离子色谱法测定季铵盐及其杂质的含量

(1.绍兴市上虞区水务环境检测有限公司， 绍兴 312000；2. 武昌理工学院生命科学学院， 武汉 430223；3.浙江树人大学生物与环境工程学院，杭州 310015)

1 前言

(R)-3-氰基-2-羟基-N,N,N-三甲基-1-丙铵氯化物，俗称卡内腈，功能团的结构式见图1。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[1]。N-(3-氯-2-羟基丙基)-N,N,N-三甲基氯化铵，是一种季铵盐，下称季铵盐，功能基的结构式见图2，是一类重要的阳离子表面活性剂[2]，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。产品的生产过程和最终产品及其杂质的含量都需要被检测。

图1 卡内腈分子式

图2 季铵盐分子式

目前卡内腈和季铵盐及其杂质钠离子、铵离子、钾离子的检测未见文献报道，季铵盐类及阳离子的检测方法主要有滴定法[2]、离子色谱法[3-9]、高效液相色谱法[10]、离子色谱法高效液相色谱-质谱联用法[11]和分光光度法等。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；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；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。本实验采用抑制型离子色谱法检测，对卡内腈及季铵盐进行检测，建立的方法操作简单、结果可靠。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

仪器：ICS-2100离子色谱仪及Chromeleon工作站(赛默飞世尔科技有限公司)；IonPac CS 17(4 mm×250 mm)阳离子分析柱；CSRS×300 抑制器；实验用水为超纯水(Thermo，GenPure UV/UF，电阻率18.2 MΩ·cm)。

试剂：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；卡内腈样品、季铵盐样品取自某药品生产厂家；卡内腈标样、季铵盐标样购自湖北广奥生物科技有限公司。

2.2 溶液配制

标准溶液的配制：准确称取钠离子、铵根离子、钾离子、季铵盐标样、卡内腈标样各 0.1 g置于 100 mL容量瓶中，用超纯水配制成浓度为 1000 mg· L-1的标准储备液，置于4℃左右的冰箱中避光保存。样品的配制：取 0.1 g 季铵盐和卡内腈样品置于 100 mL容量瓶中用超纯水定容、摇匀，配得 1000 mg·L-1样品储备液，放置于 4 ℃左右的冰箱备用。

2.3 色谱条件

IonPac CS 17(4 mm×250 mm)阳离子分析柱，流动相为2 mmol· L-1的甲基磺酸，等度淋洗，流速为1.0 mL·min-1，抑制型电导检测器(CSRS 300 4mm 抑制器)；柱温为35℃，进样体积为25 μL。

3 结果与讨论

3.1 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，需要在流动相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，无需要在流动相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。

因此实验选择IonPac CS17阳离子分析柱作为本次实验的首选色谱柱。

3.2 流动相浓度的选择

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。实验分别尝试在 2 mmol· L-1、 3 mmol· L-1、 5 mmol· L-13种流动相对于 5 mg·L-1的钠离子、铵根离子混标进行分离检测，在各流动相浓度下铵根离子和钠离子的分离度分别为 1.16、1.36、1.51，最终实验采用分离效果最好，且检出限较高的流动相浓度为 2 mmol· L-1。

3.3 标准样品色谱图

图3 标准样品色谱图 卡内腈；5.季铵盐

3.4 标准曲线和检出限

表1 线性方程、检测限及相关系数

3.5 样品中目标分析物的测定及加标回收率

分别取25 mg· L-1卡内腈和季铵盐样品于100mL的容量瓶中，配制成250mg·L-1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，色谱图见图4、图5。方法的回收率在93.4%～116%之间，有较好的回收率。

表2 样品测定结果及加标回收率

图5 季胺盐样品色谱图季胺盐

3.6 日内精密度及日间精密度

分别取250mg· L-1卡内腈和季铵盐样品溶液1天进样6次及每天进样1次，连续进样6天，计算日间精密度，结果如表3。可见方法的精密度良好。

表3 日内精密度及日间精密度

4 结论

采用抑制型阳离子色谱电导检测法，采用2 mmol/L的甲基磺酸作为流动相，分别测定卡内腈产品及季铵盐产品中的的含量及3种杂质Na+、K+、NH4+的含量。卡内腈作为合成左旋肉碱的中间体，具有减肥瘦身等功效，如果产品本身纯度不够会直接影响药效。季铵盐主要应用于杀菌消毒剂、抗静电剂、絮凝剂、阴离子增效剂，若产品本身纯度不够会影响其效果。检测结果表明，季铵盐产品和卡内腈产品的纯度各91.2%达到92.5%，各杂质的含量较低。方法的重现性理想，样品回收率高，精密度良好。本方法的建立可应用于卡内腈和季铵盐产品的质量检验有生产过程的控制。