離子色譜法測定羧甲基淀粉鈉中羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根和硫酸根的含量

張錦梅，張苗苗，鄭秀瑾，商榮寧，張習(xí)志

（青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司，青島266101）

離子色譜法測定羧甲基淀粉鈉中羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根和硫酸根的含量

張錦梅，張苗苗，鄭秀瑾，商榮寧，張習(xí)志

（青島盛瀚色譜技術(shù)有限公司，青島266101）

稱取羧甲基淀粉鈉樣品（0.50g左右），加超純水定容至100mL，搖勻，靜置。取上清液過反相固相萃取柱，棄去先流出液3mL，收集其后流出液2mL（供測定Cl－離子用的試液需再次稀釋10倍），供色譜分析。選用SH－AC－4型陰離子交換柱（250mm×4.6mm）進(jìn)行色譜分離，以2.4mmol·L－1碳酸鈉－6.0mmol·L－1碳酸氫鈉溶液為流動相，用抑制型電導(dǎo)檢測器測定。所測5種陰離子均在一定的質(zhì)量濃度范圍內(nèi)與其峰面積呈線性關(guān)系，方法的檢出限（3S／N）為0.027，0.020，0.007 0，0.16，0.022 mg·L－1。方法用于羧甲基淀粉鈉樣品的分析，加標(biāo)回收率在88.3%～108%之間，測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n＝5）在0.68%～11%之間。

離子色譜法；羧甲基淀粉鈉；陰離子

羧甲基淀粉鈉又名乙醇酸淀粉鈉，是眾多變性淀粉中的一種具有很多優(yōu)良性能的衍生物［1］。

羧甲基淀粉鈉無毒、無刺激性，是安全的口服輔料，幾乎可以當(dāng)做通用崩解劑。中國藥典［2］、美國藥典－國家處方集（USP－NF）［3］、歐洲藥典［4］、日本藥典［5］等已收載，已列入食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）非活性組分指南。羧甲基淀粉鈉除在醫(yī)藥作為藥用輔料外，在電焊條、紡織、印染、造紙、日化、食品、石油、選礦及膠粘劑等領(lǐng)域中被廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為工業(yè)味精［6］。隨著人們對其研究深入，應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大，發(fā)現(xiàn)可作為種子包衣劑、醫(yī)療急救、化肥緩釋控制劑［7］等。羧甲基淀粉鈉較羧甲基纖維素鈉有很多優(yōu)勢［8］，我國每年都要從國外進(jìn)口大量羧甲基淀粉鈉［8］。因此，提高羧甲基淀粉鈉的產(chǎn)量與質(zhì)量尤為迫切。

羧甲基淀粉鈉的合成工藝主要有濕法、干法、半干法［9］。濕法又稱溶劑法，是合成羧甲基淀粉鈉的主要方法。濕法工藝分3步：第一步是氫氧化鈉與淀粉反應(yīng)生成淀粉鈉鹽（堿淀粉的形成）；第二步是淀粉鈉與氯乙酸在堿性條件發(fā)生羧甲基化反應(yīng)，得到羧甲基淀粉鈉，在這個過程中同時伴隨氯乙酸鈉水解生成羥基乙酸鈉的反應(yīng)；第三步是羧甲基淀粉鈉的精制過程。伴隨的副反應(yīng)如下：

這些副反應(yīng)會消耗掉氫氧化鈉和氯乙酸，降低其在反應(yīng)介質(zhì)中的濃度，會導(dǎo)致產(chǎn)品的取代度降低；同時產(chǎn)生的羥基乙酸鈉、羥基乙酸等雜質(zhì)會使產(chǎn)品純度下降。

氯乙酸對人體的內(nèi)臟器官有一定的危害，對皮膚、肝臟、腎臟、心臟和其他器官產(chǎn)生慢性損害，甚至造成器官畸形，高濃度下產(chǎn)生極性中毒，導(dǎo)致死亡［10］?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明氯乙酸具有三致性，因此對氯乙酸殘留量進(jìn)行控制很有必要。

羥基乙酸對眼睛、皮膚黏膜和上呼吸道具有刺激作用，對水體和大氣可造成污染，羥基乙酸具有更強(qiáng)的腫瘤抑制作用［11］。

監(jiān)測羥基乙酸、氯乙酸、氯離子含量尤為必要，可以指導(dǎo)生產(chǎn)，調(diào)整工藝。

目前，氯乙酸的測定方法有氣相色譜法［12］、離子交換法［1314］等，采用離子色譜法（IC）對樣品不需要任何衍生化。氯離子和硫酸根常見的分析方法有比濁法、滴定法等。中國藥典中測定羧甲基淀粉鈉的方法有羥基乙酸比色法［2］和液相色譜法［15］。比色法操作繁瑣，靈敏度低，重現(xiàn)差。液相色譜法不能同時分析這幾種離子，離子色譜法是分析陰離子的首選方法［16］。文獻(xiàn)［17］采用離子色譜法分析氯乙酸根、羥基乙酸根等。同時分析羧甲基淀粉鈉中幾種陰離子的方法鮮有報道。本工作采用離子色譜法測定羧甲基淀粉鈉中羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根和硫酸根的含量。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CIC－160型離子色譜儀，配恒溫電導(dǎo)檢測池、as－11型自動進(jìn)樣器、SHY－2型抑制器；HW－2000型色譜工作站；UPT－Ⅱ－20L型超純水系統(tǒng)；AL－104型電子天平；反相固相萃取預(yù)處理柱（1mL）。

羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根、硫酸根標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：1 000mg·L－1，分別稱取羥基乙酸鈉、氯乙酸鈉、氯化鈉、磷酸二氫鈉、硫酸鈉適量，用水定容后，放入冰箱內(nèi)4℃保存。

碳酸鈉儲備溶液：0.24mol·L－1。

碳酸氫鈉儲備溶液：0.30mol·L－1。

碳酸氫鈉、硫酸鈉、氯乙酸鈉、磷酸二氫鈉為優(yōu)級純；其余試劑均為分析純；試驗(yàn)用水為超純水（電阻率為18.2MΩ·cm）。

1.2 儀器工作條件

SH－AC－4陰離子交換柱（250 mm×4.6mm，13μm），填料為表面氨基化的高交聯(lián)度乙基乙烯基苯－二乙烯基樹脂的離子交換功能基，它是將外層功能基化的陰離子交換聚合物接枝到高交聯(lián)基質(zhì)的表面；SH－AC－2保護(hù)柱（50mm×4.6mm），淋洗液為2.4mmol·L－1碳酸鈉－6.0mmol·L－1碳酸氫鈉溶液；流量為1.3mL·min－1，壓力為5.3 MPa；柱溫為40℃；進(jìn)樣量為10μL；抑制電導(dǎo)檢測器。

1.3 試驗(yàn)方法

稱取試樣0.50g，用水定容至100mL，搖勻，靜置，取上清液用0.45μm濾膜過濾，過反相固相萃取預(yù)處理柱，按儀器工作條件進(jìn)行測定，由線性回歸方程計算出處理后的萃取液中各陰離子濃度（反相固相萃取預(yù)處理柱必須預(yù)先活化，棄去初始液3mL，收集后2mL樣品）。

2 結(jié)果與討論

2.1 色譜行為

羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根、硫酸根標(biāo)準(zhǔn)溶液和羧甲基淀粉鈉實(shí)際樣品的色譜圖見圖1。

2.2 色譜柱的選擇

在溶液中能夠電離的物質(zhì)通常都可以用離子交換色譜法進(jìn)行分離。適用于無機(jī)離子混合物的分離，亦可用于有機(jī)物的分離，例如氨基酸、核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子，應(yīng)用范圍較廣。由于這幾個離子均為陰離子，因此采用陰離子交換分離柱。為了提高檢測靈敏度和降低背景采用抑制電導(dǎo)檢測方式。

選用SH－AC－1色譜柱分離標(biāo)準(zhǔn)品，氯離子與氯乙酸根重疊，不能用于分析該類樣品。選用SHAC－2色譜柱，氯離子、羥基乙酸根、氯乙酸根可以分離，硫酸根有碳酸根干擾，不能準(zhǔn)確定量硫酸根，羥基乙酸根與氯離子分離度為1.8，考慮到實(shí)際樣品中氯離子濃度比較高，會影響羥基乙酸根的定量。試驗(yàn)選用高容量的SH－AC－4色譜柱，5種陰離子可以很好的分離，分離度達(dá)到3.0以上。試驗(yàn)選擇SH－AC－4色譜柱，即SH－AC－4陰離子交換柱（250mm×4.6mm）。

2.3 流動相的選擇

試驗(yàn)考察了碳酸鈉－碳酸氫鈉緩沖體系作為流動相時對測定的影響。結(jié)果表明：采用2.4mmol· L－1碳酸鈉溶液為流動相時，保留時間過長；在2.4mmol·L－1碳酸鈉中添加碳酸氫鈉，當(dāng)加入6.0mmol·L－1碳酸氫鈉溶液時，氯離子和氯乙酸根的分離度達(dá)到3.5；且保留時間控制在30min以內(nèi)，繼續(xù)提高碳酸氫鈉濃度，氯離子和氯乙酸根的分離度降低，氯乙酸與樣品中的雜峰重疊。試驗(yàn)選用2.4mmol·L－1碳酸鈉－6.0mmol·L－1碳酸氫鈉溶液為流動相。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

取羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根、硫酸根的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（各離子質(zhì)量濃度依次為100.0，100.0，100.0，100.0，50.0mg·L－1），將上述各離子混合標(biāo)準(zhǔn)溶液依次稀釋2，4，20，50，100倍，按儀器工作條件對其進(jìn)行測定。以各離子的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，同時以最小二乘法進(jìn)行質(zhì)量濃度與峰面積的線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，各離子的線性范圍、線性回歸方程見表1。

以3倍信噪比計算各離子的檢出限（3S／N），結(jié)果見表1。

圖1 色譜圖Fig.1 Chromatograms

表1 線性范圍、線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)和檢出限Tab.1 Linearity ranges，linear regression equcdions，correlation coefficients and detection limits

2.5 精密度和回收試驗(yàn)

按試驗(yàn)方法對羧甲基淀粉鈉樣品平行測定5次，并進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果見表2，其中“－”表示未檢出。

由表2可知，加標(biāo)回收率在88.3%～108%之間。

采用外標(biāo)法定量，樣品中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.27%（≤7.0%）；羥基乙酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.62%（≤2.0%）；氯乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%。氯化鈉和羥基乙酸鈉含量滿足中國藥典［2］要求。

表2 精密度和回收試驗(yàn)結(jié)果（n＝5）Tab.2 Results of tests for precision and recovery（n＝5）

本工作對羧甲基淀粉鈉中的羥基乙酸根、氯乙酸根、氯離子、磷酸根、硫酸根等離子采用陰離子交換抑制電導(dǎo)法進(jìn)行了測定，該方法前處理簡單、快速，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，對羧甲基淀粉鈉生產(chǎn)過程中氯乙酸的轉(zhuǎn)化率的提高提供有力的技術(shù)支持，同時對產(chǎn)品中的其他成分的監(jiān)控提供了分析方法，也可以用來指導(dǎo)實(shí)際的生產(chǎn)工藝。羧甲基纖維素鈉的生產(chǎn)工藝合成途徑類似，該方法也可以用來測定羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品中雜質(zhì)的含量。

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IC－Determination of Anions of Glycollate，Chloroacetate，Chloride，Phosphate and Sulfate in Sodium Starch Glycollate

ZHANG Jinmei，ZHANG Miaomiao，ZHENG Xiujin，SHANG Rongning，ZHANG Xizhi
（Qingdao Shenghan Chromatograph Technology Co.，Ltd.，Qingdao 266101，China）

A portion of the sample（around 0.50g）was mixed with water and the volume of the mixture was made up to 100mL.After mixing and standing，the supernatant was taken and passed through RP－SPE column.The first 3mL of the effluent were discarded and the next 2mL were collected as sample solution for IC analysis.For use in determination of Cl－－ion，the effluent should be diluted 10times.SH－AC－4anion exchange column（250mm×4.6mm）was used for IC separation，and mixed solution of 2.4mmol·L－1Na2CO3－6.0mmol·L－1NaHCO3was used as mobile phase.Restrain conductance detector was adopted in the determination.Linear relationships between values of peak area and mass concentration of the 5anions were kept in definite ranges.Detection limits（3S／N）found were 0.027，0.020，0.007 0，0.16，0.022mg·L－1respectively.The proposed method was applied to the analysis of substantial sample and recovery was tested by standard addition method giving values of recovery in the ranges of 88.3%－108%and values of RSD′s（n＝5）were found in the range of 0.68%－11%.

IC；sodium starch glycollate；anion

O657.7

A

1001－4020（2017）05－0611－04

10.11973／lhjy－h(huán)x201705028

2016－04－25

張錦梅（1978－），女，甘肅蘭州人，工程師，研究方向?yàn)殡x子色譜應(yīng)用，zhangjinmei＿qd＠126.com