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阴离子交换色谱—积分脉冲安培检测法分离测定氨基酸注射液中的氨基酸和葡萄糖

来源:个人技术集锦
维普资讯 http://www.cqvip.com 第20卷第5期 2002年9月 色 谱 Vo1.20 No.5 September 2002 OF CHROMATOGRAPHY CHINESE JOURNAL 一一—一 —: 一一 一一—=======I===—==二—===:=========—====== 阴离子交换色谱.积分脉冲安培检测法分离测定 氨基酸注射液中的氨基酸和葡萄糖 于 泓 ,一, 丁永 胜 , 牟世芬l’2 (1.中国科学院生态环境研究中心,北京100085;2.Dionex中国有限公司应用研究中心,北京100085; 3.哈尔滨师范大学化学系,黑龙江哈尔滨150080) 摘要:用阴离子交换色谱一积分脉冲安培检测法测定了氨基酸注射液中17种氨基酸和葡萄糖。研究了氨基酸和葡 萄糖在阴离子交换色谱中的保留行为。采用了优化的水、NaOH和NaAc三元梯度淋洗条件。在优化的梯度淋洗 条件和积分脉冲安培检测条件下,氨基酸和葡萄糖的检出限为0.3 pmol~10.3 pmol,线性范围约为2个数量级 样品加标回收率为88.3%~104.6%。方法简单、灵敏、准确。 关键词:阴离子交换色谱;积分脉冲安培检测;氨基酸;葡萄糖;氨基酸注射液 中图分类号:0658 文献标识码:A 文章编号:1000—8713(2002)05—0398—05 Determination of Amino Acids and Glucose in Amino Acid Inj ection by Anion Exchange Chromatography with Integrated Pulsed Amperometric Detection YU Hong 一,DING Yong—sheng ,MOU Shi—fen ,2 (1.Research Centerfor Eco-Environmental Sciences,The Chinese Academy ofScineces,BeOing 100085,China; 2.Application and Research Center foDionex hCina Co.Ltd.,BeOing 100085,Chian; 3.Department foChemistry,Harbin Normal Univemi ̄,Harbin 150080,China) Abstract:A direct,sensitive,simple and practical method for the determination of amino acids and glucose in amino acid injection by anion exchange chromatography with integrated pulsed amperometric detection was developed.There is no need for sample pretreatment.The retention behavior of amino acids and glucose on the anion exchange column was investigated using sodium hydroxide and sodium acetate as eluent.When the concentration of sodium hydroxide was changed,the change in the reten— tion times was generally greater for amino acids than for glucose.The difference can be used to im— prove the separation between maino acids and glucose.When the concentration of sodium acetate was changed,the change in the retention times was generally greater for amino acids containing two car— obxyl groups than for amino acids containing only one carboxyl group.The difference can be used to improve the separation between di—carboxylic amino acids and mono—carboxylic amino acids.In order to esparate amino acids and glucose,a ternary gradient elution method with water,sodium hydroxide and sodium acetate as mobile phases was employed.The optimized gradient elution condition for the analy— sis of 17 amino acids and glucose in maino acid injection was obtained The time of the gradient elution program was 74 min.Under the optimized conditions and the column temperature of 30℃,the detec— tion limits for 17 amino acids and glucose were 0.3 pmol一10.3 pmo1.The calibration graphs of peak area for all the analytes were linear in the ranges about two orders of magnitude.The relative standard deviations(RSDs)( =5)were 0.7%一3.8%.The recoveries of added standard were 88.3%一 104.6%. Key words:anion exchange chromatography;integrated pulsed amperometric detection;amino acid; glucose;amino acid injection 收稿日期:2002—03—15 作者简介:于泓,男,1963年生,教授 通讯联系人:牟世芬,女,研究员,博士生导师,国际离子色谱学会委员会委员,Tel:(olo)62849182,Fax:(010)62849239.E-ma。l shifenm@mail.rcee ̄%.ac cn. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 于泓等:阴离子交换色薄积分脉冲安培检测法分离测定氨基酸注射液中的氨基酸和葡萄糖。399・ 氨基酸注射液是一种常用的营养注射液,在对 其质量鉴定时,需要测定其中氨基酸和葡萄糖的含 量。目前,分离测定氨基酸的方法主要有柱后衍生、 光度检测的阳离子交换色谱法l ,柱前衍生、光度 检测的反相高效液相色谱法[2,3],毛细管电泳法l 。 mm×2 mm i.d.)。进样体积:25 L。 淋洗条件:采用梯度洗脱,梯度洗脱条件见表 1,淋洗液流速为0.25 mL/min。 检测条件:积分脉冲安培检测波形见表2。 表1 分析氨基酸和葡萄糖的梯度洗脱条件 Table l Gradient elution conditions for the analysis of amino acids and glucose 测定葡萄糖的方法主要有衍生化气相色谱法_5 J,直 接示差折光检测或衍生光度检测的高效液相色谱 法_6,6_脉冲安培检测的高效阴离子交换色谱法_7 J及 毛细管电泳法[ 。上述方法在测定氨基酸和葡萄 糖时,通常需要对氨基酸和葡萄糖进行衍生化处理, 操作繁琐,且重现性不是很好。1999年,Clarke等 人 9_提出了一种积分脉冲安培检测波形,用阴离子 交换色谱一积分脉冲安培检测,无需衍生,直接分离 测定氨基酸和氨基糖的方法。这一技术已被用于蛋 Time Water 0.25mol/L 1.0mol/L 、 + (min) Inject sample 2.0 5.0 8.0 l1.0 l8.0 21.0 23.0 42.0 42.1 44.1 44.2 74.0 (%) 90 NaOH(%) 10 aAr(%) 0.0 白质水解产物、胡萝卜汁、细胞培养基等样品中氨基 酸的测定 。 本文用阴离子交换色谱一积分脉冲安培检测技 术分离测定了氨基酸注射液中的氨基酸和葡萄糖, 研究了氨基酸和葡萄糖在阴离子交换色谱中的保留 行为,优化了色谱分离条件。 *The shapes of gradient elution cu ̄es are defined ln the GS 50 Gradient Pump Operator’S Manual,PP 37,38 l 实验部分 1.1仪器与试剂 (I)ionex L ̄)cument No 031612。Revision 2)(、urve 5 is lin— 帅踮 知 H H 加l帅帅 8 lear whie Curve s one of the four available concave curves f 6 91 with 20%of change at a[x)ut 60%of a time segmaent and 70 l of change at about 90 l of the sanle prcgranmaed time segment 美国Dionex DX一600型离子色谱仪,配有GS50 m 加 四元梯度泵,AS50自动进样器,AS50色谱柱室(温 度设定为30℃),ED50电化学检测器(金工作电 表2分析氨基酸和葡萄糖的检测波形 Table 2 Detection waveform for amio acinds and glucose 极,pH参比电极,钛对电极),Peak Net 6.1色谱工 知 作站。Barnstead超纯水系统(USA)。 17种氨基酸混合标样(SRM 2389 NIST, 8 8 8 8 8 5 5 Gaithershurg,MD,USA),D一葡萄糖(Sigma),乙酸 钠(Dionex,USA),氢氧化钠、叠氮化钠(分析纯,北 京化学试剂厂),去离子水(18.3 MQ・cm)。 标准溶液的配制:用20 mg/L叠氮化钠水溶液 配制氨基酸和葡萄糖的标准溶液。 淋洗液的配制:淋洗液包括去离子水、0.25 mol/L NaOH、1.0 mol/L NaAc。去离子水需经过 0.20 m尼龙滤膜过滤后作为淋洗液。配制氢氧化 钠淋洗液时,先用固体氢氧化钠配制成质量分数为 50%的氢氧化钠水溶液,放置24 h后,再用经过 0.20 m尼龙滤膜过滤的去离子水稀释配制成 0.25 mol/L氢氧化钠淋洗液。配制乙酸钠淋洗液 2结果与讨论 2.1氨基酸和葡萄糖的阴离子交换色谱分离 本文选用NaOH和NaAc为淋洗液分离氨基酸 和葡萄糖。NaOH使淋洗液呈碱性(pH>12),使氨 基酸和葡萄糖均以阴离子形态存在,因此,二者均可 时,直接用去离子水溶解固体乙酸钠配制成1.0 mol/L淋洗液,经过0.20 m尼龙滤膜过滤后使用。 1.2色谱条件 用阴离子交换色谱分离。NaOH中的阴离子OH一 除了起淋洗离子作用之外,其强碱性介质亦使安培 检测器对氨基酸和葡萄糖有高的灵敏度。NaAc中 色谱柱:Dionex AminoPac PAl0阴离子交换 柱,包括分析柱(250 ITIITt×2 ITIITt i.d.)和保护柱(40 维普资讯 http://www.cqvip.com 色 的阴离子Ac对阴离子交换树脂的亲合力大于 OH,是一种较强的淋洗离子,对强保留的离子起 了“推”的作用。NaAc对淋洗液pH的影响不大。 不同浓度的氢氧化钠作淋洗液分离¨种弱保 谱 第20卷 由图2可知:随着乙酸钠淋洗液浓度的变化,含 两个羧基的氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)的保留时间 变化幅度较含一个羧基的氨基酸的保留时间变化幅 度大。这说明含两个羧基的氨基酸可能以近似二价 负离子形式被阴离子交换柱保留,而含一个羧基的 留氨基酸和葡萄糖的结果见图l。由图l可知:随 着氢氧化钠淋洗液浓度的变化,葡萄糖保留时间的 变化幅度小于氨基酸保留时间的变化幅度。可利用 氨基酸以近似一价负离子形式被阴离子交换柱保 留_l 。可利用这一差异改善含二个羧基的氨基酸 与含一个羧基的氨基酸之间的分离状况: 根据以上氨基酸和葡萄糖在阴离子交换柱中的 这一差异改善葡萄糖与氨基酸之间的分离状况。 保留行为,为实现l7种氨基酸和葡萄糖的分离,实 验采用梯度洗脱方式分离氨基酸和葡萄糖,优化的 梯度洗脱条件见表1,在此条件下得到的分离结果 见图3 ,/min 图3 17种氨基酸和葡萄糖混合标样的色谱图 NaOH concentration(mmol/L) Fig.3 Chromatogram of a standard mixture of 17 ̄llino acids and Bcose 图1氢氧化钠浓度对氨基酸和葡萄糖分离的影响 Fig.1 Effect of sodium hydroxide concentration on the separation of amino acids and glucose Chromatographic conditions:gradient elution method from Table 1;detection waveform from Table 2;flow rate,0.25 mL/min;column temperature。30℃;injection volume。25 gL; 只用氢氧化钠作淋洗液难以将强保留的氨基 酸,如谷氨酸、天冬氨酸、胱氨酸和酪氨酸等从色谱 柱上洗脱下来,需用强淋洗剂乙酸钠作淋洗液将它 们洗脱。选用80 mmol/L NaOH与不同浓度的乙 AminoPac PA 10 column set Peaks{concentration,p.mol/L):1.arginine l9.4);2 lysine (7.9);3 glucose(11.6);4.alanine(8.0);5 threonine(7.7); 6.glycine(7.8);7 valine(7.8);8 serine(7.8);9 proline (7.8);10.isoleucine(7.7);11 leucine(7.9):12 methionine (7.8);13.histidine(9.1);14.phenylalanine(7.8);15.glutamic acid l7.9);16 aspartic acid l8.0);17.cystine《3.7);18 tyrosine (7.9) 酸钠作淋洗液分离组氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、天冬 氨酸、胱氨酸和酪氨酸的结果见图2。 2.2氨基酸和葡萄糖的积分脉冲安培检测 在强碱性介质中,当在安培检测器的金工作电 极与参比电极之间施加足够高的电压时,氨基酸中 的氨基和葡萄糖中的羟基均可在金电极表面被氧 化,因此,二者均可用安培法检测。检测葡萄糖可采 用脉冲安培方法_l引,但脉冲安培方法不适用于检测 氨基酸。若要对氨基酸进行安培法检测,需采用积 分脉冲安培方法_9.1 。这种方法既可检测氨基酸 NaAc concentration(mmol几1 亦可检测葡萄糖。积分脉冲安培法与脉冲安培法主 要有两方面不同:一方面是积分脉冲安培法采样时 的电位不是恒定的,而脉冲安培法采样时的电位是 恒定的;前者可降低基线噪音,使基线更稳定 另一 图2醋酸钠浓度对氨基酸分离的影响 l在80 nmaol/LNaOH存在下) Hg.2 Effect of sodium acetate concentration on the separation of amino acids(in 80mmol/LNaOH) 方面是清洗电位施加次序不同,积分脉冲安培法是 维普资讯 http://www.cqvip.com 第5期 于泓等:阴离子交换色普积分脉冲安培检测法分离测定氨基酸注射液中的氨基酸和葡萄糖’401・ 采用表l的梯度洗脱条件、表2的检测条件、进 样25 L,对氨基酸和葡萄糖的系列混合标样进行 测定,以信噪比为3计算检出限,以5次平行测定的 峰面积计算相对标准偏差,所得精密度、检出限和线 性范围数据列于表3。采用标准加入法检验了方法 的回收率,结果见表3。由表3可知,方法具有较好 的精密度、较低的检出限及较宽的线性范围。 先还原后氧化,而脉冲安培法是先氧化后还原;前一 方式可降低金电极表面损耗。采用积分脉冲安培法 时,施加于工作电极与参比电极之间的电压值与所 用电极有关 本实验用金工作电极,pH参比电极, 参考文献[9,14],确定了检测氨基酸和葡萄糖的电 位波形(见表2)。 2.3方法的精密度、检出限、线性范围及回收试验 表3方法的重现性、检出限、线性范围及回收试验( =5) Table 3 Repeatability.detection limit and linearity of the method and the recovery test( 5) 2.4样品分析 氨基酸注射液用去离子水分别稀释l 000倍(测 定氨基酸)NIIO 000倍(测定葡萄糖),经过0.45 m 滤膜过滤后,以选定的色谱条件进行测定,分析结果 见表4,所得色谱图见图4。 表4氨基酸注射液样品分析结果(71=5) Table 4 Detctieon results ofthe amino acidinjection(”=5) r/mIn 图4氨基酸注射液样品(稀释1 000倍)色谱图 Fig・4 Chromatogram of n amiano acid injection sample diluted for 1 000 times The chromatographic conditions and the peak identities are given in Fig.3. 3结论 氨基酸之间及氨基酸与葡萄糖之间在阴离子交 换色谱中的保留行为存在差异,利用这一差异改善 氨基酸之间及氨基酸与葡萄糖之间的分离状况,从 而实现了用阴离子交换色谱一积分脉冲安培检测直 接(无需衍生)、同时分离测定了氨基酸和葡萄糖。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・402・ 色 谱 第20卷 通过实验得到了分离l7种氨基酸和葡萄糖的最佳 梯度淋洗条件,并将此条件用于氨基酸注射液中氨 基酸和葡萄糖的分离测定。样品分析无需特殊前处 [5] xU Gui—yun,CHEN Ru—xian,CHANG Li—wen.Joumal 0f Instrumental Analysis,2000,l9(3):7l 徐桂云,陈汝贤,常理文.分析测试学报,2000,19 (3):7l 理。方法简单、灵敏、准确及易于操作。 l6]El Rassi Z.J Chromatogr A,1996,720:93 l7]Lee Y C.J Chromatogr A,1996,720:137 参考文献: l Macchi F D,Shen F j,Keck R G,Harris R j.In: Cooper C,Packer N,Williams K.Methods in Molecular Biology,Vo1.1 59:Amino Acid Analysis Protocols.To— [8]El Rassi Z.Electrophoresis,1999,20:3 134 [9]Clarke A P,Jandik P,Rocklin R D,Liu Y,Avdalovic N.Anal Chem,1999,7l:2 774 l l0]Jandik P,Cheng J,Jensen D,Manz S,Avdalovic N.J Chromatogr B,200l,758:l89 towa NJ:Humana Press Inc,2001.9 :2 CHEN Yong—bo,CHENG Qun,RAO Bin,QIN Lan. Chinese Journal of Chromatography,2001,19(6):560 [11]JandikP,Cheng J,Jensen D,Manz S,AvdakMc N. nalA Bichem,2000,287:38 o陈永波,程 群,饶 斌,覃 兰.色谱,2001,19 (6):560 [12]Gjerde D T,Schmuckler G,Fritz J S.J Chromatogr, l980,187:35 3:ZHAO Yuan—yuan,WANG Hong,ZHANG Hua—shah. Journal of Analytical Science,2000,16(3):l88 [13]Rockline R D,Pohl C A.J Liq Chromalogr,1983,6 (9):l 577 赵媛媛,王 红,张华山.分析科学学报,2000,16 (3):188 4 Smith J T.Electrophoresis,1999,20:3 078 l l4]Jandik P,Clarke A P,Avdalovic N,Andersen D C, Cacia J.J Chromatogr B,l999,732:l93 0 ' 北京明尼克分析仪器设备中心是从事实验室色谱仪器及配件、化学标准品销售的专业 公司。 本中心主要供应销售的产品有气相色谱仪、液相色谱仪、原子吸收分光光度计、紫外分光光 0 c, 度计、数据处理机及工作站、仪器配件及消耗品。另有气源、稳压电源、国产和进izi水质仪表、环 保仪器、可燃气体报警器、红外线分析器、氢分析器、氧分析器、微量氧分析仪、溶解氧测量仪、露 点仪、试剂标样、气相色谱毛细管柱、填充柱、液相色谱柱、梅特勒电子天平、水分仪、注射器、阀 件、纯气、标准气、炼厂用高温炉传感器、石油产品烃类测定仪、进V1硅胶(100~200目)和FIA 荧光指示剂(适合于GB/T11132—89)。可提供汽油中的苯含量测定、汽油中的氧化物含量测定 专用色谱仪及有关配置的咨询,同时提供对不同型号气相色谱仪器进行技术改造的眼务:常年 c, =’ ● 提供汽油分析用标样及软件。欢迎惠顾垂询。 

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