离子交换色谱法同时测定啤酒中有机酸和无机阴离子

1、第33卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第5期2005年5月ChineseJournalofAnalyticalChemistry605608离子交换色谱法同时测定啤酒中有机酸和无机阴离子史亚利11,2刘京生蔡亚岐牟世芬21131温美娟2(中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学重点实验室,北京100085)(北京科技大学化学系,北京100083)摘要建立了用亲水性阴离子交换分离柱,KOH为淋洗液等浓度泵作梯度淋洗,电导检测,同时分离和检测16种无机阴离子和低分子量有机酸的离子色谱法。方法对所测无机阴离子和有机酸检出限在9.332g/L之间;线性范围均在2个数量级以上;回收率在

2、90.2%107.2%之间。方法用于啤酒样品的分析,结果满意,样品的RSD小于5.3%(n=7)。关键词离子色谱,有机酸,无机阴离子,啤酒1引言有机酸是啤酒的主要呈味成分,适量的有机酸使啤酒口感好,酸缺乏或过量都会导致口感不协调。啤酒中有机酸的种类、含量与构成对啤酒的味道有很大的影响,而且其中乳酸、乙酸、正丁酸等多种有机1酸的含量是重要的质量指标。2345食品中有机酸的分析方法有比色法、荧光法、分光光度法及酶法等,这些方法分离效率低,灵敏度差,常受一些物质的干扰。色谱法是近几十年来发展最快的一种分离分析手段,也是分离与68检测有机酸的最有效的方法。用气相色谱分析有机酸的报道较多,但气相色谱法一

3、般都要求被测物有较高的挥发性,而许多有机酸的沸点较高,不易气化,需要对其进行衍生或其它前处理,再进行测定,方法比较繁琐。液相色谱法分析有机酸不仅简单、方便、快速,而且选择性好、准确度高,但是液相色谱法不能同时分析无机阴离子和有机酸。离子色谱是一种分析有机酸和无机阴离子的有效方法,国内外已有采用离子色谱法同时分析无机阴离子和数种有机酸的报道。但未见用于啤酒中16种主要有机酸和常见阴离子的同时检测的报道。本实验对啤酒中起重要作用的有机酸和无机阴离子的同时分析进行了较系统的研究,通过优化梯度淋洗条件,在流动相中不加入有机溶剂的情况下,一次进样同时测定16种无机阴离子和有机酸,方法应用于啤酒样品的测定

4、,得到了满意的结果。9132实验部分2.1仪器与试剂ICS2000型离子色谱仪(美国Dionex公司),配有EG40淋洗液自动发生器、电导检测器和Chrome2leon6.50色谱工作站;IonpacAS112HC型分离柱(250mm×4mm);IonpacAG112HC型保护柱(50mm×4mm);ASRS2ULTRA阴离子抑制器;0.45m过滤膜(Millipore公司);EASYPURELF型超纯水系统(BarnsteadUSA公司);KQ2200E超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)。阴离子标准样品购自国家标准物质研究所,有机酸标准样品为国产分析纯试剂,所用溶液均

5、用电阻cm超纯水配制。率为1813M2.2色谱条件色谱柱:IonPacAS112HC型分离柱(250mm×4mm),IonPacAG112HC型保护柱(50mm×4mm);流动相:KOH梯度淋洗液(程序见表1);流速:1.00mL/min;抑制器再生模式:外加水电抑制;电导检测器检测;进样量:25L。以峰面积定量。2004202212收稿;2004206225接受本文系国家重点基础研究计划(973项目)资助项目(No.2003CB415001)606表1淋洗液梯度程序Table1Thegradientprogramoftheeluentt/min分析化学第33卷KOH浓度(

6、mmol/L)3KOHsolutionconcentration0.835.0t/minKOH浓度(mmol/L)3KOHsolutionconcentration0.80.8t/minKOH浓度(mmol/L)3KOHsolutionconcentration35.00.037.012.037.135.03KOH由EG40在线产生(potassiumhydroxideregeneratedfromEG40online)2.3样品前处理将啤酒样品超声脱气30min,经0.45m的滤膜过滤,将其稀释10倍待测。3结果与讨论3.1色谱条件的选择考察了两种对OH选择性强的阴离子交换分离柱IonPac

7、AS15和AS112HC对有机酸和无机阴离子的分离,结果发现,在AS15分析柱上柠檬酸保留很强,需用较高浓度的淋洗液才能将其洗脱,否则保留在柱子上的柠檬酸会影响分析柱的柱效。AS112HC分析柱的离子交换功能基是烷醇季铵基,亲水性-较强,对OH选择性强。淋洗离子OH是一种非常易水合的离子,容易进入固定相的水合区,能有效地14eq/柱,对在常规离子交换柱从离子交换位置上置换其他阴离子。AS112HC柱的柱容量高,为290上保留很弱的一价有机酸,乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、丙酮酸等的保留较强,峰形较好,有利于使一价弱保留组分和多价强保留组分于一次进样同时分离。故实验选用AS112HC分析柱。由

8、于在同时进样中有保留强弱不同的多种离子的存在,若采用等浓度淋洗则会出现多种组分共淋洗或强保留组分无法洗脱现象。故实验选择开始时用较低的淋洗液浓度增加弱保留组分的分离,然后增加淋洗液浓度以缩短强保留组分的保留时间。选择的最佳梯度淋洗程序列于表1。在该淋洗条件下,16种离子于一次进样均可达基线分离。图1为16种有机酸和无机阴离子混合标准溶液的色谱图。3.2精密度、线性范围和检出限实验所用淋洗液为DionexEG40淋洗液在线发生器在15,16图116种无机阴离子和有机酸混合标准溶线产生KOH,只加水即可连续产生不同浓度的高纯度KOH溶液,实现了用等浓度泵作梯度淋洗,随所设梯度产液色谱图Fig.1T

9、hechromatogramofsixteenanionandorganicacidstandards1.乳酸(lacticacid,10mg/L);2.乙酸(aceticacid,10mg/L);3.丙酸(propionicacid,10mg/L);4.甲酸(formate,10mg/L);5.正丁酸(butyrate,10mg/L);6.丙酮酸(pyruvicacid,20mg/L);7.Cl-(10mg/L);8.NO2-(5mg/L);9.Br-(5mg/L);10.NO3-(20mg/L);11.琥珀酸(succinate,10mg/L);12.-生不同浓度的淋洗液不经过泵和管路直接

10、进入分析柱,使得作梯度淋洗两次进样之间的再平衡时间缩短,一次梯度程序完成之后只需10min即可达到平衡。自动再生在线捕获柱CR2TC可在线除去来自淋洗液中的任何阴离子杂质,消除CO3的干扰,基线稳定噪音小,使方法重现性好。为了考察方法的精密度,在选定的梯度淋洗条件下,将啤酒样品经前处理后连续7次进样,以峰面积计算,其结果列于表2。在该色谱条件下,方法的线性范围、检出限等列于表2。3.3实际样品分析及回收率实验2-酒石酸(tartrate,10mg/L);13.-SO24-(10mg/L);14.草酸(oxalate,10mg/L);15.PO34(10mg/L);16.柠檬酸(citrate,

11、10mg/L)。在选定的色谱条件下对某啤酒样品进行分析,分析结果(稀释10倍后的数据)见表3。为考察本方法的可靠性,采用标准加入法进行了样品回收率实验,其结果列于表3。图2为啤酒样品稀释10倍后的色谱分离图。第5期史亚利等:离子交换色谱法同时测定啤酒中有机酸和无机阴离子607表2被测离子的线性范围、精密度和检出限Table2Thedetectionlimitsandlinearrangesoftheionsdetermined被测离子Ions线性范围线性相关系数Linearranges(mg/L)0.4400.2200.6300.5500.550150150150Correlationcoef

12、ficient(r)0.99870.99600.99680.99630.99600.99990.99430.9977RSD被测离子(%)DetectionlimitsIons(g/L)(n=7)(S/N=3)0.450.42ND34.21.40.630.445.324.6321.2131.8014.4331.8929.8124.3314.96Cl-NO2-Br-NO3-SO4-检出限线性范围线性相关系数Linearranges(mg/L)0.1500.1500.04200.1500.1501500.550150Correlationcoefficient(r)0.99890.99800.998

13、90.99890.99880.99840.99930.9990RSD(%)Detectionlimits(g/L)(n=7)(S/N=3)0.61NDND3.50.711.90.740.679.3421.2123.5216.8112.9510.9816.7623.07检出限乳酸Lacticacid乙酸Aceticacid丙酸Propionicacid甲酸Formate正丁酸Butyrate丙酮酸Pyruvicacid草酸Oxalate-PO34琥珀酸Succinate酒石酸Tartrate柠檬酸Citrate3ND:未检出(notdetected)图210倍稀释的啤酒样品色谱图Fig.2The

14、chromatogramofthe10folddilutedsample1、8、9、11、14、19均为未知峰(unknown);2.乳酸(lacticacid);3.乙酸(aceticacid);4.甲酸(formate);5.正丁酸(butyrate);6.丙酮酸(pyru2vicacid);7.Cl-;10.NO3-;12.琥珀酸(succinate);13.酒石酸(tar2-3-trate);15.SO24;16.草酸(oxalate);17.PO4;18.柠檬酸(citrate)。表3回收实验结果Table3Determinationresultsofrecovery(n=3)被测离

15、子Ions样品含量Found(mg/L)10.837.760.481.2221.0017.702.17加标量Added(mg/L)10.008.000.501.5020.0015.001.50测得量Found(mg/L)20.5415.781.002.6539.6931.233.54回收率Recovery(%)97.1100.3104.095.393.590.291.3被测离子IonsCl-NO3-SO24样品含量Found(mg/L)27.240.7615.121.9349.1216.47加标量Added(mg/L)30.000.5015.002.0050.0015.00测得量Found(m

16、g/L)56.131.2629.263.83102.7030.73回收率Recovery(%)96.3100.094.395.0107.295.1乳酸Lacticacid乙酸Aceticacid甲酸Formate正丁酸Butyrate草酸Oxalate-PO34丙酮酸Pyruvicacid琥珀酸Succinate柠檬酸Citrate酒石酸Tartrate4结论本实验采用ICS2000离子色谱仪研究了KOH淋洗液对16种无机阴离子和有机酸的保留时间的影响,确定了最佳的梯度淋洗条件,一次进样同时分离和测定了16种保留强弱不同的无机阴离子和有机酸,并应用于啤酒实际样品的测定,得到了满意的结果。Ref

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