离子色谱法测定羧甲基淀粉钠中羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根和硫酸根的含量

张锦梅，张苗苗，郑秀瑾，商荣宁，张习志

（青岛盛瀚色谱技术有限公司，青岛266101）

离子色谱法测定羧甲基淀粉钠中羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根和硫酸根的含量

张锦梅，张苗苗，郑秀瑾，商荣宁，张习志

（青岛盛瀚色谱技术有限公司，青岛266101）

称取羧甲基淀粉钠样品（0.50g左右），加超纯水定容至100mL，摇匀，静置。取上清液过反相固相萃取柱，弃去先流出液3mL，收集其后流出液2mL（供测定Cl－离子用的试液需再次稀释10倍），供色谱分析。选用SH－AC－4型阴离子交换柱（250mm×4.6mm）进行色谱分离，以2.4mmol·L－1碳酸钠－6.0mmol·L－1碳酸氢钠溶液为流动相，用抑制型电导检测器测定。所测5种阴离子均在一定的质量浓度范围内与其峰面积呈线性关系，方法的检出限（3S／N）为0.027，0.020，0.007 0，0.16，0.022 mg·L－1。方法用于羧甲基淀粉钠样品的分析，加标回收率在88.3%～108%之间，测定值的相对标准偏差（n＝5）在0.68%～11%之间。

离子色谱法；羧甲基淀粉钠；阴离子

羧甲基淀粉钠又名乙醇酸淀粉钠，是众多变性淀粉中的一种具有很多优良性能的衍生物［1］。

羧甲基淀粉钠无毒、无刺激性，是安全的口服辅料，几乎可以当做通用崩解剂。中国药典［2］、美国药典－国家处方集（USP－NF）［3］、欧洲药典［4］、日本药典［5］等已收载，已列入食品药品监督管理局（FDA）非活性组分指南。羧甲基淀粉钠除在医药作为药用辅料外，在电焊条、纺织、印染、造纸、日化、食品、石油、选矿及胶粘剂等领域中被广泛的应用，被誉为工业味精［6］。随着人们对其研究深入，应用领域扩大，发现可作为种子包衣剂、医疗急救、化肥缓释控制剂［7］等。羧甲基淀粉钠较羧甲基纤维素钠有很多优势［8］，我国每年都要从国外进口大量羧甲基淀粉钠［8］。因此，提高羧甲基淀粉钠的产量与质量尤为迫切。

羧甲基淀粉钠的合成工艺主要有湿法、干法、半干法［9］。湿法又称溶剂法，是合成羧甲基淀粉钠的主要方法。湿法工艺分3步：第一步是氢氧化钠与淀粉反应生成淀粉钠盐（碱淀粉的形成）；第二步是淀粉钠与氯乙酸在碱性条件发生羧甲基化反应，得到羧甲基淀粉钠，在这个过程中同时伴随氯乙酸钠水解生成羟基乙酸钠的反应；第三步是羧甲基淀粉钠的精制过程。伴随的副反应如下：

这些副反应会消耗掉氢氧化钠和氯乙酸，降低其在反应介质中的浓度，会导致产品的取代度降低；同时产生的羟基乙酸钠、羟基乙酸等杂质会使产品纯度下降。

氯乙酸对人体的内脏器官有一定的危害，对皮肤、肝脏、肾脏、心脏和其他器官产生慢性损害，甚至造成器官畸形，高浓度下产生极性中毒，导致死亡［10］。现代医学证明氯乙酸具有三致性，因此对氯乙酸残留量进行控制很有必要。

羟基乙酸对眼睛、皮肤黏膜和上呼吸道具有刺激作用，对水体和大气可造成污染，羟基乙酸具有更强的肿瘤抑制作用［11］。

监测羟基乙酸、氯乙酸、氯离子含量尤为必要，可以指导生产，调整工艺。

目前，氯乙酸的测定方法有气相色谱法［12］、离子交换法［1314］等，采用离子色谱法（IC）对样品不需要任何衍生化。氯离子和硫酸根常见的分析方法有比浊法、滴定法等。中国药典中测定羧甲基淀粉钠的方法有羟基乙酸比色法［2］和液相色谱法［15］。比色法操作繁琐，灵敏度低，重现差。液相色谱法不能同时分析这几种离子，离子色谱法是分析阴离子的首选方法［16］。文献［17］采用离子色谱法分析氯乙酸根、羟基乙酸根等。同时分析羧甲基淀粉钠中几种阴离子的方法鲜有报道。本工作采用离子色谱法测定羧甲基淀粉钠中羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根和硫酸根的含量。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

CIC－160型离子色谱仪，配恒温电导检测池、as－11型自动进样器、SHY－2型抑制器；HW－2000型色谱工作站；UPT－Ⅱ－20L型超纯水系统；AL－104型电子天平；反相固相萃取预处理柱（1mL）。

羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根、硫酸根标准储备溶液：1 000mg·L－1，分别称取羟基乙酸钠、氯乙酸钠、氯化钠、磷酸二氢钠、硫酸钠适量，用水定容后，放入冰箱内4℃保存。

碳酸钠储备溶液：0.24mol·L－1。

碳酸氢钠储备溶液：0.30mol·L－1。

碳酸氢钠、硫酸钠、氯乙酸钠、磷酸二氢钠为优级纯；其余试剂均为分析纯；试验用水为超纯水（电阻率为18.2MΩ·cm）。

1.2 仪器工作条件

SH－AC－4阴离子交换柱（250 mm×4.6mm，13μm），填料为表面氨基化的高交联度乙基乙烯基苯－二乙烯基树脂的离子交换功能基，它是将外层功能基化的阴离子交换聚合物接枝到高交联基质的表面；SH－AC－2保护柱（50mm×4.6mm），淋洗液为2.4mmol·L－1碳酸钠－6.0mmol·L－1碳酸氢钠溶液；流量为1.3mL·min－1，压力为5.3 MPa；柱温为40℃；进样量为10μL；抑制电导检测器。

1.3 试验方法

称取试样0.50g，用水定容至100mL，摇匀，静置，取上清液用0.45μm滤膜过滤，过反相固相萃取预处理柱，按仪器工作条件进行测定，由线性回归方程计算出处理后的萃取液中各阴离子浓度（反相固相萃取预处理柱必须预先活化，弃去初始液3mL，收集后2mL样品）。

2 结果与讨论

2.1 色谱行为

羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根、硫酸根标准溶液和羧甲基淀粉钠实际样品的色谱图见图1。

2.2 色谱柱的选择

在溶液中能够电离的物质通常都可以用离子交换色谱法进行分离。适用于无机离子混合物的分离，亦可用于有机物的分离，例如氨基酸、核酸、蛋白质等生物大分子，应用范围较广。由于这几个离子均为阴离子，因此采用阴离子交换分离柱。为了提高检测灵敏度和降低背景采用抑制电导检测方式。

选用SH－AC－1色谱柱分离标准品，氯离子与氯乙酸根重叠，不能用于分析该类样品。选用SHAC－2色谱柱，氯离子、羟基乙酸根、氯乙酸根可以分离，硫酸根有碳酸根干扰，不能准确定量硫酸根，羟基乙酸根与氯离子分离度为1.8，考虑到实际样品中氯离子浓度比较高，会影响羟基乙酸根的定量。试验选用高容量的SH－AC－4色谱柱，5种阴离子可以很好的分离，分离度达到3.0以上。试验选择SH－AC－4色谱柱，即SH－AC－4阴离子交换柱（250mm×4.6mm）。

2.3 流动相的选择

试验考察了碳酸钠－碳酸氢钠缓冲体系作为流动相时对测定的影响。结果表明：采用2.4mmol· L－1碳酸钠溶液为流动相时，保留时间过长；在2.4mmol·L－1碳酸钠中添加碳酸氢钠，当加入6.0mmol·L－1碳酸氢钠溶液时，氯离子和氯乙酸根的分离度达到3.5；且保留时间控制在30min以内，继续提高碳酸氢钠浓度，氯离子和氯乙酸根的分离度降低，氯乙酸与样品中的杂峰重叠。试验选用2.4mmol·L－1碳酸钠－6.0mmol·L－1碳酸氢钠溶液为流动相。

2.4 标准曲线与检出限

取羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根、硫酸根的混合标准溶液（各离子质量浓度依次为100.0，100.0，100.0，100.0，50.0mg·L－1），将上述各离子混合标准溶液依次稀释2，4，20，50，100倍，按仪器工作条件对其进行测定。以各离子的质量浓度为横坐标，对应的峰面积为纵坐标绘制标准曲线，同时以最小二乘法进行质量浓度与峰面积的线性回归，得到标准曲线，各离子的线性范围、线性回归方程见表1。

以3倍信噪比计算各离子的检出限（3S／N），结果见表1。

图1 色谱图Fig.1 Chromatograms

表1 线性范围、线性回归方程、相关系数和检出限Tab.1 Linearity ranges，linear regression equcdions，correlation coefficients and detection limits

2.5 精密度和回收试验

按试验方法对羧甲基淀粉钠样品平行测定5次，并进行加标回收试验，结果见表2，其中“－”表示未检出。

由表2可知，加标回收率在88.3%～108%之间。

采用外标法定量，样品中氯化钠的质量分数为5.27%（≤7.0%）；羟基乙酸钠的质量分数为0.62%（≤2.0%）；氯乙酸的质量分数为0.20%。氯化钠和羟基乙酸钠含量满足中国药典［2］要求。

表2 精密度和回收试验结果（n＝5）Tab.2 Results of tests for precision and recovery（n＝5）

本工作对羧甲基淀粉钠中的羟基乙酸根、氯乙酸根、氯离子、磷酸根、硫酸根等离子采用阴离子交换抑制电导法进行了测定，该方法前处理简单、快速，测定结果准确可靠，对羧甲基淀粉钠生产过程中氯乙酸的转化率的提高提供有力的技术支持，同时对产品中的其他成分的监控提供了分析方法，也可以用来指导实际的生产工艺。羧甲基纤维素钠的生产工艺合成途径类似，该方法也可以用来测定羧甲基纤维素钠产品中杂质的含量。

［1］ 张筱璐，万水清，刘丽丽，等.溶剂法制备高黏度羧甲基淀粉［J］.华东理工大学学报（自然科学版），2007，33（3）：365－368.

［2］ 国家药典委员会.中华人民共和国药典一部［M］.北京：中国医药科技出版社，2015.

［3］ 美国药典委员会.美国药典－国家处方集［M］.罗克维尔市：美国药典委员会，2011.

［4］ 欧洲药典委员会.欧洲药典［S］.斯特拉斯堡：欧洲药品质量管理局，2010.

［5］ 日本药局方编辑委员会.日本药典［S］.东京：厚生省，2011.

［6］ 安俊键，李建平.造纸用羧甲基淀粉的合成应用及发展［J］.上海造纸，2005，36（1）：41－45.

［7］ 诸爱士，吕福寅.羧甲基淀粉制备及性能研究［J］.杭州应用工程技术学院学报，2000，12（1）：20－23.

［8］ 江雄知，崔丽丽，李和平.羧甲基淀粉钠的合成与应用研究进展［J］.精细与专用化学品，2008，16（17）：23－26.

［9］ 白仲兰.马铃薯淀粉渣制备羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的研究［D］.兰州：兰州大学，2014.

［10］ 吕波，詹平，曹显庆.一氯乙酸皮下注射对大鼠肝脏损害作用［J］.现代预防医学，2007，34（5）：895－897.

［11］ 李莹.羟基乙酸用于肝癌瘤内注射的药效及脂质体制剂研究［D］.上海：第二军医大学，2009.

［12］ 孙劲峰，孙松茂.气相色谱法分析氯乙酸［J］.河南化工，2006，23（2）：41－43.

［13］ 赵霞，关皓月，尹力辉，等.离子色谱法测定羧甲基淀粉钠中氯乙酸的残留量［J］.药物分析杂志，2009，29（9）：1537－1539.

［14］ 王艳丽，廉山林.离子色谱法测定空气中的乙酸和一氯乙酸［J］.理化检验－化学分册，2014，50（5）：640－641.

［15］ 尚会健，孙羊羊，段晓娜，等.羧甲基纤维素生产中氯乙酸钠羟基乙酸钠测定方法的研究［J］.现代化工，2015，35（2）：182－183.

［16］ 牟世芬，刘克纳，丁晓静.离子色谱方法及其应用［M］.2版.北京：化学工业出版社，2005.

［17］ 杨一青，李慧琴，李应成，等.离子色谱法监控工业一氯乙酸钠产品质量［J］.石油化工，2012，41（2）：210－214.

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－hx201705028

2016－04－25

张锦梅（1978－），女，甘肃兰州人，工程师，研究方向为离子色谱应用，zhangjinmei＿qd＠126.com