張 瑩

(天津市藥品檢驗所，天津 300070)

離子色譜(IC)是以離子交換樹脂作為固定相，用電導檢測器對陽離子和陰離子混合物做常量和痕量分析的色譜法。分析時在分離柱后串聯(lián)一根抑制柱，用來抑制流動相中的電解質的背景電導率。其是基于把離子交換色譜同高效液相色譜有機地結合在一起，創(chuàng)建的現(xiàn)代離子色譜法。1979 年，弗理茲等［1］又做了進一步改進，創(chuàng)建了不采用抑制柱的單柱法，并可使用常規(guī)的液相色譜儀，因此單柱法發(fā)展迅猛。新的抑制法的問世，使柱效明顯得到改善，從而得到了廣泛的應用。本文僅就離子色譜的分離機理、研究進展及其在公共衛(wèi)生領域中的應用綜述如下。

1 離子色譜的分離機理

在離子交換樹脂上分離離子，實質上取決于樣品離子、流動相和離子交換官能團三者之間的關系。在離子色譜中使用的固定相是離子交換樹脂，其上分布有固定的帶電荷的基團和能游動的配位離子。其分離是在流動相和鍵合在基質上的離子交換基團之間的離子交換過程，其中含有少數(shù)非離子的相互作用，該法可用于有機和無機陰離子和陽離子的分離。對于流動相離子色譜，其分離取決于被分析物在柱上的吸附作用。分析柱的選擇性主要取決于流動相的組成和濃度，有的流動相需要加入離子對試劑，這種分離方式用于表面活性陰離子和陽離子或金屬絡合物的分離。離子排斥色譜的分離是基于固定相與分析物間不同的作用，即Donnan 排斥、空間排斥和吸附作用，該方式主要用于弱的有機酸和無機酸的分離［2］。

2 研究現(xiàn)狀

近年來，離子色譜的研究主要集中在離子色譜柱的填料和離子色譜與新的檢測技術的聯(lián)用。

2.1 離子色譜柱的填料 離子色譜是一種分離分析手段，分離系統(tǒng)就是離子色譜的核心，因此要求離子色譜柱具有柱效高、選擇性好、分析速度快等優(yōu)點。隨著離子色譜的發(fā)展，離子色譜填料的研究在不斷的更新與深入。近年來陽離子交換樹脂在不斷發(fā)展，采用了弱酸功能基替換磺酸基的弱酸功能基的新型高聚物陽離子交換劑，即第三代色譜填料，離子交換功能基主要是弱酸型的羧酸功能基，只用簡單的礦物酸就可有效地淋洗一價和二價的陽離子，對H+有高的選擇性。采用弱酸性的離子交換功能基，可提高對H+的選擇性，一次進樣可同時分離一價和二價陽離子。接枝型大孔基質的離子交換劑，可增大柱容量。特別是近期研發(fā)的高容量柱，有效地解決了低濃度峰定量難的問題［3，4］。

通過改變涂覆方式和涂覆條件，利用非離子型表面活性劑，使新型的涂覆型離子色譜柱效達到70 000塔板數(shù)/m，尤其是先涂覆非離子型表面活性劑，再涂覆陽離子型表面活性劑的離子色譜固定相，其柱效要比常規(guī)陰離子色譜的柱效高出1 ～2 倍?，F(xiàn)研制的使用特殊的兩性離子表面活性劑是在反向色譜固定相固化類生物膜制成仿生的離子色譜，因使用水溶液作為流動相，因此更接近生物體，是研究生命體系較理想的色譜手段［5-7］。

2.2 離子色譜與新檢測技術的聯(lián)用 如用陽離子交換樹脂分離與原子熒光串聯(lián)，分析食品中痕量的無機砷最低檢出量達到4 ～12 pgAs。對于砷、硒、汞、鉛、鉻、釩等的價態(tài)和形態(tài)分析，及其有機化合物分析的最佳方法是基于離子色譜對水可溶性和極性化合物的高效分離與原子熒光的高靈敏度結合［8］。

離子色譜與ICP-MS 聯(lián)用使其靈敏度更高，科學家嘗試將抑制器置于離子色譜柱出口和質譜之間，通過離子束接口將離子色譜與質譜聯(lián)用測定芳族磺酸，還可采用電噴霧接口測定有機胺和硫酸鹽類化合物、有機酸和無機陰離子、有機砷和水中的溴酸鹽。離子色譜與電感耦合等離子體聯(lián)用可以消除復雜樣品中基體元素的干擾，在測定As、Hg、Pb、Sn、Se 等元素時與高效的分離技術相結合收到了良好的效果［9］。

3 離子色譜的應用

離子色譜主要用于測定各種離子的含量，特別適于測定水溶液中低濃度的陰離子，例如飲用水水質分析，高純水的離子分析，雨水、各種廢水、發(fā)電廠水的分析，紙漿和漂白液的分析，鋼鐵工業(yè)、環(huán)境保護等方面的應用，特別是在食品、藥品分析以及生物體液(血樣和尿樣)離子分析方面還有很大的潛力。

3.1 水質分析 隨著人民群眾生活水平的不斷提高和健康意識的逐步增強，公眾越來越關注飲食安全與健康問題，對飲用水的關注程度也不斷提高。作為飲用水，對水中的陰離子的種類及其含量都有一定的要求。王淵龍［10］等采用Supp 5 ～4.0 mm×150 mm 型保護柱和陰離子色譜柱，以3.2 mmol/L Na2CO3和1.0 mmol/L NaHCO3水溶液作為淋洗液的陰離子抑制器，對飲用水中F-、HCOO-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO43-和SO42-等8 種陰離子同時進行檢測。結果8 種陰離子的含量在線性、檢出限、重現(xiàn)性及加標回收率等方面均達到一定的要求，方法簡單，操作性強，具有良好的準確度和精密度。說明該法可用于飲用水中無機陰離子種類和含量的分析研究。

草甘膦(分子式C3H8NO5P)是一種廣譜除草劑，高效低毒，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用較廣。近來，草甘膦引起人們普遍關注。2006 年頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 57492006)將草甘膦列入飲用水檢驗指標，規(guī)定草甘膦濃度限量為0.7 mg /L，若采用液相色譜法測定，樣品需要做前處理以及柱前或柱后衍生，該法不僅操作煩瑣，而且生成的化合物極不穩(wěn)定。對草甘膦溶于水后的離子性質，劉玉欣［11］等使用離子色譜法對飲用水中草甘膦進行測定，此方法樣品不需要前處理，可以直接測定，操作簡便，準確度高，重現(xiàn)性好，可作為草甘膦的快速分析方法。

離子色譜分析水中金屬離子，其優(yōu)勢在于可以檢測到元素的不同氧化態(tài)，還可以一次進樣同時分析多種元素。離子色譜的線濃縮富集和基體消除技術很好地解決了基體干擾和檢測靈敏度等關鍵問題。Nicola采用新型混床離子交換柱測定污水中的過渡金屬，分離效果和線性關系都比較滿意［12］。

3.2 藥品分析 離子色譜在醫(yī)藥研究領域的應用起步較晚，但發(fā)展迅猛，近年已成為離子色譜應用的熱門。

《中國藥典》2010 年版［13］中硫酸阿米卡星及其制劑的含量和有關物質的測定均采用柱前衍生化高效液相色譜法。該方法操作煩雜，檢測結果受衍生化試劑的影響較大，且衍生化試劑不利環(huán)保。李茜等［14］研究用離子色譜方法分別對硫酸阿米卡星原料及其制劑的含量和有關物質［15］進行分離分析。該法將阿米卡星分子結構中的脂肪氨基及羥基，經(jīng)過離子色譜分離后，用高pH 的氫氧化鈉淋洗液，在金電極上被氧化，采用電化學檢測，做到無需衍生化，可直接測定硫酸阿米卡星原料及其制劑的含量和有關物質。

熊婧等［16］建立離子色譜- 抑制電導檢測法測定依替膦酸二鈉及其片劑的含量及有關物質。采用Ion-Pac AS11 - HC 陰離子交換色譜柱分離，30 mmol/L KOH 溶液為淋洗液等度洗脫，抑制電導檢測磷酸根和亞磷酸根等有關物質以及依替膦酸二鈉的含量。該方法準確、靈敏高、選擇性好、簡便，可以更有效地控制依替膦酸二鈉原料和片劑的質量。

通過陰離子色譜脈沖安培檢測系統(tǒng)，利用糖分子在淋洗液中帶負電的形式，結合在陰離子交換柱被分離，可從兩種藥品多糖水解產(chǎn)物中分離檢測多種常見單糖組分，檢測靈敏度高，重現(xiàn)性好，同時省掉衍生和復雜的樣品前處理，結果令人滿意［17］。

抗氧劑是一種常用的附加劑，可增強藥物的穩(wěn)定性，亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉作為抗氧劑在注射劑中普遍使用，但抗氧劑中的亞硫酸鹽對肌體有一定的毒性。為了控制抗氧劑的濃度，丁文靜等［18］采用離子色譜抑制電導法測定注射劑中的抗氧劑含量。該法選擇性高，靈敏度好，測定結果較為準確。

3.3 食品檢驗利用氨基酸的兩性特征，葉明立等［19］結合離子交換色譜與安培檢測，建立了嬰幼兒配方奶粉中5 種核苷酸的離子色譜的檢測方法，實現(xiàn)了氨基酸的直接分離。該方法使用NaOH 和NaAc 淋洗液、鉑電極或金電極，省去了氨基酸柱前柱后衍生反應。該方法快速、準確，可用于樣品的測定。

三聚氰胺是一種三嗪類含氮雜環(huán)有機化合物，用于化工原料，不可用于食品加工或食品添加物。2008年，國家質檢總局將乳制品及含乳制品中對三聚氰胺的檢測作為各級質檢部門定期監(jiān)督檢驗和監(jiān)督抽查的必檢項目。李紅艷等［20］對乳制品及含乳制品樣品經(jīng)冰乙酸溶液提取并沉淀蛋白，Dionex OnGuardⅡRP 樣品前處理小柱除去脂肪等大分子有機物，采用Dionex Ionpae CS17 分離柱，分離測定了樣品中的三聚氰胺。該方法靈敏度高，檢測結果準確度高，易于推廣，適合對各種含蛋白食品中三聚氰胺的檢測分析。

隨著人們對食品安全的愈發(fā)重視，鑒別真?zhèn)蔚墓ぷ骶陀l(fā)迫切。張詠等［21］采用離子色譜法分析經(jīng)過去離子水萃取后的油樣，測定陰離子的種類和含量，檢出地溝油樣品中存在正常油脂中未檢出的乙酸根離子，并隨著地溝油摻混量的增加其含量呈線性增加，以此可定性分析食用油脂中是否摻雜地溝油。

3.4 其他 離子色譜法的應用十分廣泛，其可以測定大氣中硝酸鹽的含量，能了解空氣的污染狀況，保護人民身體健康［22］;可以快速準確地測定土壤中無機陰、陽離子含量［23］;對機電塑料產(chǎn)品，經(jīng)液氮粉碎，可以采用氧倉燃燒離子色譜方法進行定量分析測定其中鹵素［24］。

離子色譜適合檢測一些能夠溶于水，并有一定的解離度的化合物，特別對不易揮發(fā)、又無紫外吸收的藥物，是比較理想的分析方法［25］。隨著離子色譜分離技術和檢測手段的不斷改進，今后在選擇新的洗脫液、合成新的低交換容量離子交換樹脂和高靈敏度的檢測器方面還有廣闊的發(fā)展前景，爭取實現(xiàn)在盡可能短的分析時間內(nèi)能分離含有多種陰離子或陽離子的混合物，且能高度靈敏地檢測被分離的離子。

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