CN109342638A - 一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法 - Google Patents

一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法，其中季铵盐为N‑(3‑氯‑2‑羟基丙基)‑N,N,N‑三甲基氯化铵。样品的进样量为25μL，其进样后被淋洗液带进连接在离子色谱仪的IonPac CS 17(4mm×50mm)保护柱和IonPac CS 17(4mm×250mm)分析柱分离，其中2mmol/L甲基磺酸作为淋洗液，在流速1.0mL/min的条件下，经电导检测可知，卡内腈、3‑氯‑2‑羟丙基三甲基氯化铵、NH4 +、K+及Na+的分离度大于1.5。本方法的整体稳定性，重现性理想，测定数据准确可靠，可以广泛应用于食品生产、生物医药等行业。

Description

一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂 质铵、钾、钙离子含量的方法
技术领域
本发明属于分析化学领域，具体涉及一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法，其中季铵盐为N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵。
背景技术
(R)-3-氰基-2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙铵氯化物，俗称卡内腈，主要用于生产左旋肉碱及其衍生物，而左旋肉碱是一种促使脂肪转化为能量的类氨基酸，广泛存在于人体各组织中，常添加于婴幼儿奶粉、运动员食品，因其能够运输脂肪到线粒体中进行燃烧，是一种运载酶，具有减肥功效，也能作为人体重要的营养补充剂。N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵，是一种季铵盐，阳离子部分由四个有机基团通过共价键与氮原子结合而成，为杀菌的主要部分，卤素氯离子通过离子键与氮原子相连，是一类重要的阳离子表面活性剂[1]，具有杀菌(通过增加细菌胞浆膜的通透性，使菌体胞浆物质外渗，阻碍其代谢从而起到杀菌作用)、柔软、抗静电、絮凝等等功效。
这两种物质在合成过程中可能产生游离的铵，而即使痕量的游离铵的存在对人体健康产生极大的影响，因此在产品的生产过程和最终产品及成品都需要检测游离铵的量。
目前卡内腈的检测未见文献报道，季铵盐的检测方法主要有高效液相色谱-质谱联用法、滴定法、高效液相色谱法、分光光度法、离子色谱法等。高效液相色谱-质谱联用法所使用的仪器设备昂贵，成本较高；滴定法的滴定终点难以观察确定，且检出限较高、操作较繁琐；分光光度法仅适用于单一季铵盐或复合季铵盐的总量分析。目前尚没有一种有效可靠的方法能够同时测定上述物质含量，因此亟需开发一种能够同时检测植物中的卡内腈及季铵盐产品含量及其杂质铵，钾，钠离子含量的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法，其中季铵盐为N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的装置，包括离子色谱泵、六通阀、进样环、阳离子交换色谱柱、阳离子抑制器、电导检测器及工作站；离子色谱泵依次连接六通阀、阳离子交换色谱柱、阳离子抑制器及电导检测器；所述进样环连于六通阀上；所述工作站与电导检测器相连，用于接收电导检测器的数据；所述离子色谱泵用于向装置中泵压淋洗液；所述六通阀及进样环用于进样；所述阳离子交换色谱柱用于离子分离，且包括IonPac CS 17保护柱及IonPac CS 17分析柱；所述阳离子抑制器用于降低背景信号；所述电导检测器用于实时检测流出溶液的电导。
一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法，所述季铵盐为N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵；所述方法采用离子色谱仪进行，包括以下步骤：将样品进样，注入进阳离子交换色谱柱中，采用淋洗液等度洗脱分离；分离出的溶液经阳离子抑制器抑制后，采用电导检测器实时检测；所述样品为待测物质的水溶液；所述的阳离子交换色谱柱为IonPac CS 17色谱柱；所述的淋洗液为浓度为2mmol/L的甲基磺酸溶液。
作为优选，所述的IonPac CS 17色谱柱包括IonPac CS 17保护柱及IonPac CS 17分析柱。所述的IonPac CS 17保护柱的规格为4mm×50mm，所述的IonPac CS 17分析柱的规格为4mm×250mm。
作为优选，其进样量为25μL，柱温为35℃，淋洗液的流速为1.0mL/min。
作为优选，所述的阳离子抑制器为CSRS 300自循环电抑制器。
作为优选，所述的离子色谱仪为上述的装置；进样方法为将样品注入进六通阀的定量环中，通过六通阀完成进样。
进一步优选，进样前六通阀保持在Load状态，样品通过手动进样装载到六通阀中的25μL定量环中，所注入的多余样品进入废液；进样完成后，启动切换程序，切换六通阀，开始进样，淋洗液将定量环中的样品注入IonPac CS 17色谱柱中，待测物质保留在柱子上的时间不同，得以分离开来；分离后的物质进入抑制器后再进入电导检测器进行检测。
作为优选，所述Na+的检出限为4.85×10-6mg/L；NH4 +的检出限为3.75×10-5mg/L；K+的检出限为3.66×10-5mg/L；卡内腈的检出限为1.85×10-4mg/L；季铵盐的检出限为2.92×10-4mg/L。
本发明还提供了一种该方法的应用，可应用于食品生产和生物医药行业中检测活性成分。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
本发明的方法利用高效阳离子交换色谱—电导检测法进行，可一次性检测卡内腈及季铵盐产品含量及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法。本发明还具有重现性好、检测限低、精密度好的优点。
附图说明
图1为样品检测装置步骤图；
图2为IonPac CS17色谱柱的柱填料结构；
图3为不同浓度淋洗液的Na+，NH4 +分离色谱图；
图4为待测物的标准色谱图；
图5为卡内腈色谱图；
图6为季胺盐样品色谱图。
图1中，6为离子色谱泵，7六通阀及进样环，8为IonPac CS 17保护柱，9为IonPacCS 17分析柱，10为阳离子抑制器，11为电导检测器，12为工作站。
图3-6中，1为Na+；2为NH4 +；3为K+；4为卡内腈；5为季铵盐。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
1、仪器和试剂
如图1所示，为一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的装置。包括离子色谱泵6、六通阀、进样环、IonPac CS 17保护柱8、IonPacCS 17分析柱9、阳离子抑制器10、电导检测器11及工作站12；离子色谱泵6依次连接六通阀、IonPac CS 17保护柱8、IonPac CS 17分析柱9、阳离子抑制器10及电导检测器11；所述进样环连于六通阀上；所述工作站12与电导检测器11相连，用于接收电导检测器11的数据；所述离子色谱泵6用于向装置中泵压淋洗液；所述六通阀及进样环7用于进样；所述IonPac CS17保护柱8、IonPac CS 17分析柱9用于离子分离；所述阳离子抑制器10用于降低背景信号；所述电导检测器11用于实时检测流出溶液的电导。
本实施例中，采用Thermo ICS 2100离子色谱仪(包含电导检测器，六通阀，CSRS300(4mm)自循环电抑制器，甲基磺酸淋洗液通过手动配制，Chromeleon6.8色谱工作站，赛默飞世尔科技中国有限公司)。
试剂如下：甲基磺酸(MSA，分析纯)购自赛默飞世尔科技有限公司；氯化铵(分析纯)氯化钠(分析纯)购自上海试四赫维化工有限公司；氯化钾(分析纯)购自上海申博化工有限公司；卡内腈、季铵盐购自湖北广奥生物科技有限公司。
实验样品：卡内腈、季铵盐(N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵)为市售产品。
2、色谱条件
淋洗液为甲基磺酸水溶液；采用的淋洗方案为等度洗脱；流速为1.0mL/min；柱温为35℃，进样体积为25μL。以此条件分离得到的典型的色谱图见图4。
3、标准溶液的配制
为对该方法的分离效果进行测试，需配置含有Na+、NH4 +、K+、季铵盐、卡内腈的标准储备溶液及标准混合溶液。其中Na+由氯化钠提供，NH4 +由氯化铵提供，K+由氯化钾提供。
标准储备溶液：准确称取含Na+、NH4 +、K+、季铵盐、卡内腈各0.1g置于100mL容量瓶中，用超纯水配制成浓度为1000mg/L的标准储备液，置于4℃左右的冰箱中避光保存。
标准混合溶液：取Na+、NH4 +、K+标准储备液适量配制成0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、2.0、4.0mg/L的标准溶液，另取卡内腈、季铵盐标准储备液配制成100，150，200，300，500mg/L的标准溶液，
4、样品前处理
取0.1g季铵盐和卡内腈置于100mL容量瓶中用超纯水定容、摇匀，配得1000mg/L样品储备液，放置于4℃左右的冰箱备用。
5、实验步骤
进样前，六通阀保持在Load状态，样品通过手动进样装载到六通阀中的定量环(25μL)中，所注入的多余样品进入废液，如图1。进样完成后，启动切换程序，切换六通阀，开始进样，淋洗液将定量环中的样品注入阳离子交换分析柱中并保留在柱中，随着淋洗液的流动，保留在柱中的5种物质得以分离开来，通过抑制器抑制后进入电导检测池进行检测。
6、色谱柱的选择
键合不同功能基团的离子色谱柱，对待测物质的选择性也不同。
IonPac CS12A，CS14，CS16等阳离子分析柱，其表面键合接枝羧酸基团，柱容量较大，对于复杂基体分析具有很强的应用价值；但填料疏水性较强，会导致被分析的有机胺峰型较差，需要在淋洗液中加入一定比例的有机溶剂改善峰型。IonPac CS17阳离子分析柱，柱容量较小，适合于常规样品分析；其填料亲水性较强，无需要在淋洗液中加入一定比例的有机溶剂，可以直接测定，得到较好的有机胺的峰型。因此我们选择IonPac CS17阳离子分析柱作为本次实验的首选色谱柱。CS17填料的结构见图2。而且所选用的IonPac CS 17(4mm×250mm)分析柱前还需连接一个IonPac CS 17(4mm×50mm)保护柱，如图1所示。
7、淋洗液浓度的选择
由于钠离子和铵根离子保留比较相似，需要通过进行试验，以使两者的分离度达到1.5以上，确保基线分离。实验分别尝试2mmol/L、3mmol/L、5mmol/L三种不同浓度的甲基磺酸水溶液淋洗液对于5mg/L的钠离子、铵根离子混标进行分离检测，在各淋洗液浓度下铵根离子和钠离子的分离度分别为1.16、1.36、1.51，得到相应色谱分离图如图3所示，最终实验采用分离效果最好，且检出限较高的淋洗液浓度为2mmol/L。
为继续对其分离效果进行验证，还测量了各化合物的分离标准曲线和检出限。
取Na+、NH4 +、K+标准储备液适量配制成0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、2.0、4.0mg/L的标准溶液，另取卡内腈、季铵盐标准储备液配制成100，150，200，300，500mg/L的标准溶液，依次按照色谱条件进样分析，每个样品浓度分别测定3次，以峰面积(y)为纵坐标，物质浓度(x)为横坐标建立目标分析物的标准曲线，考察方法的线性关系、检出限及相关系数，再以1.0mg/L的Na+、NH4 +、K+和50mg/L的卡内腈、季铵盐标准溶液连续进样6针计算相对标准偏差，结果见表1。
表1线性方程、检测限及相关系数
此外还测试了样品中目标分析物的测定及加标回收率：
分别取25mg卡内腈和季铵盐样品于100mL的容量瓶中，配制成250mg/L的溶液，每个溶液连续进样3次，根据平均峰面积计算季铵盐和卡内腈含量及其杂质，其测定结果见表2。方法的回收率在93.4％～116％之间，有较好的回收率。实际样品的色谱图见图5和图6。
表2季铵盐、卡内腈中目标分析的浓度及加标回收率
最后还测试了6日内精密度及日间精密度。
取浓度分别为1.0mg·L-1Na+、K+、NH4 +和50mg/L卡内腈、季铵盐混合标准样品，分别以每天进样6次，连续进样6天，计算日间精密度，结果如表3。可方法的精密度良好。
表3日内精密度及日间精密度
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的装置，其特征在于，包括离子色谱泵、六通阀、进样环、阳离子交换色谱柱、阳离子抑制器、电导检测器及工作站；离子色谱泵依次连接六通阀、阳离子交换色谱柱、阳离子抑制器及电导检测器；所述进样环连于六通阀上；所述工作站与电导检测器相连，用于接收电导检测器的数据；所述离子色谱泵用于向装置中泵压淋洗液；所述六通阀及进样环用于进样；所述阳离子交换色谱柱用于离子分离，且包括IonPac CS 17保护柱及IonPac CS 17分析柱；所述阳离子抑制器用于降低背景信号；所述电导检测器用于实时检测流出溶液的电导。
2.一种利用阳离子交换抑制电导法检测卡内腈、季铵盐及其杂质铵、钾、钙离子含量的方法，所述季铵盐为N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵；所述方法采用离子色谱仪进行，其特征在于，包括以下步骤：将样品进样，注入进阳离子交换色谱柱中，采用淋洗液等度洗脱分离；分离出的溶液经阳离子抑制器抑制后，采用电导检测器实时检测；所述样品为待测物质的水溶液；所述的阳离子交换色谱柱为IonPac CS 17色谱柱；所述的淋洗液为浓度为2mmol/L的甲基磺酸溶液。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的IonPac CS 17色谱柱包括IonPac CS17保护柱及IonPac CS 17分析柱。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其进样量为25μL，柱温为35℃，淋洗液的流速为1.0mL·min-1。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的阳离子抑制器为CSRS 300自循环电抑制器。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的离子色谱仪为权利要求1所述的装置；进样方法为将样品注入进六通阀的定量环中，通过六通阀完成进样。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Na+的检出限为4.85×10-6mg/L；NH4 +的检出限为3.75×10-5；K+的检出限为3.66×10-5；卡内腈的检出限为1.85×10-4；季铵盐的检出限为2.92×10-4。
8.一种如权利要求2所述方法的应用，其特征在于，应用于食品生产和生物医药行业中检测活性成分。
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