在线渗析_离子色谱法测定牛奶中硫氰酸盐

1、作者简介 姚敬 (1979-, 女 , 主管技 师 , 主要 从事食 品、 消毒剂、 涉水产品卫生检验工作。化学测定方法在线渗析 离子色谱法测定牛奶中硫氰酸盐姚敬 , 朱杰民 , 陈明 , 钟志雄 , 李少霞(广东省疾病预防控制中心 , 广州 510300摘要 目的 :建立利用在线渗析离子色谱法测定牛奶 中硫氰 酸盐的方 法。 方法 :样品 经纯水 振荡、 超声提 取后 , 离心 所得的清液经在线渗析后 进入分离柱 , 采用 M etrosep A Supp4阴离子交换柱 , 以 2. 5mmo l/LN a 2CO 3与 2. 0mm o /LN a H CO 3混合溶液 +3. 5%丙酮作

2、为淋洗液 , 化学抑制电导检测 。 结果 :经优化实验条件 , 该方法线性良好 , SCN -的检 出限为 0. 023mg /L,样品加标回收率在 92%106%之间 , 精密度 RS D 为 2. 8%。 结论 :该法能快速检测奶制品中的微量 硫氰酸 盐、 灵敏、 准确 , 高效自动化。关键词 离子色谱法 ; 渗析 ; 牛奶 ; 硫氰酸盐 中图分类号 O 657. 7+5 文献标识码 A 文章编号 1004-8685(2011 04-0824-03Deter m ination of t hiocyanate in m il k by on -line dialysis -ion chro

3、 m atographyY AO J ing , ZH U J ie -m in , C H EN M ing , ZHONG zh i -x iong , LI Shao -x ia (Center fo r D isease Contro l and P reven ti on o f Guangdong P rovince , Guangzhou 510300, Ch i naAb stract O bjective :A m ethod for m easuri ng thiocyanate i n m il k by comb i ned on-line dialysis-ion c

4、hro m atog raphy w as es tab lished . M ethods :The sa m ple w as ex tracted by m i x i ng , u ltrasonicati on and centrifuge , t he supe rnatan t liqu i d was then on-li ne dialyzed . The thiocyanate were sepa rated w it h t he M etrosep A Supp4An i on Exchanger Co l umn . A m i x ed so l uti on of

5、 2. 5mmo l/LN a 2CO 3and 2. 0mm ol/LN a HCO 3conta i n i ng 3. 5%acetone w as used as eluent . The treat m ent so l uti on w as detec ted by suppressed conducti v ity detecto r . R esu lts :DL o f t he m ethod w as 0. 023mg /L.T he average recove riesw ere i n the range of 92%106%.T he re lati ve st

6、andard dev i a ti onpreces i (RSD w as 2. 8%.Conc l u sion :Th ism e t hod , w hich is f ast , sens i tive , ac curate and autom atic , can be appli ed for de ter m i nati on of trace thiocyanate i n m il k . K ey words Ion ch ro m a t og raphy ; D ialysis ; M il k ; T h i ocyanate 自从 2008年奶粉中非 法添加

7、三聚氰 胺的事 件发生 后 , 全 社会人民对牛奶 与奶 制品的 质量 检测 空前 关注 , 为 保证 乳制 品的质量安全 , 维护人们的身体健 康 , 对牛奶 中多种阴 阳离子 的检测势在必行。硫氰酸盐 (SCN - 具有毒性 , 虽然不像 CN -毒性那么大 , 但对水生物和人体仍 有害 , 能抑 制人体内 的碘转 移而引起地方 性甲 状腺肿 , 对 甲状 腺功 能有 重要 影响 1。硫 氰酸盐可以用于鲜奶的保鲜 , 其原理是 SC N -同乳 过氧化酶作 用 , 当加入硫氰 酸 根和 一 定的 过 氧 化物 后 , 可 阻 断细 菌 的代 谢 , 从而达到抑菌的作用。自 2008年 12

8、月 12日起 , 中国政府 禁止将硫氰酸盐作为 牛奶或其它食品的添加剂。硫氰酸根的常量 分析的常用方 法是滴 定法 , 试剂易 得、 快 捷 , 但灵敏度较低 ; 光谱法具 有滴定 法的优 点 , 灵 敏度较 高 , 但 颜色 不太稳定 ; 色 谱法是 现在分 析微量 SC N -常 用的方 法 , 适 宜混合离子中 SCN -的测定 , 在分离 方面占优势。 使用顶空或 衍生气相色谱法 可以 测定血 或尿 中的 硫氰 酸根 , 但 要求 仪器 的性能和设备较高 2, 3, 反相离子对色谱 法测定硫 氰酸根方法 快速、 灵敏 , 选择性高 , 检测限低 4, 5。 使用离子色谱分 析常规阴 离

9、子中 , SCN -属于易极 化的无 机阴离子 , 它对阴离子交换固定相 的亲和 力较强 , 在离 子色谱柱中的保留时间很长 , 色谱峰宽且 严重拖尾 , 本 文通过 在流动 相中加入适当的有 机溶 剂作 为改进 剂 , 减 弱对 固定 相的 亲和力 , 从而解决了这 一问 题。奶 制品 由于 蛋白 质、 脂肪 含量 高 , 前处理一般需要沉淀、 离心等步骤 , 本研 究使用 英蓝渗 析技术 进行样品前处理 , 大大简化净化分析过程 , 实现全自动操 作。 1 材料与方 法 1. 1 主要仪器与试剂M etroh m 离子色谱仪 (瑞士万通公 司 :838型自动 进样装 置 ; 861型电 导

10、检 测器 , 838型 渗析 单 元 ; IC N et2. 3色 谱 工作 站。 M illi-Q 超纯水器 (法 国 M illi pore 公 司 ; 日 立 CR22G 高 速离心机 (日本 H I TAC H I 公司 ; 渗析膜 (瑞士万通 公司 , 孔径 0. 2 m, 直径 47mm 。硫氰 酸 铵 (NH 4SCN 标 准 溶 液 (1. 00m o l/L,编 号 , 水 基 体 , 购自德国 F l uka 公 司 ; 碳酸 钠 (优 级 纯 , 香 港 FARCO 公 司 , 碳酸氢钠 (优级纯 , 日本 N aca l a i T espue 公司 ; 丙酮 (分析

11、纯 , 广州化学试剂厂 ; 乙腈 (色谱纯 , 德国 M erck 公司 。 实验用水均为电导率为 18. 2兆欧的去离子水 。标准溶液的配制 :准确移取硫氰酸铵 (NH 4SCN 标 准溶液 1. 0m l 于 100m l 容量瓶中 , 用水定 容至刻 度 , 此溶液含 SCN -581mg /L。:钠 c (a H C O 3 =2. 0mm -碳824中国卫生检验杂志 2011年 4月 第 21卷 第 4期 Ch i nese Journal ofH ealt h Laborat ory T echnology , Apr 2011; V ol 21 No 4酸钠 c(N a HCO

12、3 =2. 5mmo l/L溶液 :称取 0. 1680g 碳酸氢 钠和 0. 2650g 碳酸钠 , 溶于纯 水中 , 并加入 35m l 丙酮 , 稀释定 容到 1000m l 。 1. 2 色谱条件色谱柱 :M etrosep A Supp4(250mm 4mm, 9 m 阴离子 交换 柱 , M e tro sep A Supp4/5S -G uard 保 护 柱 ; 淋 洗 液 :2. 5mm o l/LN a 2CO 3与 2. 0mm o /LN a HCO 3混合 溶液 +3. 5%丙酮 , 流速 1. 0m l/mi n ; 再生 液 :50mmo l/LH 2S O 4;

13、进样 体积 :20 , l 电导检测 , 以保留时间定性 , 峰面积定量。 1. 3 样品前处理 1. 3. 1 在线渗析技术流 程图图 1 在线渗析装置示意图渗析技术是 基于 离子 和分子 经半 透膜 迁移 的分 离方 法。 样品溶液中除了 大分 子的不 溶物 质 , 还有 颗粒 和胶 质组 分都被渗析膜保留 并随 废液排 出 6。为了 保护 分离 柱 , 在测 定牛 奶类 样品中 SC N -前 , 必须 萃取分 离胶质 和油脂 , 而采 用在线 渗析技术能洗脱分子 量较大的化合 物 , 从 而排除 干扰 , 稳定柱 效。每个样品都 通过 渗析 池淋 洗、 在线 渗析、 转 移、 进样 四

14、个 步骤后开始离子色谱 分析。 1. 3. 2 准确 称取 试 样 牛 奶 约 5g ; 奶 粉 约 0. 5g (精 确到 0. 1m g 于 50m l 比色管中 , 加入纯水 , 充分溶解、 振荡 , 超声萃 取 10m in , 用 水 定 容 至 刻 度。 将 提 取 液 15000r /min 离 心 5m i n , 取上清 液待测。 1. 4 标准系列分别准确吸取 SCN -标准溶液 0. 10m l 、 0. 50m l 、 1. 00m l 、 2. 00m l 、 3. 00m l 于 100m l 容量瓶 , 各加水定容至刻度 , 即得含 SCN -0. 58mg /L

15、、 1. 16m g /L、 5. 81m g /L、 11. 6mg /L、17. 4mg /L标准 液系 列。分别 将 SCN -标准 液进行 I C 分 析测定 , 然后以峰面积为纵坐标 , 以 SCN -的浓度 为横坐标 , 一次线 形拟合 , 绘制标准曲线。 2 结果与讨论2. 1 分离柱的选择SCN -属于易极化的无 机阴离 子 , 它对阴 离子交换 固定相 的亲和力较强 , 在离子色谱柱中的 保留时 间很长 , 色谱 峰宽且 严重拖尾 , 甚 至 不被 洗脱 7。 因此 要选 择 较短 的 M etrosep A Supp4常规 阴离子交换柱。实验证明 , 不 适宜选用 高容量柱

16、如 M e tro sep A Supp7阴离子分 析柱。 2. 2 淋洗液浓度的选择为了研究淋洗液 浓度对硫氰酸根 保留时 间及分离 度的影响 , 在固定流速 1. 0m l/mi n 的条件下 , 选用不同的 淋洗液浓度 组 合 , 对 5. 81mg /LSCN -标准溶液进行分离实验 , 研究淋洗液 浓度对 SCN -的保留 时间的 影响 , 实 验结果 (表 1 表 明 , 采用 2. 5mm o l/LN a 2CO 3与 2. 0mm o /LN a HCO 3作淋洗液硫氰酸盐 表 1 淋洗液浓度对 SCN -的保留时间和峰面积的影响 淋洗液浓度 (mm ol/LSCN -的保留

17、时间(mi n SCN -的峰面积 (mAU*m i n1. 8Na 2CO 3+1. 7Na HCO 328. 8181. 42. 0Na 2CO 3+1. 7Na HCO 326. 7983. 82. 0Na 2CO 3+2. 0Na HCO 324. 6392. 62. 5Na 2CO 3+2. 0Na HCO 323. 801032. 5Na 2CO 3+1. 7Na HCO 322. 9291. 02. 5Na 2CO 3+2. 5N a H CO 321. 2489. 82. 3 淋洗液中有机改进剂的选 择当采用常规阴 离子交 换分 离柱测 定 SCN -易极 化的 阴离子时 ,

18、为了减少吸附作 用 , 改善 峰形 和减 少 保留 时间 , 需 要在 淋洗液中加入有机改进剂。有机 改进剂 的最重 要作用 是调节 离子交换过程的选择性 , 改变分离 柱对分析 物的保 留特性 , 从 而改变洗脱顺序、 峰效 和分 离度 ; 改 善样 品 的溶 解性 , 扩 大离子色谱的应用范 围 ; 使被 有机 物污 染的 分离 柱易 于清 洗。淋 洗液中加入有机溶剂来改变离子 对色谱 的保留 特性已 有较长 的历史 , 而在离子色谱 中用 有机 改进 剂来 改变 离子 交换 的选 择性还是近几年才被提出的 8, 9。有机溶剂的选 择是 一个 重要参 数 , 适 合的 有机 溶剂 有甲 醇

19、、 丙酮、 乙腈和 异丙 醇等。 若在 较长 的时 间来 改善 分离 度 , 则应选用甲醇 , 如为了缩短保留时 间和改善 峰形 , 则应 选用丙 酮或 乙腈。本次 研究的 重点在 于缩短的 SCN -保留时 间和改 善峰形 , 因此选用丙酮和乙腈进行试验。 2. 3. 1 丙 酮 对 SC N -保 留 时 间 及 峰 形 的 影 响 在 淋 洗 液 2. 5mm o l/LN a 2CO 3与 2. 0mm o /LN a HCO 3中加 入丙 酮 使其 浓度分 别 达 到 0. 5%, 1. 0%, 2. 0%, 3. 5%, 5. 0%和 10%对SCN -标准溶液进行分离 效果试验

20、。实验结 果表明 , 当 丙酮浓 度逐 渐增 加 , 保留 时间 则由 25m i n(0%丙酮 缩短 为 20m i n (10%丙酮 , 见表 2。表 2 有机改进剂丙酮浓度对保留时间 、 峰面积和柱压的影响 丙酮浓度 (%保留时间 (mi n峰面积 (mAU *m i n 柱压 (Mpa00. 51. 02. 03. 55. 01023. 823. 222. 822. 421. 621. 120. 310199. 097. 896. 095. 794. 993. 67. 17. 27. 47. 67. 88. 08. 2随着丙酮浓度 的增 加 , 峰 形有 改善 , 但 柱压 也明 显增

21、 加 , 当丙酮浓度超过 10%时 , 柱压超过 8. 2M pa 。图 2为淋洗液中 加入 3. 5%丙酮测定 5. 81m g /LSCN-标准溶液图谱。 2. 3. 2 乙腈对 SC N -保留时间及 峰形的影响 用乙腈代替丙 酮加入淋洗液 中在 相同 色谱 条件 下进 行 分离 试验 , 对比 表 2发现保留时间有所提前 , 但峰面积减少 , 柱 压未能改善 , 见表 3和图 3。825中国卫生检验杂志 2011年 4月 第 21卷 第 4期 C h i nese Jou rnal ofH ea l th Laboratory Technol ogy , Ap r 2011; Vol

22、21 No 4 2. SCN -5. 81mg /L图 2 2. 5mm ol/LNa 2CO 3+2. 0mmo /LN aHCO 3+3. 5%丙酮淋洗液测定 SCN -标准溶液色谱图表 3 有机改进剂乙腈浓度对保留时间 、 峰面积和柱压的影响 乙腈浓度 (%保留时间 (mi n 峰面积 (mAU*m i n 柱压 (Mpa00. 51. 2. 03. 55. 01022. 321. 020. 819. 718. 917. 917.297. 195. 092. 890. 189. 788. 483.67. 37. 47. 57. 77. 98. 18. 31. SCN -5. 81mg /

23、L图 3 2. 5mm ol/LNa 2CO 3+2. 0mmo /LN aHCO 3+3. 5%乙腈淋洗液测定 SCN -标准溶液色谱图综上所述 , 在本 文选 用的不 同浓 度有 机改 进剂 的分 离试 验中 , 3. 5%丙酮作为有机改进 剂加入 淋洗液 中所得的 分离效 果 最 好 , 因 此 选 用 3. 5%丙 酮 作 2. 5mm ol/LN a 2CO 3+2. 0mm o /LN a HCO 3淋洗液中的有机改进剂。 2. 4 方法的线性及检出限为 了研 究方 法的 线性 , 配 制一 系列 浓度 的 SCN -标 准溶 液 , 在本文所用色谱条件下 , 测 定峰面积 A,

24、求得线性方程及相 关系数。实验表明 , 方法的线性 范围广 , 相 关性好。并 配制一 浓度很低的标准溶液 连续 13次进 样测定 离子的 浓度 , 计算平 均值和标准差 , 算出检出限 (以 S /N=3计 , 见表 4。表 4 方法的线性范围 、 线性方程 、 相关系数 、 检出限和定量限线性范围 (m g /L线性方程相关系数 r 检出限 (m g /L 定量限 (S/N=10, m g /L0. 5817. 4C=0. 00133A +0. 8840. 99970. 0230. 0772. 5 方法的精密度分 别配制 低、 中 和高 3种浓度 的 SCN -标准溶 液各 6份 , 连续

25、进样测定 , 计算 相对 标准 偏差 , 低、 中 和高 3种 浓度 的硫 氰酸根精密度 RS D (% 分别为 3. 9%、 2. 8%、 2. 5%, RSD 结果 均小于 3. 9%, 说明实验结果符合方 法学的要求。 2. 6 样品测定及加标回收率试验 , 使用 英蓝渗析 技术 进行样品在线的前 处理 , 主要完成称 样、 溶解稀释、 离心的步骤 即可 渗析 进样 , 方 便 快捷 , 且 具有 高度 的可靠性 , 十分适合从 含丰 富蛋 白质 等大 分子 的样 品中 分离 萃取离子。抽取的奶制品测定 结果见表 5及检 出含硫 氰酸根 的牛奶样品离子色谱图 4。表 5 奶制品中硫氰酸根

26、的测定及加标回收率样品名称本底值 (mg /L加标值 (mg /L测定值(m g/L回收率(% 鲜奶 1nd 0. 500. 4896. 0全脂奶粉 nd 0. 500. 52104酸奶 nd 0. 500. 4692. 0鲜奶 20. 980. 501. 51106注 :nd 表示未检出5号峰 , SCN -0. 98m g /L图 4 牛奶样品离子色谱图由表 5可见 , 样 品的加 标回 收率 在 92. 0%106%之 间 ,可满足奶制品中硫氰酸根含量的测定。本研究建立了使用离子色谱 仪快速 测定奶 制品中 硫氰酸 根的一种检测方法。采用非抑制电 导离子色谱 法测定 SCN -, 样品的预处理简单 , 精 密度 和 回收 率符 合分 析要 求 , 干扰 小 , 分离速度快 , 特别适合低浓度的硫 氰酸根的 检测 , 能提 高硫氰 酸根的检出限及准确度。本法 简单、 快速、 精确