離子色譜-電導法檢測白酒中氟化物

鄒沫君，唐詩文

（1.樂山市食品藥品檢驗檢測中心，四川 樂山 614003；2.樂山師范學院，四川 樂山 614000）

氟是自然界中廣泛分布的元素之一，也是人體所必需的微量元素，雖然對人體有益，但并非多多益善，適量的氟可以促進人體骨骼和牙齒的鈣化，增強骨骼的強度，但是長期過多攝入，可干擾骨代謝乃至引發人全身性中毒，肌體內各組織器官都會受到一定程度的損害，且氟不易通過代謝排出體外[1-3]。人體對氟含量也最為敏感，生理需求量為每日0.5～1.0 mg，從滿足人體對氟的需求到由于氟過多而導致中毒的量之間相差不大，可以看出氟對人體的安全范圍比其他微量元素窄得多，因此要更加注意食品中氟含量對人體健康的影響[4-5]。

白酒作為中國人餐桌上的必備飲品，承載著我國的悠久歷史和文化[6]。近幾年，白酒行業負面新聞不斷，從“勾兌門”、“塑化劑”、“年份酒”等一直到“敵敵畏”等質量安全事件，讓本就處于低谷的行業，更加蒙上了陰影，我國白酒質量引起了社會的高度關注[7]。無機陰離子是關乎白酒質量的重要組成物質，主要引入的途徑有原料選取、加工助劑以及人為添加等，無機陰離子的種類及濃度決定著白酒的類型和品質，同時也影響著酒的口感、色澤及生物穩定性[8-9]。因此，建立一種可靠的分析檢測方法對白酒的原料、生產過程中的半成品以及成品中的無機陰離子含量進行檢測具有非常重要的意義。

目前檢測酒中無機氟的方法有離子選擇電極法、比色法、氣相色譜法和離子色譜法等[10-15]，其中氟離子選擇電極法雖然操作簡便，但對于測試條件有一定要求，白酒中富含多種有機酸，pH值較低時，氟離子與溶液中氫離子生成HF或HF2-，從而降低溶液中氟離子的濃度，影響測試的準確性和精密度；比色法操作步驟繁瑣，靈敏度低；氣相色譜頂空測定氟需要進行衍生化處理。離子色譜法自問世以來，一直是分析化學領域中發展最快的分析檢測技術之一，已被廣泛用于各種物質的檢測，具有快速、靈敏、選擇性好等優點，在環境分析、食品分析及藥物分析中應用廣泛[16-21]。本研究探索建立了梯度淋洗-電導檢測白酒中氟化物的離子色譜方法，白酒試樣只需進行簡單前處理后，采用對氟離子有特殊選擇性的高效陰離子交換柱IonPac AS19進行分離，測定白酒中氟化物的含量。旨在對白酒中氟化物快速靈敏的檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白酒（包含濃香型白酒、清香型白酒、醬香型白酒）：市售；氟化物標準品（500 μg/mL）：北京曼哈格生物科技有限公司；甲醇（色譜純）：北京百靈威科技有限公司；實驗室用水為超純水（電阻率=18.25 MΩ·cm）。

1.2 儀器與設備

Thermo Scientific TM ICS-1100離子色譜系統（包括DS6 Heated Conductivity Cell檢測器、Dionex EGC Ⅲ自動淋洗液發生器、Dionex AERS500（4 mm）陰離子抑制器、Dionex AS-DV自動進樣器、Chromeleon7.2 SR4色譜數據系統、Dionex OnGuard II RP小柱（2.5 mL））：德國Thermo SCIENTIFIC公司；KQ-700型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；UPT-Ⅱ-10T優普系列超純水器：四川優普超純科技有限公司；0.22 μm水系進口聚醚砜PES濾膜：美國PALL公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 色譜條件

分析柱：IonPac AS19分離柱（250 mm×4 mm）、IonPac AG19保護柱（50 mm×4 mm）：德國Thermo SCIENTIFIC公司；淋洗液：KOH（淋洗液在線發生裝置產生）；梯度淋洗條件：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；柱溫：30 ℃；檢測器：電導檢測；定量環：500 μL；抑制器：AERS 500（4 mm），自循環模式抑制，電流87 mA；背壓：1706 psi；背景電導：0.58 μS。

1.3.2 標準溶液的配制

準確移取一定體積的水中氟化物標準品溶液，按比例用純水稀釋，配制成質量濃度為0.005 mg/L、0.010 mg/L、0.020 mg/L、0.050 mg/L、0.10 mg/L、0.20 mg/L的氟化物標準工作溶液。在設定的色譜條件下，采用外標法定量，作氟化物峰面積-質量濃度標準曲線。

1.3.3 酒樣的前處理

將白酒試樣稀釋10倍，依次過0.22 μm微孔濾膜、Dionex OnGuard II RP小柱處理后用于色譜分析。Dionex OnGuard II RP小柱在使用前須提前活化：向容量為2.5 mL柱中注入5 mL色譜純甲醇，再注入10 mL超純水，平行放置，活化30 min后即可使用。

2 結果與分析

2.1 酒樣前處理條件的選擇

陰離子交換柱以高分子化合物為填料，拓寬了試樣及淋洗液的pH耐受范圍。而白酒的釀造發酵過程是一個非常復雜的生化反應，隨之產生大量富含營養成分的有機物質，其中不乏大分子物質。這類大分子物質與陰離子交換柱中的填料之間有較強的親合作用，不易洗脫出來。若不經適當的前處理環節將其去除，連續多次進樣分析后，陰離子交換柱柱效將迅速降低。本試驗采用Dionex OnGuard II RP小柱，以大孔結構的聚二乙烯基苯聚合物為填料，通過共價吸附作用，對疏水性化合物尤其是不飽和化合物和芳香化合物具有較強的捕獲能力。故直接將酒樣稀釋10倍，以Dionex OnGuard II RP小柱吸附溶液中大分子有機物質后上機測定。

2.2 色譜條件的選擇

2.2.1 淋洗液系統選擇

陰離子分離分析中常用的淋洗液有Na2CO3/NaHCO3體系和KOH體系，Na2CO3/NaHCO3體系經抑制器后轉化為H2CO3，背景電導20～30 μS，而KOH體系經抑制后轉化為H2O，背景電導＜2 μS，背景更低，因此具有更低的檢出限。而且考慮到Na2CO3/NaHCO3體系淋洗液需要手工配制，難免會有人為誤差，而KOH體系淋洗液可以配合在線淋洗液自動發生器使用，十分方便，不受環境因素影響，具有極好的重現性和穩定性。因此選用KOH體系。

2.2.2 淋洗液濃度選擇

白酒釀造過程中，經過發酵，產生富含各類風味物質，如一些小分子有機酸類，這些組分與IonPac AS19分離柱的親和力相對小，且與氟離子相近，對弱保留的氟離子的分離檢測產生較大的干擾，很難分離，甚至是共淋洗，造成檢測結果偏高，嚴重干擾氟離子的測定。經過試驗摸索，綜合考慮試樣分離度和分析時間，最終選取前12 min用低濃度3 mmol/L KOH淋洗液，待目標物出峰后將淋洗液濃度提高至35 mmol/L，實現了氟離子的準確測定。

2.2.3 柱溫和流速耐受性考察

取“1.3.2”項下線性第3點標準工作溶液，分別考察采用不同柱溫（28 ℃、30 ℃和32 ℃），以及不同流速（0.8 mL/min、1.0 mL/min和1.2 mL/min）進行測定時儀器色譜行為的變化。以峰面積計，不同柱溫條件下相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）為0.56%；不同流速條件下RSD為0.52%。表明在實際測定過程中色譜條件有微小變化時，各組分含量測定條件較寬，測定結果不受影響，系統具有較好的耐受性，結果見表1。

表1 系統耐受性考察結果Table 1 Results of systematic tolerance test

2.3 色譜行為

經過試驗摸索，綜合考慮試樣分析時間及分離度等因素，最終選取“1.3.1”項下色譜條件，實現了白酒試樣中氟化物的準確測定。氟化物標準溶液、陰性試樣溶液以及陰性加標試樣溶液色譜圖見圖1。由圖1可知，該方法專屬性好，選擇性高，加標樣品出峰良好。

圖1 氟化物標準品（A）、陰性試樣（B）及陰性加標試樣（C）色譜圖Fig.1 Chromatogram of fluoride standard (A),negative sample (B) and spiked negative sample (C)

2.4 方法學考察

2.4.1 線性關系、方法檢出限和定量限考察

將配制好的氟化物標準工作溶液上機測定，得到氟化物峰面積與質量濃度的線性關系，擬合回歸方程式，確定相關系數。將氟化物色譜信號峰與基線信號進行比較，確定最低檢出限（S/N=3）和定量限（S/N=10），試樣按1.3.3所述制備，得出方法檢出限和定量限，結果見表2。

由表2可知，氟化物在0.005～0.20 mg/L范圍內線性關系良好（R=0.999 9），且該方法檢出限低（5.21 μg/L），完全能滿足分析檢測要求。

表2 氟化物的回歸方程、相關系數、最低檢出限、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

取濃香型白酒試樣，按“1.3.3”項下方法制備6份供試品溶液進行色譜分析，在“1.3.1”項色譜條件下測定各組分含量，結果見表3。

表3 精密度試驗結果Table 3 Results of precision tests

由表3可知，檢測的氟化物檢測結果RSD值為0.91%，表明該方法精密度良好。

2.4.3 方法穩定性考察

取制備好的濃香型白酒試樣供試品溶液，按“1.3.1”項下色譜條件分別于0、4 h、8 h、12 h、16 h、20 h和24 h進樣，測定氟化物色譜峰面積，計算氟化物質量濃度，結果見表4。

表4 穩定性試驗結果Table 4 Results of stability tests

由表4可知，穩定性試驗結果RSD值為0.51%，供試品溶液在24 h內穩定，表明該方法穩定性良好。

2.4.4 方法回收率考察

分別精密量取一定量的濃香型白酒、清香型白酒、醬香型白酒試樣，加入高（0.10 mg/L）、中（0.02 mg/L）、低（0.01 mg/L）3種濃度的氟化物標準溶液。按照所建立的方法進行處理和測定，對每個添加水平做3次平行試驗，計算各組分的平均回收率及其RSD值，以考察方法的準確性，結果見表5。由表5可知，氟化物的平均回收率在97.18%～99.54%范圍內，RSD值為0.86%～1.10%，表明該方法準確度較好，符合分析檢測要求。

表5 加標回收率試驗結果Table 5 Results of standard recovery rate tests

2.4.5 實際試樣測定

利用該文建立的方法，對樂山地區市售的不同香型的白酒試樣進行測定，結果見表6。由表6可知，該方法可對不同香型白酒試樣進行測定，不同香型白酒中氟化物含量存在一定的差異。

表6 白酒試樣中氟化物含量分析結果Table 6 Analytical results of fluoride in Baijiu samples

3 結論

本研究建立以IonPac AS19（4 mm×250 mm）色譜柱分離，3～35 mmol/L KOH溶液作為梯度淋洗液，流速1.0 mL/min，進樣量500 μL，離子色譜-電導法檢測白酒中氟化物。該方法分離效果好，檢測速度快，操作簡便，試樣基質干擾小，靈敏度高，能滿足實際檢測工作的要求，便于推廣。同時，本文對不同香型（濃香型、清香型和醬香型）白酒試樣進行了氟化物含量的檢測，發現由于不同香型的酒原料不同，生產工藝不同，所含氟化物的量也不盡相同。希望通過測定白酒中無機陰離子的含量有助于分辨真偽、區別優劣、改進生產工藝，達到控制白酒品質的目的。