CN102411035A

CN102411035A - 一种测定痕量溴酸盐的新方法

Info

Publication number: CN102411035A
Application number: CN2011102464098A
Authority: CN
Inventors: 王娜妮; 朱岩
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2031-08-25
Also published as: CN102411035B

Abstract

本发明涉及一种痕量阴离子分析方法，特别是涉及高效检测痕量溴酸盐的离子色谱-柱后衍生分析系统；本发明是一种测定痕量溴酸盐的阴离子的分析方法，通过离子色谱-柱后衍生-紫外检测分析系统可测定痕量溴酸盐，具有很高的灵敏度和选择性，本发明采用一个自制的高交换容量的离子交换柱进行分离，然后采用碘化钾作为柱后反应试剂，用紫外检测法间接检测痕量溴酸盐的含量，灵敏度高，选择性好，本技术方案比传统离子色谱-柱后衍生-紫外检测法少了一个抑制器和一个电导检测器，能够实现满足高灵敏度、高选择性检测痕量溴酸盐。

Description

一种测定痕量溴酸盐的新方法

技术领域

本发明涉及一种痕量阴离子分析方法。特别是涉及高效检测痕量溴酸盐的离子色谱-柱后衍生分析系统。

背景技术

随着人们对食品安全重视的提高，食品中具有致癌作用的阴离子的测定越来越受到重视，特别是溴酸根离子。溴酸盐是采用臭氧对饮用水消毒时产生的一种消毒副产物。另外溴酸盐曾经被广泛的应用于面粉添加剂中，因为它能在面粉发酵及烘焙工艺中起缓慢氧化作用，可明显改善面团结构和性能。但研究发现溴酸盐有致癌作用，因此，20世纪八十年代开始，国际癌症研究机构就将其列为2B级的潜在致癌物质，各个国家对食品和饮用水中的溴酸盐含量也制定了严格的标准。例如美国环境保护署（EPA）和世界卫生组织（WHO）规定饮用水中的溴酸根离子最低含量为0.01mg L^-1。根据我国相关法规，面制品中溴酸根离子的含量不得高于0.1mg Kg^-1。因此，提出高灵敏度、高选择性的溴酸盐检验方法显得十分必要。

溴酸盐的检测方法有容量法、分光光度法、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、X射线荧光分析、离子色谱法等等。容量法和分光光度法虽然操作简单，但灵敏度低，难以满足痕量物质分析的要求；ICP-MS容易受到杂质如溴乙酸的干扰，而且仪器昂贵；X射线荧光分析法虽然灵敏度较高，但操作繁杂；目前，离子色谱法成为测定溴酸盐的首选方法，离子色谱可以和很多检测器联用，最常见的是离子色谱-电导检测法，但是食品或饮用水中往往含有较高浓度的氯离子，使用电导检测时溴酸盐的检测容易受到氯离子的干扰，而且溴酸根离子的电导信号值低，不利于痕量物质测定。使用离子色谱-质谱法操作繁琐，而且干扰物质较多，于是发展出离子色谱-紫外衍生检测法。这种方法是采用一个高交换容量的离子交换柱进行分离，然后采用碘化钾或邻联茴香胺作为柱后反应试剂，用紫外检测法间接检测溴酸盐的含量。

离子色谱-紫外衍生检测法中，需要用到IonPac AG9HC等高交换容量的阴离子交换柱，这类色谱柱都是带有季铵基团的填充柱。离子色谱柱有填充柱和整体柱两类。相对填充柱而言，整体柱有传质阻力小，柱压小等优点，但是目前还未见用整体柱分离测定痕量溴酸盐的报道。本发明自制了高交换容量的整体柱，该整体柱键合有季铵基团，可以作为阴离子交换柱使用。由于本发明自制的整体柱在结构和色谱性能等方面均与商品柱有较大差异，因此，本发明也针对这个整体柱优化了柱后衍生反应，以得到高灵敏度和高选择性。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的不足之处，在现有技术的基础上作进一步的改进，具体技术方案如下：

本发明是一种测定痕量溴酸盐的阴离子的分析方法，通过离子色谱-柱后衍生-紫外检测分析系统可测定痕量溴酸盐，具有很高的灵敏度和选择性。

本发明采用一个自制的阴离子交换色谱柱，通过离子色谱-柱后衍生-紫外检测分析系统，用以检测面制品和饮用水中的痕量溴酸盐。

本发明用于一系列食品和饮用水中痕量溴酸盐的检测的问题，具有很高的实用价值。

本发明具有如下优点和效果。

1. 本发明采用一个自制的高交换容量的离子交换柱进行分离，然后采用碘化钾作为柱后反应试剂，用紫外检测法间接检测痕量溴酸盐的含量，灵敏度高，选择性好。

2. 本发明提出了一个简化的方案，比传统离子色谱-柱后衍生-紫外检测法少了一个抑制器和一个电导检测器，能够实现满足高灵敏度、高选择性检测痕量溴酸盐。

附图说明

图1为一种测定痕量溴酸盐新方法的装置图；

图2为一种测定痕量溴酸盐新方法的实际样品（馒头）色谱图；

图3为一种测定痕量溴酸盐新方法的实际样品（某品牌矿泉水）色谱图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明：

本发明提供了一种痕量溴酸盐的新分析方法，利用一台Dionex ICS-2000离子色谱仪、柱后衍生系统和紫外检测器可实现痕量溴酸盐在短时间内高灵敏度、高选择性的检测，大大提高了分析效率。

本发明利用自制的高交换容量的阴离子交换柱分离溴酸盐，然后采用碘化钾作为柱后衍生试剂，在酸性条件下与溴酸根离子进行氧化还原反应，最后用紫外检测器检测。装置图如图1所示。

图1为一种测定痕量溴酸盐的新方法的装置图。具体实施步骤为：通过Dionex ICS-2000离子色谱仪，将流动相（20mmol L^-1KOH溶液，由EGC-KOH氢氧化钾淋洗液发生器产生）以0.8 mL min^-1的流速输送入流路。进样方式为手动，定量环为300μL的PEEK管；采用的色谱柱为自制的阴离子交换整体柱（50mm×4mm）；采用的柱后衍生试剂为10.0 mmol L^-1KI溶液和56μmol L^-1钼酸铵溶液的混合液。该柱后衍生试剂是通过Dionex ICS-900离子色谱仪输送的，流速为0.4mL min^-1，通过采用化学抑制器（AMMS 300-II, Dionex, Sunnyvale, CA, USA）酸化柱后衍生试剂，并采用氮气以2.0 mL min^-1的流速输送硫酸溶液（200 mmol L^-1）。流动相和酸化后的柱后衍生试剂通过三通接头混合后进入反应管，该反应管放在柱温箱中，反应温度为30℃。最后，紫外检测器（UltiMateTM 3000 Variable Wavelength Detector, Dionex, Sunnyvale, CA, USA）在波长为352nm的条件下对产物进行检测。

本发明中采用的色谱柱为自制的阴离子交换柱。该色谱柱为整体柱，基质为丙烯酸酯类聚合物，修饰基团为季铵基团。具体的制备过程为：

量取单体和交联剂3.6 mL甲基丙烯酸缩水甘油酯和1.2 mL亚乙基二甲基丙烯酸甲酯（V:V=3:1）于小烧杯中，加入致孔剂：正丙醇4.2 mL,1,4-丁二醇2.4 mL和去离子水0.6 mL (V:V=7:4:1)，利用超声波仪器混合3 min，溶液充分混合均匀后加入0.0480 g AIBN（wt％=1%,单体质量百分比）溶解，充入氮气N₂除去溶液中的阻聚剂氧气O₂ 5 min。利用一次性注射器将溶液迅速注入一端已经封口的不锈钢管柱（50mm×4mm）内，封住另外一端，将不锈钢管柱放入55°C水浴中反应24 h。反应完毕，取出不锈钢管柱，去除反应封口，接上相匹配的色谱柱接口和接头，接入高效液相色谱泵，用无水乙醇（100倍柱体积）冲洗柱体以除去多余的单体，致孔剂等残余反应溶液，之后利用去离子水冲洗24 h以上，即得到了聚合物整体柱基质。

将得到的聚合物整体柱基质接入高效液相色谱泵，将50％（V%）三甲胺和四氢呋喃反应溶液，在温度恒定为80°C的条件下，以0.2 mL/min的流速缓慢通过柱基质，进行开环反应。反应结束后，利用50％（V%）乙醇水溶液冲洗柱体，之后利用去离子水冲洗24 h以上，最后利用20 mmol L^-1KOH溶液冲洗整体柱后，用色谱测定流动相稳定整体柱即可进行色谱测定。

图2为一种测定痕量溴酸盐新方法的实际样品（馒头）色谱图；其中虚线为实际样品色谱图，溴酸盐含量为0.048mg kg^-1；实线为加标（20ppb BrO₃ ^-）后的实际样品色谱图。其中色谱分离条件为：20 mmol L^-1KOH溶液作为流动相，流速为0.8 mL L^-1，柱温为25℃，进样量为300μL；柱后衍生反应条件为：0.26 mol L^-1KI和0.053 mmol/L钼酸铵的混合溶液作为柱后衍生试剂，流速为 0.3 mL min^-1，用0.20 mol L^-1H₂SO₄溶液来酸化柱后衍生试剂，流速为 2.2 mL min^-1，编织反应管（Dionex）的体积为500 μL，反应温度为30℃；采用紫外检测器，检测波长为352 nm。

图2中馒头样品的前处理方法为：首先称取200g 市售馒头样品，放入烘箱内50℃烘干，碾碎后放入4 ℃冰箱中待用；准确称取10.014 g 样品，放入250 mL三角瓶中，加入100 mL去离子水混匀；将此悬浊液离心20 min，转速为 3000 rpm；取15 mL上清液依次用0.22 μm孔径的尼龙滤膜、On Guard II Ag 前处理柱和On Guard II H前处理柱过滤。舍去前6 mL 滤液，收集后面的滤液待用。

图3为一种测定痕量溴酸盐新方法的实际样品（某品牌矿泉水）色谱图；其中虚线为实际样品色谱图，溴酸盐含量在检测限以下；实线为加标（20ppb BrO₃ ^-）后的实际样品色谱图。其中色谱分离条件为：20 mmol L^-1KOH溶液作为流动相，流速为0.8 mL L^-1，柱温为25℃，进样量为300μL；柱后衍生反应条件为：0.26 mol L^-1KI和0.053 mmol/L钼酸铵的混合溶液作为柱后衍生试剂，流速为 0.3 mL min^-1，用0.20 mol L^-1H₂SO₄溶液来酸化柱后衍生试剂，流速为 2.2 mL min^-1，编织反应管（Dionex）的体积为500 μL，反应温度为30℃；采用紫外检测器，检测波长为352 nm。

图3的样品前处理方法为：取20 mL市售某品牌矿泉水，用0.22 μm孔径的尼龙滤膜过滤，舍去前6 mL 滤液，收集后面的滤液待用。

Claims

1.一种测定痕量溴酸盐的阴离子的分析方法，其特征在于，通过离子色谱-柱后衍生-紫外检测分析系统可测定痕量溴酸盐，具有很高的灵敏度和选择性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一个自制的阴离子交换色谱柱，通过离子色谱-柱后衍生-紫外检测分析系统，用以检测面制品和饮用水中的痕量溴酸盐。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于一系列食品和饮用水中痕量溴酸盐的检测的问题，具有很高的实用价值。