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第12卷第3期石家庄学院学报Vol.12，No.32010年5月JournalofShijiazhuangUniversityMay2010蜂蜜中几种金属阳离子的毛细管电泳测定冯海燕1，冯会1，牛辉2，常永芳1（1.石家庄学院化工学院，河北石家庄050035；2.石家庄第54中学，河北石家庄050035）摘要：应用毛细管电泳间接紫外检测方法，同时对蜂蜜中K+、Na+、Mg2+、Ca2+四种金属阳离子进行分析测定，系统优化了缓冲溶液浓度、pH、进样电压等实验条件对分离效果的影响.实验采用pH=5的10mmol/L咪唑—2mmol/L酒石酸作为背景电解质，20kV作为分离电压，5min内实现了+、Na+、Mg2+、Ca2+四种金属阳离子的基线分离.所建方法简便快速、灵敏度高，有很高的应用价值。K关键词：蜂蜜；毛细管电泳；间接紫外检测；金属阳离子中图分类号：O657.7文献标识码：A文章编号：1673-1972（2010）03-0044-04蜂蜜是工蜂采集植物花蕊中的花蜜，被人们称为百花之精华.蜂蜜中富含果糖、葡萄糖、多种维生素、胡萝卜素、有机酸及人体必需的矿物元素等多种物质，是一种理想的天然营养食品.蜂蜜也因此在日常生活及食品工业中广泛应用，其食用的安全问题特别是金属类元素对人体健康的影响，日益受到广泛的重视，蜂蜜中金属元素的检测也已成为化学工作者极为感兴趣的研究课题.目前，蜂蜜中金属元素的分析测定，主要采用原子吸收分光光度法[1-3]，此法操作虽然简单，但常规仪器一次只能测定一种元素，不能对蜂蜜中的多种金属进行同时测定.毛细管电泳（CapillaryElectrophoresis，CE）是上世纪八十年代发展起来的一种新型分离分析技术，因其具有高效、快速、样品用量少、仪器操作简单等特点，已广泛应用于无机离子及其它低分子量离子的分离分析中[4，5].CE测定过自来水、矿泉水、饮料、药片、土壤溶液等实际样品中金属离子的含量，但用于蜂蜜中金属阳离子测定的报道还很少.西班牙的Jos＇eF.Huidobro实验小组[6]以pH=3.6的10mmol/L咪唑为电泳缓冲液，在25kV的工作电压下，基线分离了K+2++2+2+2+和Li+，Ca，Na，Mg，Mn，Ni7种离子，并将所建实验方法成功用于蜂蜜样品中金属阳离子的定性、定量分析；国内还未见利用毛细管电泳测定蜂蜜中金属阳离子的报导.1实验1.1仪器与试剂CL1030型高效毛细管电泳仪（北京彩陆科学仪器有限公司）；50μm×50cm熔融石英毛细管（河北永年光纤厂)；DELTA320pH计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；SZ-93自动双重纯水蒸馏器（上海亚荣生化仪器厂）；UV/VIS-916紫外分光光度计（澳大利亚GBC科学器材有限公司）.咪唑，酒石酸，KC1，NaC1，CaCl2，MgCl2均为分析纯.标准溶液：分别称取一定量KC1，NaC1，CaCl2，MgCl2·6H2O，用三蒸水溶解，配成lmg/mL标准储备液.1.2实验方法毛细管柱在使用前依次用0.1mol/LNaOH、三蒸水、缓冲液清洗：两次进样之间用缓冲液清洗2min.样品采用电动进样，进样电压20kV，时间3s.工作电压20kV，214nm紫外检测.缓冲液、蜂蜜样品及冲洗液使用前先超声脱气再微孔过滤.收稿日期：2010-01-14基金项目：国家自然科学基金（20775088）；石家庄市科学技术与发展指导计划（09120851）；2009年石家庄学院博士科研启动基金作者简介：冯海燕（1974-），女，河北保定人，讲师，博士，主要从事食品和中药成分的毛细管电泳分析研究. 第3期冯海燕，冯会，牛辉，等：蜂蜜中几种金属阳离子的毛细管电泳测定452结果与讨论2.1电泳条件的优化2.1.1检测波长的选择图1为咪唑水溶液的光吸收曲线.不难看出，咪唑在205nm处有较大紫外吸收.实验中我们进A一步考察了波长分别为205nm，210nm，214nm处金属离子混合液电泳的分离情况，综合考虑组分的分离度及分析灵敏度，选择214nm作为检测波长.2.1.2咪唑浓度的影响已有研究表明咪唑浓度会直接影响金属阳离
l子的迁移时间，本实验考察了咪唑浓度分别为30.0，20.0，10.0，7.0，5.0mmol/L时金属离子混合液图1咪唑紫外吸收图的分离情况，结果见图2.不难看出，咪唑浓度增大有利于分离，但浓度太大电泳谱图基线会变得不平而且出峰时间延后.考虑到分离度、迁移时间和分析灵敏度，以10mmol/L作为咪唑最优浓度.2.1.3酒石酸浓度的影响实验以咪唑为背景吸收，并固定咪唑浓度为10mmol/L，探讨缓冲液中添加酒石酸对金属离子分离效果的影响，实验考察了酒石酸浓度分别为2.0，4.0，6.0，8.0，10.0mol/L时金属离子混合液的分离情况.试验表明，随着酒石酸浓度的增大，不同金属阳离子间迁移率差别增大，有利于分离，但各离子的迁移时间均相应延长.兼顾酒石酸浓度对峰形、出峰时间及分离度的影响，控制酒石酸浓度为2mmol/L比较合适.2.1.4pH的影响溶液的酸度不仅影响金属离子与络合剂之间的络合平衡，还影响本底溶液的电渗流，实验考察了pH分别为3.0，4.0，5.0，6.0，7.0时金属离子混合液的分离情况.从表征pH-出峰时间关系的图3可以看出：随着溶液酸性的减弱，pH的升高，金属阳离子的迁移时间缩短，彼此间迁移率的差别减小，不利于分离.综合考虑分离度、峰形和出峰时间等因素，选择最优pH为5.0.K
KNaNaMgMgCa)Ca)in
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Concentration(mmol/L)pH图2咪唑浓度与出峰时间关系图3pH与出峰时间关系2.1.5工作电压的影响电压对组分的分离时间和分离效果也有较大的影响，金属离子的电泳迁移率与分离电压成正比，随电压升高，金属离子迁移率增大、迁移时间缩短.实验考察了电压为10，15，20，25kV时金属离子的分离情况.结果表明，在所用的缓冲液体系中，电压越高，各离子的出峰时间越短，有利于减小样品的分析时间；但谱图噪声随之增大且高的分析电压会导致焦耳热效应的增加，对分离效率产生负面影响.兼顾峰形、出峰时间等 46石家庄学院学报2010年5月因素，选择20kV作为分离电压.2.2标准曲线和检出限分别取含K++2+2+的一系列浓度的标准混合液，按上述实验条件进行CE分析.以浓度为横坐、Na、Mg、Ca标，峰高为纵坐标，绘制标准曲线；按三倍信噪比计算检出限，实验结果列于表1.相关系数均在0.99以上，说明在所建实验条件下，金属离子峰高与其浓度间具有良好线性关系.表1四种金属离子的标准工作曲线和检出限离子标准曲线线性范围μg/mL相关系数检出限μg/mLK+Y=1306.1907+10.36265x1.0～1800.99060.09Na+Y=3417.7934+46.94723x0.1～120.99250.02Mg2+Y=1035.67351+274.03583x0.1～60.99790.03Ca2+Y=713.44305+61.18233x0.1～120.99850.062.3精密度和回收率试验取含各离子浓度均为5μg/mL的标准混合液进行CE分析，连续测定5次，测得的K++2+2+迁，Na，Mg，Ca移时间的相对标准偏差RSD分别为0.20%，0.23%，0.31%，0.40%，峰高的RSD分别为1.76%，2.16%，1.82%，1.82%.在选定实验条件下，对市售枣花蜂蜜中的四种金属离子进行分离测定，谱图见图4.依据迁移时间，对样品定性，并根据标准工作曲线计算各离子的含量，计算结果及回收率见表2.K)vu(thigeNahk
ae
CaPMg

Migrationtime(min)图4蜂蜜样品的毛细管电泳谱图表2蜂蜜中金属离子的测定结果和回收率数据离子样品含量μg/mL加入量μg/mL测得总量μg/mL回收率%K+156.0020.00177.45107.20Na+————Mg2+0.370.630.9693.65Ca2+10.7510.0021.67109.16注：“—”表示能检出，未定量. 第3期冯海燕，冯会，牛辉，等：蜂蜜中几种金属阳离子的毛细管电泳测定473结论实验选用10mmol/L咪唑作为背景电解质，采用2mmol/L酒石酸作为阳离子的选择性改性剂，在pH=5.0，分离电压为20kV，电进样的电泳条件下，采用214nm间接紫外检测，4种金属阳离子在5min内得到了基线分离.方法快速、简便、测定成本低，并能进行连续和自动测定.工作曲线线性关系良好，检出限较低，峰高测定的精密度在2.16%以下，出峰时间测定的精密度在0.40%以下，回收率在93%～110%之间，所建实验方法还可用于其他样品中一些金属阳离子的测定.参考文献：[1]龚蜜，王亚龙．蜂蜜中铁镉铅相关性的研究[J]．蜜蜂月刊，2003，6（4）：3-4．[2]陆莹，王志伟．火焰原子吸收法测定蜂蜜中的铁[J]．光谱实验室，2000，17（1）：800-801．[3]周晓萍，吴士定．火焰原子吸收光谱法直接测定蜂蜜制品中锌[J]．光谱学与光谱分析，1996，16（2）：63-66．[4]PAC魣KOV魣V，COUFALP，譒TULIKK.CapillaryElectrophoresisofInorganicCations[J].JournalofChromatographyA，1999，834(1/2):257-275.[5]TIMERBAEVAR.ElementSpeciationAnalysisbyCapillaryElectrophoresis[J].Talanta，2000，52（4）:573-606.[6]SILVIASL，IN魪SM，JO魪SFH，etal.CapillaryZoneElectrophoresisMethodfortheSimultaneousDeterminationofCationsinHon－ey[J].JournalofChromatographyA，2005，1083（2）：193-198.（责任编辑李健飞）CapillaryZoneElectrophoresisMethodfortheSimultaneousDeterminationofSeveralCationsinHoney1121FENGHai-yan，FENGHui，NIUHui，CHANGYong-fang（1.SchoolofChemicalEngineering，ShijiazhuangUniversity，Shijiazhuang，Hebei050035，China；2.No.54HighSchoolofShijiazhuang，Shijiazhuang，Hebei050035，China）Abstract：ThecapillaryelectrophoresismethodwithindirectUVabsorbanceat214nmforthesimultaneousquantitativeandqualitativeanalysisoffourcationsinhoneysampleshasbeendeveloped.Theeffectsofsomeimpor－tantfactors，suchastheconcentration，theacidityofrunningbufferandtherunningvoltageareexplored.Electrolytesolutioniscomposedby10mmol/Limidazoleasbackgroundabsorbanceproviderand2mmol/Ltartaricacidasthecomplexingagent（pH5.00）.Therunningvoltagewas+20kVatambienttemperature.Undertheoptimumconditions++2+2+thecompleteseparationandquantificationofK，Na，Mg，Cacanbeachievedin5min.Thismethodisconve－nient，rapid，sensitiveandlow-cost.Keywords：honey；capillaryelectrophoresis；indirectUVdetection；metalions