离子色谱-电导法检测白酒中氟化物

邹沫君，唐诗文

（1.乐山市食品药品检验检测中心，四川 乐山 614003；2.乐山师范学院，四川 乐山 614000）

氟是自然界中广泛分布的元素之一，也是人体所必需的微量元素，虽然对人体有益，但并非多多益善，适量的氟可以促进人体骨骼和牙齿的钙化，增强骨骼的强度，但是长期过多摄入，可干扰骨代谢乃至引发人全身性中毒，肌体内各组织器官都会受到一定程度的损害，且氟不易通过代谢排出体外[1-3]。人体对氟含量也最为敏感，生理需求量为每日0.5～1.0 mg，从满足人体对氟的需求到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不大，可以看出氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多，因此要更加注意食品中氟含量对人体健康的影响[4-5]。

白酒作为中国人餐桌上的必备饮品，承载着我国的悠久历史和文化[6]。近几年，白酒行业负面新闻不断，从“勾兑门”、“塑化剂”、“年份酒”等一直到“敌敌畏”等质量安全事件，让本就处于低谷的行业，更加蒙上了阴影，我国白酒质量引起了社会的高度关注[7]。无机阴离子是关乎白酒质量的重要组成物质，主要引入的途径有原料选取、加工助剂以及人为添加等，无机阴离子的种类及浓度决定着白酒的类型和品质，同时也影响着酒的口感、色泽及生物稳定性[8-9]。因此，建立一种可靠的分析检测方法对白酒的原料、生产过程中的半成品以及成品中的无机阴离子含量进行检测具有非常重要的意义。

目前检测酒中无机氟的方法有离子选择电极法、比色法、气相色谱法和离子色谱法等[10-15]，其中氟离子选择电极法虽然操作简便，但对于测试条件有一定要求，白酒中富含多种有机酸，pH值较低时，氟离子与溶液中氢离子生成HF或HF2-，从而降低溶液中氟离子的浓度，影响测试的准确性和精密度；比色法操作步骤繁琐，灵敏度低；气相色谱顶空测定氟需要进行衍生化处理。离子色谱法自问世以来，一直是分析化学领域中发展最快的分析检测技术之一，已被广泛用于各种物质的检测，具有快速、灵敏、选择性好等优点，在环境分析、食品分析及药物分析中应用广泛[16-21]。本研究探索建立了梯度淋洗-电导检测白酒中氟化物的离子色谱方法，白酒试样只需进行简单前处理后，采用对氟离子有特殊选择性的高效阴离子交换柱IonPac AS19进行分离，测定白酒中氟化物的含量。旨在对白酒中氟化物快速灵敏的检测提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

白酒（包含浓香型白酒、清香型白酒、酱香型白酒）：市售；氟化物标准品（500 μg/mL）：北京曼哈格生物科技有限公司；甲醇（色谱纯）：北京百灵威科技有限公司；实验室用水为超纯水（电阻率=18.25 MΩ·cm）。

1.2 仪器与设备

Thermo Scientific TM ICS-1100离子色谱系统（包括DS6 Heated Conductivity Cell检测器、Dionex EGC Ⅲ自动淋洗液发生器、Dionex AERS500（4 mm）阴离子抑制器、Dionex AS-DV自动进样器、Chromeleon7.2 SR4色谱数据系统、Dionex OnGuard II RP小柱（2.5 mL））：德国Thermo SCIENTIFIC公司；KQ-700型超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司；UPT-Ⅱ-10T优普系列超纯水器：四川优普超纯科技有限公司；0.22 μm水系进口聚醚砜PES滤膜：美国PALL公司。

1.3 试验方法

1.3.1 色谱条件

分析柱：IonPac AS19分离柱（250 mm×4 mm）、IonPac AG19保护柱（50 mm×4 mm）：德国Thermo SCIENTIFIC公司；淋洗液：KOH（淋洗液在线发生装置产生）；梯度淋洗条件：0～12.0 min，3 mmol/L KOH；12.1～18.0 min，35 mmol/L KOH；18.1～23.0 min，3 mmol/L KOH；流速：1 mL/min；柱温：30 ℃；检测器：电导检测；定量环：500 μL；抑制器：AERS 500（4 mm），自循环模式抑制，电流87 mA；背压：1706 psi；背景电导：0.58 μS。

1.3.2 标准溶液的配制

准确移取一定体积的水中氟化物标准品溶液，按比例用纯水稀释，配制成质量浓度为0.005 mg/L、0.010 mg/L、0.020 mg/L、0.050 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L的氟化物标准工作溶液。在设定的色谱条件下，采用外标法定量，作氟化物峰面积-质量浓度标准曲线。

1.3.3 酒样的前处理

将白酒试样稀释10倍，依次过0.22 μm微孔滤膜、Dionex OnGuard II RP小柱处理后用于色谱分析。Dionex OnGuard II RP小柱在使用前须提前活化：向容量为2.5 mL柱中注入5 mL色谱纯甲醇，再注入10 mL超纯水，平行放置，活化30 min后即可使用。

2 结果与分析

2.1 酒样前处理条件的选择

阴离子交换柱以高分子化合物为填料，拓宽了试样及淋洗液的pH耐受范围。而白酒的酿造发酵过程是一个非常复杂的生化反应，随之产生大量富含营养成分的有机物质，其中不乏大分子物质。这类大分子物质与阴离子交换柱中的填料之间有较强的亲合作用，不易洗脱出来。若不经适当的前处理环节将其去除，连续多次进样分析后，阴离子交换柱柱效将迅速降低。本试验采用Dionex OnGuard II RP小柱，以大孔结构的聚二乙烯基苯聚合物为填料，通过共价吸附作用，对疏水性化合物尤其是不饱和化合物和芳香化合物具有较强的捕获能力。故直接将酒样稀释10倍，以Dionex OnGuard II RP小柱吸附溶液中大分子有机物质后上机测定。

2.2 色谱条件的选择

2.2.1 淋洗液系统选择

阴离子分离分析中常用的淋洗液有Na2CO3/NaHCO3体系和KOH体系，Na2CO3/NaHCO3体系经抑制器后转化为H2CO3，背景电导20～30 μS，而KOH体系经抑制后转化为H2O，背景电导＜2 μS，背景更低，因此具有更低的检出限。而且考虑到Na2CO3/NaHCO3体系淋洗液需要手工配制，难免会有人为误差，而KOH体系淋洗液可以配合在线淋洗液自动发生器使用，十分方便，不受环境因素影响，具有极好的重现性和稳定性。因此选用KOH体系。

2.2.2 淋洗液浓度选择

白酒酿造过程中，经过发酵，产生富含各类风味物质，如一些小分子有机酸类，这些组分与IonPac AS19分离柱的亲和力相对小，且与氟离子相近，对弱保留的氟离子的分离检测产生较大的干扰，很难分离，甚至是共淋洗，造成检测结果偏高，严重干扰氟离子的测定。经过试验摸索，综合考虑试样分离度和分析时间，最终选取前12 min用低浓度3 mmol/L KOH淋洗液，待目标物出峰后将淋洗液浓度提高至35 mmol/L，实现了氟离子的准确测定。

2.2.3 柱温和流速耐受性考察

取“1.3.2”项下线性第3点标准工作溶液，分别考察采用不同柱温（28 ℃、30 ℃和32 ℃），以及不同流速（0.8 mL/min、1.0 mL/min和1.2 mL/min）进行测定时仪器色谱行为的变化。以峰面积计，不同柱温条件下相对标准偏差（relative standard deviation，RSD）为0.56%；不同流速条件下RSD为0.52%。表明在实际测定过程中色谱条件有微小变化时，各组分含量测定条件较宽，测定结果不受影响，系统具有较好的耐受性，结果见表1。

表1 系统耐受性考察结果Table 1 Results of systematic tolerance test

2.3 色谱行为

经过试验摸索，综合考虑试样分析时间及分离度等因素，最终选取“1.3.1”项下色谱条件，实现了白酒试样中氟化物的准确测定。氟化物标准溶液、阴性试样溶液以及阴性加标试样溶液色谱图见图1。由图1可知，该方法专属性好，选择性高，加标样品出峰良好。

图1 氟化物标准品（A）、阴性试样（B）及阴性加标试样（C）色谱图Fig.1 Chromatogram of fluoride standard (A),negative sample (B) and spiked negative sample (C)

2.4 方法学考察

2.4.1 线性关系、方法检出限和定量限考察

将配制好的氟化物标准工作溶液上机测定，得到氟化物峰面积与质量浓度的线性关系，拟合回归方程式，确定相关系数。将氟化物色谱信号峰与基线信号进行比较，确定最低检出限（S/N=3）和定量限（S/N=10），试样按1.3.3所述制备，得出方法检出限和定量限，结果见表2。

由表2可知，氟化物在0.005～0.20 mg/L范围内线性关系良好（R=0.999 9），且该方法检出限低（5.21 μg/L），完全能满足分析检测要求。

表2 氟化物的回归方程、相关系数、最低检出限、定量限Table 2 Regression equation,correlation coefficient,limit of detection and quantitation of fluoride

2.4.2 方法精密度考察

取浓香型白酒试样，按“1.3.3”项下方法制备6份供试品溶液进行色谱分析，在“1.3.1”项色谱条件下测定各组分含量，结果见表3。

表3 精密度试验结果Table 3 Results of precision tests

由表3可知，检测的氟化物检测结果RSD值为0.91%，表明该方法精密度良好。

2.4.3 方法稳定性考察

取制备好的浓香型白酒试样供试品溶液，按“1.3.1”项下色谱条件分别于0、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h和24 h进样，测定氟化物色谱峰面积，计算氟化物质量浓度，结果见表4。

表4 稳定性试验结果Table 4 Results of stability tests

由表4可知，稳定性试验结果RSD值为0.51%，供试品溶液在24 h内稳定，表明该方法稳定性良好。

2.4.4 方法回收率考察

分别精密量取一定量的浓香型白酒、清香型白酒、酱香型白酒试样，加入高（0.10 mg/L）、中（0.02 mg/L）、低（0.01 mg/L）3种浓度的氟化物标准溶液。按照所建立的方法进行处理和测定，对每个添加水平做3次平行试验，计算各组分的平均回收率及其RSD值，以考察方法的准确性，结果见表5。由表5可知，氟化物的平均回收率在97.18%～99.54%范围内，RSD值为0.86%～1.10%，表明该方法准确度较好，符合分析检测要求。

表5 加标回收率试验结果Table 5 Results of standard recovery rate tests

2.4.5 实际试样测定

利用该文建立的方法，对乐山地区市售的不同香型的白酒试样进行测定，结果见表6。由表6可知，该方法可对不同香型白酒试样进行测定，不同香型白酒中氟化物含量存在一定的差异。

表6 白酒试样中氟化物含量分析结果Table 6 Analytical results of fluoride in Baijiu samples

3 结论

本研究建立以IonPac AS19（4 mm×250 mm）色谱柱分离，3～35 mmol/L KOH溶液作为梯度淋洗液，流速1.0 mL/min，进样量500 μL，离子色谱-电导法检测白酒中氟化物。该方法分离效果好，检测速度快，操作简便，试样基质干扰小，灵敏度高，能满足实际检测工作的要求，便于推广。同时，本文对不同香型（浓香型、清香型和酱香型）白酒试样进行了氟化物含量的检测，发现由于不同香型的酒原料不同，生产工艺不同，所含氟化物的量也不尽相同。希望通过测定白酒中无机阴离子的含量有助于分辨真伪、区别优劣、改进生产工艺，达到控制白酒品质的目的。