高效毛细管电泳

高效毛细管电泳-非接触式电导检测法的应用

——瓶装矿泉水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+的分离检测

摘要本实验采用毛细管电泳–非接触式电导检测法，以8mmol•L-1Tris 和6mmol•L-1酒石酸为电泳运行液，分离电压为+15 kV，采用标准加入法，对瓶装矿泉水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+四种阳离子同时进行直接分离和检测。实验测得逸仙泉矿泉水中Na+、K+、Ca2+、Mg2+的含量分别为2.57mg·L1、13.46mg·L-1、4.99mg·L-1、1.82mg·L-1，发现K+、Mg2+含量均大大超出厂家提供的含量范围。

关键词高效毛细管电泳非接触电导检测法中大逸仙泉水分离检测标准加入法

1 引言

Na+、K+、Ca2+、Mg2+是人体内重要的无机阳离子，这些离子含量的高低直接影响人体的生理功能。Mg2+是人体细胞内的主要阳离子，浓集于线粒体中，是体内多种细胞基本生化反应的必需物质，在神经肌肉的机能正常运作、血糖转化等过程中扮演着重要角色。K+在人体内的主要作用是维持酸碱平衡，参与能量代谢以及维持神经肌肉的正常功能。人体中的钙元素主要以羟基磷酸钙晶体的形式存在于骨骼和牙齿中。Na+是细胞外液中带正电的主要离子，参与水的代谢，保证体内水的平衡，调节体内水分与渗透压，此外，糖代谢、氧的利用、维持正常血压也需要钠的参与。矿物质水中这些离子含量的高低决定了水质是否符合标准。因此，研究快速分离测定这些离子的含量很有实际的意义。

由于要同时测量四种离子含量，因此传统的对单一离子测量的方法不能用，毛细管电泳–非接触式电导检测法，可以同时对K+、Na+、Ca2+、Mg2+四种阳离子同时进行直接分离并且检测含量，相比已有的实验方法，本实验具有灵敏度高，操作简便，而且可以同时测定四种不同离子的含量，离子之间不存在相互干扰，极大地提高了实验效率，实验结果令人满意。

高效毛细管电泳的检测器中，非接触式电导检测（Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection, 简称C4D）是近年来发展起来一种新型的电导检测方法。非接触式电导检测法的电极与待测溶液隔离，避免了因电极与溶液接触而造成的诸多问题，有效地消除了电极中毒的问题，电极寿命长，抗干扰能力强，可检测物质的范围广。HPCE–C4D具有通用性好、灵敏高、分析成本低和环境友好的优点，在日常分析中具有广阔的应用前景。

2 实验部分

2.1仪器试剂

2.1.1 仪器

CES2008毛细管电泳仪（中山大学化学与化学工程学院研制）；非接触式电导检测池，熔融石英毛细管（50 cm×50 μm），超声波清洗器，微量移液器。

2.1.2 试剂

（1）0.1mol·L-1 NaOH溶液；0.1 mol·L-1酒石酸溶液；0.1mol·L-1三羟甲基氨基甲烷（Tris）溶液。

（2）电泳运行液：移取8 mL 0.1 mol·L-1 Tris 溶液、6 mL 0.1 mol·L-1 酒石酸溶液于100 mL 容量瓶中，加超纯水定容至刻度。

（3）1.0×10-4 mol·L-1 K+、Na+、Ca2+、Mg2+单一标准溶液。

（4）样品：中大逸仙泉矿泉水。（进样前稀释30倍。）

2.2实验步骤

2.2.1 准备

（1）将电导检测池的工作电极、辅助电极和高压地电极与电泳平台上的接线端正确联接。依次打开计算机，检测器（检测方式设为非接触式电导检测）和高压电源（“进样/分离”

按钮处于“进样”位置，电压极性设定为正高压）的电源开关。检测器预热30 min。双击Windows桌面上的“CES2008”图标，待出现“毛细管电泳数据工作站CES2008”界面后，

点击工具栏中的“设置”图标，在弹出的对话框中对参数作如下设置速率：5；增益：25；

补偿：（省缺值）点击“确认”，设置完毕，准备进行样品测试工作。

（2）在进样端储液瓶和检测端储液池中各加入约2/3体积的电泳运行液。毛细管柱依次用0.1 mol•L-1 NaOH、超纯水和运行液各冲洗约2 min。将毛细管柱的一端插入进样端储瓶中，另一端插入检测端储液池中，与电泳运行液保持接触。将高压电源的“分离/进样”按钮按向“分离”位置。设定“分离电压”值为+15 kV ,（由低到高，用“分离电压”旋钮调节到该电压值），这时可观察到电泳电流值显示为2.5 μA左右。点击“毛细管电泳数据工作站”工具栏中的“背景”图标，背景测试完毕后弹出一个结果框显示当前的背景值，按“确认”键后该值自动作为“参数设置”中的“补偿”值，进行背景扣除。点击工具栏中的“启动”图标，这时记录开始，可观察到屏幕上显示出基线。待基线稳定后（一般需要10min），停止记录，并将“分离/进样”按钮按向“进样”位置，准备进样测量。

2.2.2 测量

（1）样品：吸取3.00 mL经稀释过的中大逸仙泉水样品于进样瓶中；

（2）进样：取下储液瓶，换上盛有样品的进样瓶，采用电动进样方式，按照设定的进样

参数（进样电压+9.0 kV，时间为6s）进样。进样结束后，取下进样瓶，换回储液瓶。

（3）测量：将高压电源的“分离/进样”按钮按向“分离”位置。点击工具栏中的“启动”图标，开始记录电泳谱图。待K+、N a+、Ca2+、Mg2+的电泳峰和水峰出现后再运行一段时间，点击工具栏中的“停止”图标，停止记录。随后将高压电源的“分离/进样”按钮按向“进样”位置。点击工具栏中的“峰高”图标，可自动给出电泳峰的“迁移时间”和“峰高”等数据（也可手动测量）。点击“保存”图标可将电泳图谱保存在指定的目录下。

（4）鉴定：用标准加入法分别依次加入100μL单一标准溶液到测试样品溶液中（每次加入标准溶液后在下一次加入另一种标准溶液时都要换水样，且在每次进样前都要重复“冲管子”、“走基线”过程），然后重复上面（2）（3）过程，鉴定水样谱图中K+、Na+、Ca2+、Mg2+离子，并计算各种离子的含量。

3 实验测量与讨论

3.1 样品及分别加入标准溶液后水样的谱图

图1 逸仙泉水样图谱