离子色谱法测定工业发酵液中无机阴离子及有机酸的含量.doc

离子色谱法测定工业发酵液中无机阴离子及有机酸的含量郑洪国，李仁勇，梁立娜戴安中国有限公司应用研究中心，北京，100085，摘要 本文建立了测定工业发酵液中无机阴离子及有机酸含量测定的离子色谱分离分析方法。方法选用高容量阴离子交换分离柱IonPac AS18进行分离，氢氧化钾溶液梯度淋洗，抑制电导检测。样品仅需进行简单稀释，离心，经反相前处理柱去除样品中大分子物质后即进样分析。方法简单，易于重复。 关键词 离子色谱，IonPac AS18，发酵液，阴离子，有机酸 一 前言 工业发酵过程中，原料中的多糖、蛋白等组分在工业酶的作用下发生降解，产生很多小分子有机酸并将无机离子进行释放。选择合适的工业酶、合适的发酵条件，在一定时间内可以选择性得到某些我们感兴趣的组分。由于某些新型的产品尚未建立完全可靠的检测方法，我们可以通过监控发酵液发酵过程中无机阴离子及有机酸的含量变化，间接了解发酵进程。王秋泉1等采用GC-FID的方法测定了啤酒发酵液中乙酸、丙酸和丁酸的含量，间接了解啤酒发酵工艺的进度。离子色谱作为现代仪器分析中检测无机阴离子及有机酸的重要手段，左莹2等采用离子色谱法测定了发酵液中丙酮酸的含量，取得良好分离效果。 本文探索建立了淋洗液自动发生-氢氧化钾梯度淋洗-抑制电导检测的离子色谱方法，发酵液样品只需简单稀释，离心，经onguard RP柱处理后，采用高容量阴离子交换分离柱IonPac AS18即可完成其中无机阴离子及有机酸的测定。 二 实验部分 2.1 实验设备及试剂 ICS2000离子色谱仪(美国Dionex公司)，配有氢氧化钾(KOH)淋洗液发生装置(EG)、电导检测器。ASRS 300(4mm)连续自身再生膜抑制器，IonPac AG18(450mm)高效阴离子保护柱，IonPac AS18(4250mm)高效阴离子分析柱，Chromeleon数据库管理系统，onguard RP柱，0.22m尼龙针式过滤器。 常见无机阴离子标准储备液购自国家标准物质中心。浓度均为1000mg/L的甲酸根、乙酸根、草酸根、柠檬酸根标准储备液由相应的优级纯试剂配制得到。所有实验用水的电阻率均大于18.2Mcm。 2.2 色谱条件分析柱：IonPac AS18；保护柱：IonPac AG18；氢氧化钾溶液(KOH)梯度淋洗；淋洗液流速：1.0mL/min；抑制器电流：99mA；柱温：30；进样体积：25L。 2.3 样品前处理 准确称取发酵液样品1.00g，用超纯水稀释并定容至100ml，振荡摇匀，10000r离心10min，取上清液，依次过0.22m尼龙膜、Onguard RP柱处理后进样分析。 三 结果与讨论 3.1 色谱柱及淋洗条件的选择 在抑制型离子色谱中，氢氧化钠淋洗液经过抑制后转变为具有相当低电导值的水，较大浓度范围的变化也不会引起基线的剧烈漂移，非常适合于梯度淋洗，优化样品中待测组分的分离度。然而强碱性的氢氧化钠溶液极易吸收空气中的二氧化碳转变为淋洗能力更强的碳酸盐，影响分离度甚至降低分析方法的可重复性，因此，对实验人员的操作能力要求较高。淋洗液自动发生器(EG)的问世，很好地解决了这个问题。本实验通过EG电解水即可在线产生无污染的氢氧化钠淋洗液，通过控制电流即可轻易实现淋洗液中氢氧化钠浓度按需产生，消除了人为操作误差，极大地提高了分析方法的重现性，改善了样品的分离度。 离子色谱分析方法中，氟离子与乙酸根常因为分离度不佳而相互干扰，IonPac AS18色谱柱上氟离子和乙酸可达到基线分离，同时该柱具有强亲水性，通过梯度淋洗，在较低的浓度下即可实现柠檬酸根等多价强保留组分的快速洗脱。采用表1所述梯度条件，常见无机阴离子及有机酸分离度较好，其分离谱图参见图1。 3.2 方法线性、重现性及检出限 在选定色谱条件下，根据样品中离子浓度范围，配制适宜浓度的各离子标准曲线。以浓度(mg/L)对峰面积(Smin)作图，各离子线性良好，线性相关系数R2介于0.99960.9999之间。随机抽取部分样品平行处理七次，进样分析，各离子检出浓度相对标准偏差(RSD)介0.510%之间。根据三倍信噪比计算出本方法对常见无机阴离子及有机酸的检出限为4.651.0g/L。 3.3 样品检测结果及加标回收 从检测结果中可看出，随着发酵时间的增加，发酵液中无机阴离子及有机酸的含量均呈现增长趋势，但有机酸的增长趋势明显高于无机阴离子的增长趋势。为验证方法的准确性，对样品进行加标回收，发酵初始时各阴离子的加标回收率介于80120%之间，且随着发酵时间的增加，样品基体中的糖类等在酶的降解作用下对乙酸、氟离子等待测组分的基线干扰逐步降低。发酵工艺完成后，对酶进行失活处理，样品加标回收率介于85110%。 四 结语 本方法操作简单，通过监测发酵液发酵过程中无机离子及有机酸含量的变化可反应出发酵的进行程度，为优化工艺条件提供参考依据。此方法尤其适合于发酵周期为数天及以上的发酵工艺，更快的发