离子色谱技术在食糖检验中的应用探讨

倪雪华

南通市通州区疾病预防控制中心，江苏南通 226300

当前食糖检测领域中，主要采用了3种离子色谱技术，即离子排斥色谱技术、高效离子交换色谱技术、离子对色谱技术，此3种技术各自性能、功能、针对领域、最终结果均存在一定的差异性，但在部分层面上也保持着一些相同点，该文将主要围绕这3种离子色谱技术进行分析。

1 基础理论

在离子色谱技术的高效离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱3种技术方面，其柱填料树脂骨架相同均为苯乙烯—二乙烯基苯共聚物，但不同点在于不同的技术的树脂离子交换功能的容量各存在差异[1-2]。具体分析来看，高效离子交换色谱主要采用低容量0.01～0.50 mmol/g的离子交换树脂；离子排斥色谱主要采用高容量3～5 mmol/g的树脂；3种离子色谱技术的机理方面，同样存在不同，具体分析来看：高效离子交换色谱技术主要以离子交换作为机理，而离子排斥色谱、离子对色谱的机理分别为离子排斥、基于吸附和离子对的形成[3-4]。为了更详细的了解该3种技术，下文对其进行逐一分析[5-6]。

①离子交换色谱。离子交换色谱其原理原理在于：在流动相与固定相的离子交换基因的过程当中，提取其中所发生的离子交换，进而通过离子交换色谱能够有效的实现无机、有机物质当中的阴离子、阳离子的分离[7-8]。在传统的离子交换色谱中应用当中，通常会采用60～200目的树脂粒度，柱子长度为10～50 cm，进而在此基础上，通过驱动流动相的上下移动得出最终研究式样，在收集之后即可开始检测。此外，离子交换色谱因为自身柱子的离子交换容量较高，所以为了洗脱样品的离子，流动相通常会采用浓电解质[9-10]。

②离子排斥色谱。离子排斥色谱主要由空间排阻、Donnan排斥、吸附过程3个方面组成其机理。在应用当中，首先离子排斥色谱的应用范围主要在于无机弱酸、有机酸、糖类等分离[11-12]。该色谱的优点十分明显，即能够在在高的酸性介质中实现弱无机酸、有机酸的分离。其次，离子排斥色谱同样存在缺点，其Donnan排斥具有不能被离解的机理，所以在洗脱时会导致完全离解的酸被洗脱[13]。而离子排斥色谱的优点同样十分明显，其中未离解的化合物不会被Donnan排斥，所以其中完全离解的酸能进入树脂的内微孔，其分离的实现主要需建立非离子性相互作用下。此外，因为离子排斥色谱的分离柱相较于其他两种技术较大，所以其分离柱所用的填充，往往在粒度方面存在高容量的特点，主要材料方面通常为苯阳离子交换树脂，或者聚苯乙烯—二乙烯基[14-15]。

③离子对色谱。首先对离子对色谱的原理进行分析，其原理主要在于：在高交联度、高比表面积中的分子量大的基础上，实现反相离子与抑制型电导检测相互结合，如此就能够实现食糖中含有疏水性阴阳离子进行分离，其中最为有效的应用离子为带局部电荷的大分子[16]。该文主要采用化学抑制型电导和紫外分光相关仪器对离子对色谱的检测器。其中主要以化学抑制型电导仪器为主，因此类仪器的检测项目主要设计脂肪羧酸、磺酸盐和季铵离子。

2 离子色谱工作原理

离子色谱仪在结构方面与大分类液相色谱方面相同，都是由输液系统、进样系统、分离系统等组成。但将离子色谱仪与液相色谱仪相比，离子色谱仪的输液系统上存在一定的差异，离子色谱仪输液系统主要由流动相容器、脱气装置、高压输液泵等装置组成。在实际应用离子色谱时，必须重视其输液系统的流量稳定性、高耐压性、高耐腐性等等特性才算合格，而进样系统方面，主要包含了进样器，合格要求与输液系统相同。

3 离子色谱的检测方法及优点

3.1 离子色谱的检测方法

离子色谱是现代食糖检测当中，应用最为广泛的一种液相色谱技术，但基于食糖产的多样化，离子色谱的检测技术也可被分为许多种类，例如抑制电导检测法、直接电导检测法、紫外吸收光度法等。而这些方法虽然在应用层面上存在一定的差异，但也存在一个共同点，其均是建立于电化学、光化学、其他多种分析仪器联用的方法。

3.2 离子色谱的优点

离子色谱的应用在食糖检测当中之所以广泛，主要是因为其能够对食糖的阴离子、短碳链有机酸进行有效分析，分析结果可以说明离子色谱是当前最为有效的分析方法；其次，食糖的成分当中，具有很多没有吸光基团的化合物，而此类化合物因为无法吸光，所以在传统的紫外检测当中，其并不能对紫外光进行反应，所以不能采用紫外光方法进行检测，也说明了紫外光检测具有一定的局限性，但采用高效液相检测方法，能够突破紫外检测的局限性，其应用范围更加广泛，但其依旧需要将紫外光作为前置工作，所以也无法使用，此时就体现出离子色谱对食糖检测的针对性与广泛性。

4 离子色谱在食糖检验上的应用

4.1 食糖无机阴阳离子应用

食糖无机阴离子是对食糖可食用性检测的重要工作阶段，在传统的化学分析方法基础上，此工作阶段往往需要耗费大量的时间与人力，同时传统方法的试剂用量大、灵敏度差，使得工作难度提高，并且在最终的检验结果上也存在一定的不准确性。而在离子色谱的应用之下，基于离子色谱的灵敏度高、可同时检测多种阴离子的特性，能够有效避免传统方法的诸多弊端。

具体应用方面以白砂糖为例，采用离子色谱对白砂糖中的二氧化硫进行检验，首先对白砂糖进行处理，之后将对分析柱进行配置，主要参考传统紫外光技术，将IonPacAS11离子交换柱作为分析祝。之后为了进行梯度洗脱，该文将采用氢氧化钠作为淋洗液，并在洗脱之后对白砂糖进行抑制电导检测工作，在上述工作完成之后，以确保检验结果以保留时间定性，进而方便之后的外标法定量。通过此阶段的检验，得出下列分析结果如下。

①检测结果的峰值达到0.10～50 mg/kg时，说明白砂糖中的二氧化硫浓度较高，此时数值会与峰面积线性关系，此时基于以往研究的结果，可以得知在一般情况下，线性关系的相关系数为0.999 4，而该文的研究当中并没有出现异常所以符合标准；检出限为0.30 mg/kg；白砂糖的回收率在97.0%～102.0%之间。

将国标方法规范数值与离子色谱的检验结果相互比较可以发现，两者检验结果基本一致，说明离子色谱检验的有效性，但是因为部分如赤砂糖、红糖、冰片糖等食糖产品，其本身的颜色较深，对该类食糖采用国标法来进行检验，时常会在二氧化硫在比色过程中，出现颜色的干扰现象，导致检验的不稳定性，而在离子色谱法基础下，其能够有效避免此类干扰，确保检验的稳定性，从而实际检验整体上体现出更加准确的结果。

无机阴离子是发展最早，也是目前最成熟的离子色谱检测方法，能够针对食糖样品的水相样品进行有效检测，检测范围在于样品成分的氟、氯、溴等卤素阴离子、硫酸根、硫代硫酸根、氰根等阴离子，因此，具备广泛应用于食糖食用安全的质量控制。

无机阴离子交换柱通常采用带有季胺功能团的交联树脂或其他具有类似性质的物质，常见的阴离子交换柱如Metrosep A supp 4-150，A supp 5-250等。常用的淋洗液为Na2CO3和NaHCO3按一定比例配置成的稀溶液，改变淋洗液的组成比例和浓度，可控制不同阴离子的保留时间和出峰顺序。

4.2 在食糖中有机物方面的分析应用

离子色谱在食糖检验中应用广泛，能够以多种应用形式来对食糖不同成分进行检测，并能够突破传统方法的常规无机离子的分析方式局限性，从多个方面确保检测结果的全面性，由此说明离子色谱应用结构丰富具有良好的多面性。在实际应用上，离子色谱除了对食糖化学成本进行分析以外，还能对食糖当中部分有机物化合物进行分析。一般情况下，食糖类中化合物对于紫外光的吸收能力很弱，所以传统技术对糖类的分析十分困难。但在离子色谱基础上，能够采用阴离子交换色谱，来执行脉冲安培检测法对食糖类进行测定，其产生结果同样具备较高的可靠性。

4.3 食糖葡萄糖、果糖方面的应用

各种食糖中的果糖、葡萄糖的含量，是食糖的主要成分，也是检验食糖可食用性的重要指标，如果通过离子色谱对食糖中的、葡萄糖进行测定，具体步骤如下。

①对食糖中的Na、OH成进行梯度淋洗，淋洗只要通过淋洗液即可完成；②淋洗之后食糖内的果糖、葡萄糖成分，会有哪位CarboPacTMPA1O柱的作用下完成分离，通过该文的测定，确认分离时间为35～40 min。将该文测定结果与以往研究对比，以往研究标准为葡萄糖、果糖的进样25 μL，S/N=3且均具有较宽的线性范围(0.1～100 mg/L)，样品测定的相对标准偏差在 0.3%～3.8%之间，加标回收率在95.8%～101.0%之间。

5 离子色谱技术的最新发展

离子色谱的应用广泛，因此，对其研究也十分多样化，当前离子色谱最具代表性的研究发展方向为：电化学技术结合新型高分子材料，并且该类方法在各项领域当中已得到广泛的应用。举例分析如下：

①电化学自再生抑制器电解法用于离子色谱抑制，此方法具有较高的便捷性，其只需要通过水即可制配出满足抑制器的再生液，在此前提下，即可通过水电解的方式来生产H+、OH-。此外，该方法抑制器的电导抑制，并不需要通过额外的再生液就能完成。

②免化学试剂的离子色谱。免化学试剂的离子色谱可以被分为RFIC-EG和RFIC-ER两个种类。其中RFIC-EG的差异在于淋洗液，其淋洗液仅通过纯水就能制造，之后通过泵来进行梯度淋洗即可，其便捷性较高。并且因为RFIC-EG只采用纯水，所以不同于传统，此方法可以有效的降低泵使用时的污染。但RFIC-EG因为结构过于简单，其过程当中会受到空气中CO2的干扰，进而导致OH-的基线稳定性不足等现象，但RFIC-EG因为自身所产生的KOH浓度较高，因此具备被电流控制的高相性，所以在梯度淋洗的难度上较低。此外，RFIC-ER的梯度淋洗具有在线自动再生的机制，其每次配制的淋洗液，都可以长期使用，根据统计普遍使用时长为4周，并且只需要作一次校准曲线。

6 结语

该文主要对离子色谱技术在食糖检验中的应用探讨，首先对离子色谱的基础理论进行了概述，得知当前离子色谱的3种应用，即为离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱，并对这3种应用进行了详细分析。之后介绍了离子色谱的工作原理，再对离子色谱的检测方法及优点进行了阐述。针对食糖检测领域，该文介绍了此领域的离子色谱技术应用方法，主要包括食糖无机阴阳离子应用、在食糖中有机物方面的分析应用、食糖葡萄糖、果糖方面的应用3个方面，最终针对现代离子色谱的发展水平，分析了电化学自再生抑制器电解法用于离子色谱抑制、免化学试剂的离子色谱两者发展方向。