現代離子色譜的最新進展及在衛生檢驗中的應用

曾炫萍

廣西壯族自治區疾病預防控制中心理化檢驗所 廣西 南寧 530028

食品安全及衛生檢測是當下我們面臨的重要社會問題，尤其作為生命之源的水質，更與每個人的生命健康息息相關[1]。離子色譜（Ion Chromatography，IC）則屬于一種高效液相色譜（HPLC)，是一種能夠對陰離子、陽離子進行有效分析的液相色譜方法[2]；自該技術問世以來，其始終是分析化學領域中精準度及分析速度均較快的分析技術之一，且伴隨檢驗技術的不斷發展完善，其已經發展了多種檢測及離子分離手段，是一種兼具選擇性、靈敏度及快速性等先進儀器，為衛生檢驗工作的高效開展提供了有效價值[3]。

1、IC概述

1.1 技術原理

在實踐應用中，IC法主要借助光化學及電化學理論為基本原理，其能夠通過改變離子間的相關作用，完成對特點離子的分離[4]；在長時間的發展進程中，離子色譜法逐漸形成了三種色譜類型，其一為高效離子交換色譜，其二為離子排斥色譜，其三為離子對色譜[5]。在實際應用中，上述三種色譜作用機理有一定差別，可在不同檢測場景中適用。高效離子交換色譜主要通過離子間交換實現離子分離；離子對色譜主要借助離子形成、吸附原理實現離子分離；離子排斥色譜則借助離子間相互排斥作用實現離子分離[6]。

1.2 優勢

從水質分析角度對IC技術的應用優勢分析來看，其對比傳統檢測手段不僅具有操作難度低、選擇性強等優勢，同時也能夠靈活結合需要分析的特定物質進行有效分離，具有檢測周期短、速度快、檢測結果準確度高等優勢[7]。不僅如此，在實際應用中，IC技術還能夠在同一時間實現對多種不同離子的快速檢測，且具有較強的環保性能及抗干擾性能，在實際檢測中也不會對外部環境產生不利影響。正是由于具有這一優勢，IC法在環境檢測、水質分析、醫療檢測、食品檢測等等多個領域均有廣泛應用[8]。

2、IC技術在衛生檢驗中的應用——以水質檢測為例

2.1 在水環境監測中的應用

在IC技術應用中，其檢測的主要為無機陰離子、陽離子以及小分子羧酸等物質，主要涉及分離模型為離子交換及離子排斥[9]。在該技術應用中，涉及樣本一般包含生活飲用水、雨水、江河湖泊水、地下水、廢水以及電廠循環水等。在水質分析中，應用IC技術不僅能夠快速對水中常見的陽離子及陰離子進行分析，同時也能夠較為準確地定量檢測飲用水中含有的亞氯酸根、氯酸根、次氯酸根等消毒產物[10]。

2.2 在無機離子中的應用

在日常生活中，我們所接觸的飲用水中含有難以具體計量的眾多陰陽離子。這些陰陽離子一般難以通過肉眼或其他檢測儀器進行觀察計數。因而在實際檢測中便可借助IC技術對相關無機離子進行檢測，從而得出相關結論，為水質分析評估提供可靠依據。在借助IC技術進行無機離子檢測中，需要使用的實驗儀器主要包含離子色譜儀、標準容量瓶（50ml）、自動進樣器、標準容量瓶（容量100mL）。在實際檢測工作開展中，相關人員可借助IC技術對水中含有的無機陰離子參數進行分析，同時也能夠對水質中的陰離子，包括硝酸根、氯離子、亞硝酸根、硫酸根等進行檢驗。在鄒沫君,唐詩文,陳誠[11]的研究中也發現，在水質檢測的實際應用中，通過應用IC技術不僅能夠有效縮短檢測時間，為相關人員操作提供便利，同時也可有效節約檢測消耗，提升實驗結果準確性。

2.3 在有機酸、堿中的應用

IC技術在有機酸及有機堿的分析中也有廣泛應用。在傳統化學分析方案中方法中，取代基、帶控基的多元酸、控酸等經過衍生反應后，往往會產生一定的難以生存的可揮發組分，故難以利用氣相色譜進行分析。而在IC技術應用中則能夠有效解決這一問題，在新型排斥柱離子填料應用中，其間包含普通排斥柱的陽離子交換基團，可以以起基代替OH基，并與位于填料弱離子交換處的co基結合產生氫基，進而選擇性增強琵基酸的分離。此外，通過借助離子排斥分離模式，還能夠有效對水中的50種以上可溶性有機酸進行測定，進而對多種有機酸條件進行分析，在水質分析中發揮顯著成效。

2.4 在復雜樣品分析中的應用

伴隨IC技術的不斷進步，在現階段的檢驗應用中，已經使無機陽離子/陰離子、離子物質、有機酸、以及非離子物質等多種物質的同時分離得以實現。就實際水質檢測工作而言，其中多會出現樣本中同時包含陽離子、陰離子以及其他有機物的情況。在既往應用的檢測分析技術中，往往很難對其成分進行準確測定分析；而IC檢測方法則有所不同，其能夠有效實現對復雜水體的檢測，并通過對水環境中的有機及無機物質進行分離，有效檢測出水中含有的導電成分，進而達到促進水環境檢查精準性與準確性提升的效果。在實際檢測中，可通過單株離子色譜法檢測水樣中的草酸、Ca+及Cl-等離子含量；而借助EDTA溶液為洗脫液，則能夠借助與鈣離子間的化學反應產生陰離子配合物，從而實現同步檢測有機酸、陰陽離子的效果。

3、IC技術在衛生檢驗方面的應用進展

從IC技術的應用優勢來看，其主要體現在分析無機陰離子方面，同時也能夠用于有機酸堿、金屬陽離子、氨基酸、糖類以及肽類化合物等多種物質分析中。目前能夠借助IC技術進行測定的無機陰離子數量已達到50種以上，其在衛生檢驗的多個領域均有廣泛應用，尤其在勞動衛生、食品衛生、醫學檢測、環境監測等方面。

3.1 無機陰、陽離子

在既往針對無機陰離子的分析中，多采用化學分析法，而該方式存在費時、費力以及重現性不佳等弊端，且試劑用量大、檢測靈敏度不佳，故為衛生檢驗工作帶來了一定麻煩。而IC技術在無機陰/陽離子分析中的應用則為化學史上的重要突破，其不僅具有較高的靈敏度，且能夠同時對多種陰/陽離子進行檢測，在水質、肉類、奶粉以及米酒等樣品檢測中均有關鍵應用。

3.2 元素形態分析

在現階段的分析科學研究中，無機痕量元素的形態分析已經成為了重要的研究領域；一般而言，同種元素的不同化學形態能夠產生不同的環境效應及生物效應，因而結合物質特性進行元素形態分析十分關鍵。粟貴,劉雁鳴,龍海燕,等[12]在研究中，通過應用IC技術對食品添加劑三聚磷酸鹽中的雜質含量進行測定中發現，在該測定方法中，可應用梯度淋洗法進行，無需加入有機改進劑，在一次進樣下便可同時檢測并分離三聚磷酸鹽中含有的F-、NO3-、Cl-、SO2-、焦磷酸酸鈉、磷酸鹽以及三偏磷酸鈉等多種雜質。

3.3 有機物分析

在衛生檢驗學應用中，IC技術的應用不僅僅局限于分析常規無機離子，同時其也能夠對大部分食品中的有機物成分進行準確分析。馬曉年，李旭，張秀清等[13]在研究中，使用IC技術對市場供水中的消毒副產物——二氯乙酸、三氯乙酸含量進行測定發現，IC法條件測定標準曲線范圍介于2.5～500.0μg/L，檢出限為1.0μg/L。這顯示離子色譜方法具有較高的檢測準確性，且線性范圍較寬，能夠較為準確地對常規無機離子進行分析。而周楠，袁利杰，陳世偉等[14]在研究中則發現，通過建立離子色譜-電導法能夠有效去除基質中不易揮發的離子，并排除紫外末端吸收干擾，有效測定小麥粉中的雙乙酸鈉含量，為相關物質的測定提供準確參考。此外，借助脈沖安培檢測器及陰離子交換分離技術對糖類進行分析也成為了衛生檢驗中的突破性技術。

3.4 離子色譜-質譜聯用法(IC-MS)

單一IC法在衛生檢驗中針對部分物質存在假陽性、非特異性及定量限較高等缺陷，因而有相關研究人員提出，可采取離子色譜-質譜聯用法(IC-MS)實施檢驗，從而提升檢測準確性。曾艷,郞紅,邵輝,等[15]在其研究中，針對茶葉中高氯酸鹽的檢驗則采取了0.2%的乙酸水超聲振蕩0.5h提取、同位素內標、濾液上機檢測的前處理形式建立了IC-MS法對市售的5種茶葉樣品展開了檢測，研究顯示回收率良好，且操作簡單，可在提取后直接檢測，并借助離子交換柱的分離和質譜特異性檢測高氯酸鹽固定質荷比，從而有效排除其它物質干擾，提升檢測準確性。由此可見，IC-MS法對比單一依靠柱子出峰時間定性分析的IC檢測法更為精準，能夠有效消除其他離子對目標離子的干擾，促進檢測準確性的提升。

結語：

總體而言，IC技術作為經典液相色譜中的重要分支，其在衛生檢驗領域具有重要的應用價值。而伴隨現階段離子技術理論及技術的不斷發展完善，相信日后也會有更多檢測技術被不斷納入到衛生檢驗領域，從而為衛生檢測精準性的提升提供可靠依據。