现代离子色谱的最新进展及在卫生检验中的应用

2022-11-26曾炫萍

今日健康 2022年7期

曾炫萍

广西壮族自治区疾病预防控制中心理化检验所广西南宁 530028

食品安全及卫生检测是当下我们面临的重要社会问题，尤其作为生命之源的水质，更与每个人的生命健康息息相关[1]。离子色谱（Ion Chromatography，IC）则属于一种高效液相色谱（HPLC)，是一种能够对阴离子、阳离子进行有效分析的液相色谱方法[2]；自该技术问世以来，其始终是分析化学领域中精准度及分析速度均较快的分析技术之一，且伴随检验技术的不断发展完善，其已经发展了多种检测及离子分离手段，是一种兼具选择性、灵敏度及快速性等先进仪器，为卫生检验工作的高效开展提供了有效价值[3]。

1、IC概述

1.1 技术原理

在实践应用中，IC法主要借助光化学及电化学理论为基本原理，其能够通过改变离子间的相关作用，完成对特点离子的分离[4]；在长时间的发展进程中，离子色谱法逐渐形成了三种色谱类型，其一为高效离子交换色谱，其二为离子排斥色谱，其三为离子对色谱[5]。在实际应用中，上述三种色谱作用机理有一定差别，可在不同检测场景中适用。高效离子交换色谱主要通过离子间交换实现离子分离；离子对色谱主要借助离子形成、吸附原理实现离子分离；离子排斥色谱则借助离子间相互排斥作用实现离子分离[6]。

1.2 优势

从水质分析角度对IC技术的应用优势分析来看，其对比传统检测手段不仅具有操作难度低、选择性强等优势，同时也能够灵活结合需要分析的特定物质进行有效分离，具有检测周期短、速度快、检测结果准确度高等优势[7]。不仅如此，在实际应用中，IC技术还能够在同一时间实现对多种不同离子的快速检测，且具有较强的环保性能及抗干扰性能，在实际检测中也不会对外部环境产生不利影响。正是由于具有这一优势，IC法在环境检测、水质分析、医疗检测、食品检测等等多个领域均有广泛应用[8]。

2、IC技术在卫生检验中的应用——以水质检测为例

2.1 在水环境监测中的应用

在IC技术应用中，其检测的主要为无机阴离子、阳离子以及小分子羧酸等物质，主要涉及分离模型为离子交换及离子排斥[9]。在该技术应用中，涉及样本一般包含生活饮用水、雨水、江河湖泊水、地下水、废水以及电厂循环水等。在水质分析中，应用IC技术不仅能够快速对水中常见的阳离子及阴离子进行分析，同时也能够较为准确地定量检测饮用水中含有的亚氯酸根、氯酸根、次氯酸根等消毒产物[10]。

2.2 在无机离子中的应用

在日常生活中，我们所接触的饮用水中含有难以具体计量的众多阴阳离子。这些阴阳离子一般难以通过肉眼或其他检测仪器进行观察计数。因而在实际检测中便可借助IC技术对相关无机离子进行检测，从而得出相关结论，为水质分析评估提供可靠依据。在借助IC技术进行无机离子检测中，需要使用的实验仪器主要包含离子色谱仪、标准容量瓶（50ml）、自动进样器、标准容量瓶（容量100mL）。在实际检测工作开展中，相关人员可借助IC技术对水中含有的无机阴离子参数进行分析，同时也能够对水质中的阴离子，包括硝酸根、氯离子、亚硝酸根、硫酸根等进行检验。在邹沫君,唐诗文,陈诚[11]的研究中也发现，在水质检测的实际应用中，通过应用IC技术不仅能够有效缩短检测时间，为相关人员操作提供便利，同时也可有效节约检测消耗，提升实验结果准确性。

2.3 在有机酸、碱中的应用

IC技术在有机酸及有机碱的分析中也有广泛应用。在传统化学分析方案中方法中，取代基、带控基的多元酸、控酸等经过衍生反应后，往往会产生一定的难以生存的可挥发组分，故难以利用气相色谱进行分析。而在IC技术应用中则能够有效解决这一问题，在新型排斥柱离子填料应用中，其间包含普通排斥柱的阳离子交换基团，可以以起基代替OH基，并与位于填料弱离子交换处的co基结合产生氢基，进而选择性增强琵基酸的分离。此外，通过借助离子排斥分离模式，还能够有效对水中的50种以上可溶性有机酸进行测定，进而对多种有机酸条件进行分析，在水质分析中发挥显著成效。

2.4 在复杂样品分析中的应用

伴随IC技术的不断进步，在现阶段的检验应用中，已经使无机阳离子/阴离子、离子物质、有机酸、以及非离子物质等多种物质的同时分离得以实现。就实际水质检测工作而言，其中多会出现样本中同时包含阳离子、阴离子以及其他有机物的情况。在既往应用的检测分析技术中，往往很难对其成分进行准确测定分析；而IC检测方法则有所不同，其能够有效实现对复杂水体的检测，并通过对水环境中的有机及无机物质进行分离，有效检测出水中含有的导电成分，进而达到促进水环境检查精准性与准确性提升的效果。在实际检测中，可通过单株离子色谱法检测水样中的草酸、Ca+及Cl-等离子含量；而借助EDTA溶液为洗脱液，则能够借助与钙离子间的化学反应产生阴离子配合物，从而实现同步检测有机酸、阴阳离子的效果。

3、IC技术在卫生检验方面的应用进展

从IC技术的应用优势来看，其主要体现在分析无机阴离子方面，同时也能够用于有机酸碱、金属阳离子、氨基酸、糖类以及肽类化合物等多种物质分析中。目前能够借助IC技术进行测定的无机阴离子数量已达到50种以上，其在卫生检验的多个领域均有广泛应用，尤其在劳动卫生、食品卫生、医学检测、环境监测等方面。

3.1 无机阴、阳离子

在既往针对无机阴离子的分析中，多采用化学分析法，而该方式存在费时、费力以及重现性不佳等弊端，且试剂用量大、检测灵敏度不佳，故为卫生检验工作带来了一定麻烦。而IC技术在无机阴/阳离子分析中的应用则为化学史上的重要突破，其不仅具有较高的灵敏度，且能够同时对多种阴/阳离子进行检测，在水质、肉类、奶粉以及米酒等样品检测中均有关键应用。

3.2 元素形态分析

在现阶段的分析科学研究中，无机痕量元素的形态分析已经成为了重要的研究领域；一般而言，同种元素的不同化学形态能够产生不同的环境效应及生物效应，因而结合物质特性进行元素形态分析十分关键。粟贵,刘雁鸣,龙海燕,等[12]在研究中，通过应用IC技术对食品添加剂三聚磷酸盐中的杂质含量进行测定中发现，在该测定方法中，可应用梯度淋洗法进行，无需加入有机改进剂，在一次进样下便可同时检测并分离三聚磷酸盐中含有的F-、NO3-、Cl-、SO2-、焦磷酸酸钠、磷酸盐以及三偏磷酸钠等多种杂质。

3.3 有机物分析

在卫生检验学应用中，IC技术的应用不仅仅局限于分析常规无机离子，同时其也能够对大部分食品中的有机物成分进行准确分析。马晓年，李旭，张秀清等[13]在研究中，使用IC技术对市场供水中的消毒副产物——二氯乙酸、三氯乙酸含量进行测定发现，IC法条件测定标准曲线范围介于2.5～500.0μg/L，检出限为1.0μg/L。这显示离子色谱方法具有较高的检测准确性，且线性范围较宽，能够较为准确地对常规无机离子进行分析。而周楠，袁利杰，陈世伟等[14]在研究中则发现，通过建立离子色谱-电导法能够有效去除基质中不易挥发的离子，并排除紫外末端吸收干扰，有效测定小麦粉中的双乙酸钠含量，为相关物质的测定提供准确参考。此外，借助脉冲安培检测器及阴离子交换分离技术对糖类进行分析也成为了卫生检验中的突破性技术。

3.4 离子色谱-质谱联用法(IC-MS)

单一IC法在卫生检验中针对部分物质存在假阳性、非特异性及定量限较高等缺陷，因而有相关研究人员提出，可采取离子色谱-质谱联用法(IC-MS)实施检验，从而提升检测准确性。曾艳,郞红,邵辉,等[15]在其研究中，针对茶叶中高氯酸盐的检验则采取了0.2%的乙酸水超声振荡0.5h提取、同位素内标、滤液上机检测的前处理形式建立了IC-MS法对市售的5种茶叶样品展开了检测，研究显示回收率良好，且操作简单，可在提取后直接检测，并借助离子交换柱的分离和质谱特异性检测高氯酸盐固定质荷比，从而有效排除其它物质干扰，提升检测准确性。由此可见，IC-MS法对比单一依靠柱子出峰时间定性分析的IC检测法更为精准，能够有效消除其他离子对目标离子的干扰，促进检测准确性的提升。