種組分共淋洗或強保留組分無法洗脫現象[20]。故實驗選擇開始時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保留組分的保留時間。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七個不同流速對14中陰離子和有機酸分離的影響,當流動相流速過大時峰形過于擁擠,甚至疊加一起,不利于分離,而流速過小時,不但分析時間過長,有一些物質不出峰,根據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時的色譜圖。

圖1 流速為0.6 mL/min時的離子色譜圖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 在以上優化條件下,分別考察了20、25、30、35、40 ℃五個不同柱溫對14種陰離子和有機酸譜分離的影響,實驗結果表明,五個溫度下,色譜峰的峰型及分離度有一定程度的變化,當柱溫為30 ℃時,色譜峰實現了最理想的分離。在以上最佳色譜條件下,14種離子于一次進樣均可達基線分離。圖3為14種有機酸和無機陰離子混合標準溶液的色譜圖。

表2 被測有機酸的線性范圍、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酸標準色譜圖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 實際樣品分析及加標回收率

為考察本方法的可靠性,采用加標進行了樣品回收率實驗,其結果列于表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。其次加標實驗還證實樣品中乳酸前面的小峰為未知峰。

在實際樣品檢測中,發現在氯離子前面還有一個小峰,經進一步驗證后發現該物質為丙酮酸,經測定丙酮酸的含量為3.965 mg/g。

表4 加標回收率結果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酸色譜圖Fig.4 The chromatogram of anion and organic acid in noni power

3 結論

本實驗采用ICS-5000離子色譜儀研究了KOH淋洗液對14種有機酸和無機陰離子的保留時間的影響,確定了最佳的梯度淋洗條件,一次進樣同時分離和測定了14種保留強弱不同的無機陰離子和有機酸,并應用于諾麗實際樣品的測定,得到了滿意的結果。實際樣品測定中,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。該諾麗果粉基體復雜,經過RP柱(與反相的C18作用類似)處理后,多數極性較小的物質被吸附,留在RP柱上,不會對色譜柱造成污染。利用AS11-HC柱能夠較好分離多數有機酸,并可同時對共存的無機陰離子進行分離定性和定量。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%)和重復性(RSD 0.18%～5.2%,n=8),實驗結果表明,所建立方法準確、簡便、實用。

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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研究重點實驗室(2016J04)。

TS201.1

A

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

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.050