一种鉴别天然牛磺酸和合成牛磺酸的方法
【专利摘要】本发明公开一种鉴别天然牛磺酸与合成牛磺酸的方法，包括以下步骤：1)干燥及称量；2)燃烧；3)转化；4)CO2的释放与吸收；5)样品碳酸钙和本底碳酸钙粉末14C活度的测量；6)计算牛磺酸样品14C比活度；7)结果判断：通过牛磺酸样品的14C比活度与环境中14C活性水平相比较，判断牛磺酸为天然牛磺酸还是合成牛磺酸。本发明探测效率高、可靠性高，方法也较简单，对于保护和监管天然牛磺酸市场具有重要意义。
【专利说明】
一种鉴别天然牛磺酸和合成牛磺酸的方法
技术领域
[0001] 本发明属于海洋活性物质检测方法领域，尤其涉及一种鉴别天然牛磺酸与合成牛 磺酸的方法。
【背景技术】
[0002] 牛磺酸是一种含硫的非蛋白质氨基酸，最早从牛胆汁中分离而得，在体内以游离 状态存在，不参与体内蛋白的生物合成，是一种主要依靠食物供给的条件必需氨基酸。由于 其对机体具有调节肾脏功能、抗氧化、促进大脑发育及增强视力等功效，因此，广泛应用于 医药、功能性食品、饲料等各个行业。
[0003] 目前，牛磺酸的生产方法主要有化学合成法和天然提取法。化学合成法是以有毒 的环氧乙烷或2-氨基乙醇为原料，经化学合成法制得;天然提取法是从动植物等生物体中 天然提取的牛磺酸。由于天然牛磺酸来源于自然生物体，对人体健康几乎是无害的，而合成 牛磺酸由于其原料和化学中间产物潜在危害着人体健康，天然牛磺酸市场价格高出合成牛 磺酸约100倍，一些不法商贩以合成牛磺酸冒充天然牛磺酸，谋取暴利，所以急需建立一种 鉴别天然牛磺酸与合成牛磺酸的方法。
[0004] 公开号为102213714A的国家发明专利公开了一种鉴别天然牛磺酸和合成牛磺酸 的检测方法，主要原理是基于天然牛磺酸別3C、S15N、S34S同位素比值与合成牛磺酸δ13(λδ 15NJ34S同位素比值不同，利用连续流同位素质谱法检测牛磺酸的δ13(λδ15Ν、δ345同位素 比值，进而鉴别出天然牛磺酸与合成牛磺酸，该方法需要检测三种同位素的比值，操作流程 复杂且繁琐、成本高。
[0005] 申请号为201610159099.9的国家发明专利提供一种天然牛磺酸与合成牛磺酸的 鉴别方法，先将待测牛磺酸样品用超纯水溶解，然后稀释成待测牛磺酸溶液;再将所述待测 牛磺酸溶液与闪烁液等体积混合均匀，配制成待测样品溶液；用低本底液体闪烁分析仪的 14C通道测定本底及待测样品溶液的CPM值;根据测得的CPM值进行结果判断，其缺点是牛磺 酸溶液不溶于闪烁液中，无法形成均相溶液，导致探测效率低，数据重现性差，对结果判断 的可靠性产生一定影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种探测效率高、可靠性高的鉴别天然牛磺酸和合成牛磺 酸的方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种鉴别天然牛磺酸与合成牛磺酸的方法，包括以 下步骤：
[0008] 1)干燥及称量:将待测牛磺酸样品干燥至恒重得牛磺酸干样，准确称取3.0-4.0g 牛磺酸干样待用；
[0009] 2)燃烧:将待测牛磺酸干样和100ml 2mol/L氢氧化钠溶液装入氧弹燃烧装置，密 封后连接氧气瓶，吹氧30秒，将氧弹燃烧装置加压至2. OMpa~3. OMpa;加电引爆，静置3min， 再将引爆后的氧弹燃烧装置放置于磁力搅拌器上进行搅拌，使产生的c〇2气体被氢氧化钠 溶液吸收形成c〇2收集液；
[0010] 3)转化:打开氧弹燃烧装置，取出C02收集液，向C02收集液中逐滴加入0.2g/ml的氯 化铵溶液调节C0 2收集液的pH值为11;向所述的C02收集液中加入饱和氯化钙溶液至不再产 生碳酸钙沉淀;将所得到的碳酸钙沉淀用无水乙醇洗涤，于1 l〇°C条件下干燥至恒重，冷却 得到样品碳酸钙，待用；
[0011] 4)C02的释放与吸收:将得到的样品碳酸钙和碳酸钙本底粉末分别进行C0 2的释放 与吸收操作;将样品碳酸钙或碳酸钙本底粉末装入二氧化碳释放和吸收装置中，滴入2mol/ L的盐酸溶液，盐酸与碳酸钙反应产生C〇2，生成的C〇2气体经过硅胶干燥通入Maxi聚乙稀计 数瓶内被9mlCarbo_sorb E?试剂吸收，待Maxi聚乙稀计数瓶中无气泡鼓出时，停止吸收，称 量吸收C〇2前Maxi聚乙稀计数瓶与Carbo-sorb E?试剂的总质量mi，并称量吸收C〇2后Maxi聚 乙稀计数瓶与Carbo-sorbE?试剂的总质量m2，计算Max i聚乙稀计数瓶中碳元素的质量mc， 其中mc= (m2ii) X 12/44;
[0012] 5)样品碳酸钙和本底碳酸钙粉末14C活度的测量：
[0013] 向吸收了⑶2的Maxi聚乙稀计数瓶中加入9mLPermafluor E+闪烁液，混合均勾，静 置暗适应后通过超低本底液体闪烁分析仪进行测量；
[0014]记录样品碳酸钙14C测量时间t。和碳酸钙本底粉末14C测量时间tb，获得样品碳酸钙 的计数率η。和碳酸钙本底粉末的计数率nb;
[0015] 6)按以下公式计算牛磺酸样品14C比活度：
[0017]式中，Ac为待测牛磺酸样品14C的测量比活度，Bq/g ·碳;Eff为由测量效率与淬灭 强度SQP(E)曲线上查得的仪器效率，按照4)步骤获得;nb、nc、tb和按照5)步骤获得；
[0018] 7)结果判断：
[0019] 当待测牛磺酸样品的14C比活度低于环境中14C活性水平，则所测样品部分或全部 为合成牛磺酸；
[0020] 当待测牛磺酸样品的14C比活度与环境中14C活性水平一致，则所测样品为天然牛 磺酸。
[0021] 所述牛磺酸样品为含有98.5%-101.5%干基重量的牛磺酸，以降低牛磺酸样品中 含有的其他物质对检测结果的影响，使用GB 14759-2010中的牛磺酸含量测定方法测定牛 磺酸含量。
[0022] 环境中14C活性水平为0.18-0.25Bq/g ·碳。
[0023] 将装有所述Carbo-sorb E?试剂的Maxi聚乙烯计数瓶置于冰水浴中吸收C02，利于 Carbo-sorb E?试剂吸收C〇2〇
[0024]环境中14C主要来源于外层大气层宇宙射线中子活化，通过14N(n，p)生成。另外，核 试验和核反应堆泄漏也是环境14C的另一个来源。14C与空气中氧分子反应后，以14C0 2的形式 存在，该14C的寿命为5730年。14C02和普通 12C02-起被植物吸收利用转化为葡萄糖、果糖等碳 水化合物，动物、微生物吸收植物来源的碳水化合物作为碳源，构成了动物、微生物及其代 谢产物的碳素骨架，因此植物、动物、微生物及其代谢产物中的14c活度水平较高;而化石类 物质(煤、石油、天然气)及其衍生物(如化学合成产物)来源于亿万年前的动植物，其14c活度 水平很小。
[0025] 据国际原子能机构资料（IAEA.Management of waste containing tritium and carbon-14[R] .Vienna: International Atomic Energy Agency，2004·)，近年来由于核试 验的停止，环境中的14C的活度水平趋于稳定，目前全球每kg碳中 14C的平均水平约为226Bq， 并且如果环境中14C的活度水平超过250(Bq/kg ·碳)就会被认为产生了核污染。综合目前公 开报道的文献数据，国内环境中14C的活度水平大体在0.18-0.25Bq/g ·碳的范围内。
[0026] 本发明将待测牛磺酸样品中的14C通过氧弹燃烧转化为14C02,通过氢氧化钠吸收和 加入饱和氯化钙溶液转化为Ca 14C03，再通过Carbo-sorb E?试剂吸收加入盐酸产生的14C02， 加入闪烁液后进行测量，计算样品14C比活度值，通过将该数值与近期环境中 14C活性水平进 行比较来判断待测牛磺酸样品是天然品还是合成品。天然牛磺酸是从动植物等生物体中天 然提取的，当待测牛磺酸样品的 14C比活度与近期环境中14C活性水平一致，可认为该样品来 自于环境中的天然原料，所测样品为天然牛磺酸;环氧乙烷或2-氨基乙醇是生产合成牛磺 酸的原料，而这两种原料都是以石油等化石类物质为基础经复杂的化学手段制备而得，所 以当待测牛磺酸样品的 14C比活度低于近期环境中14C活性水平，可认为该样品部分或全部 来自于化石类原料，所测样品部分或全部为合成牛磺酸。
[0027]本发明采用吸收液Carbo-sorb E?将14C02吸收在溶液中，能够保证样品的均匀性， 有效避免了测量误差，大幅提高了鉴别结果的可靠性和重现性，方法也较简单，对于保护和 监管天然牛磺酸市场具有重要意义。
【附图说明】
[0028]图1为C02释放和吸收装置。
【具体实施方式】
[0029] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能 理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述 的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通 过市购获得的常规广品。
[0030] 实施例1
[0031] 1)干燥及称量：从市场上购买湖北潜江永安药业股份有限公司生产的含有 98.5 % -101.5 %干基重量的牛磺酸，干燥至恒重，准确称取3.0g样品待用。
[0032] 2)燃烧:将待测牛磺酸干样和100ml 2mol/L氢氧化钠溶液装入氧弹燃烧装置，密 封后连接氧气瓶，吹氧30秒，将氧弹燃烧装置加压至2. OMpa;加电引爆，静置3min，再将引爆 后的氧弹燃烧装置放置于磁力搅拌器上进行搅拌，使产生的C02气体被氢氧化钠溶液吸收 形成C02收集液。
[0033] 3)转化:打开氧弹燃烧装置，取出C02收集液，向C02收集液中逐滴加入0.2g/ml的氯 化铵溶液调节C02收集液的pH值为11;向所述的C02收集液中加入饱和氯化钙溶液至不再产 生碳酸钙沉淀;将所得到的碳酸钙沉淀用无水乙醇洗涤，于1 l〇°C条件下干燥至恒重，冷却 得到样品碳酸钙，待用。向C02收集液中加入过量的氯化铵，确保C02收集液中的NaOH全部与 氯化铵反应。
[0034] 4)二氧化碳的释放与吸收：
[0035]将得到的样品碳酸钙和碳酸钙本底粉末按照图1所示的装置进行C02的吸收和释 放操作。先向装置中通入氮气，将装置中的空气排出，减少空气中的C02对鉴定结果的干扰。 将样品碳酸钙或碳酸钙本底粉末装入三口烧瓶1中，三口烧瓶1内装有一定量的水。在三口 烧瓶1内放置有转子2，在三口烧瓶1的底部放有磁力搅拌器3;使用分液漏斗4向三口烧瓶1 内滴入2mol/L的盐酸溶液，盐酸与碳酸钙反应生产C0 2,在磁力搅拌器3的搅拌作用下促进 碳酸1丐的快速分解。反应生成的⑶2气体经过硅胶5干燥通入Maxi聚乙稀计数瓶6内被 9mlCarbo_sorb E?试剂吸收，减少水分对后续称重的影响。待Maxi聚乙稀计数瓶6中没有鼓 出气泡时，停止吸收，视为Maxi聚乙稀计数瓶6内的Carbo-sorb E?试剂将样品碳酸f丐或者 碳酸钙本底粉末产生的C02全部吸收。
[0036] 分别称量吸收C02前Maxi聚乙烯计数瓶6和Carbo-sorb E?试剂的总质量m和吸收 C〇2后Maxi聚乙稀计数瓶6和Carbo-sorb E?试剂的总质量m2，计算Maxi聚乙稀计数瓶6中碳 元素的质量mc,其中mc= (m2-mi) X 12/44;其中将装有Carbo-sorb E?试剂的Maxi聚乙稀计 数瓶6置于冷水浴7中利于Carbo-sorb E?试剂吸收C〇2〇
[0037] 5)样品碳酸钙和本底碳酸钙14C活度的测量
[0038] 向吸收了⑶2的Maxi聚乙稀计数瓶6中加入9mL Permafluor E+闪烁液，混合均勾， 静置暗适应后通过超低本底液体闪烁分析仪进行测量；
[0039] 记录样品碳酸钙14C测量时间t。(单位:min)和碳酸钙本底粉末14C测量时间tb(单 位:min )，获得样品碳酸|丐的计数率η。（单位：cpm)和碳酸|丐本底粉末的计数率nb (单位： cpm) 〇
[0040] 6)按以下公式计算牛磺酸样品14C比活度：
[0042] 式中，Ac为待测牛磺酸样品14C的测量比活度，Bq/g ·碳;Eff为由测量效率与淬灭 强度SQP(E)曲线上查得的仪器效率，按照4)步骤获得;nb、nc、tb和按照5)步骤获得； [0043] 7)结果判断：
[0044] 上述实验委托苏州热工研究院有限公司环境检测中心进行检测，检测报告显示该 样品的14C比活度为0.10±0.025(Bq/g ·碳），其远低于环境中14C活性水平(0.18_0.25Bq/ g·碳），说明从市场上购买的湖北潜江永安药业股份有限公司生产的牛磺酸为合成牛磺 酸。湖北潜江永安药业股份有限公司生产的牛磺酸是以环氧乙烷为原料经化学合成法制 得，检测结果与实际情况一致，说明该鉴别方法准确可靠。
[0045] 实施例2
[0046] 1)干燥及称量：从市场上购买湖北潜江永安药业股份有限公司生产的含有 98.5 % -101.5 %干基重量的牛磺酸，干燥至恒重，准确称取4.0g样品待用。
[0047] 2)燃烧:将待测牛磺酸干样和100ml 2mol/L氢氧化钠溶液装入氧弹燃烧装置，密 封后连接氧气瓶，吹氧30秒，将氧弹燃烧装置加压至3. OMpa;加电引爆，静置3min，再将引爆 后的氧弹燃烧装置放置于磁力搅拌器上进行搅拌，使产生的c〇2气体被氢氧化钠溶液吸收 形成c〇2收集液。
[0048] 3)转化:打开氧弹燃烧装置，取出C02收集液，向C02收集液中逐滴加入0.2g/ml的氯 化铵溶液调节C02收集液的pH值为11;向所述的C02收集液中加入饱和氯化钙溶液至不再产 生碳酸钙沉淀;将所得到的碳酸钙沉淀用无水乙醇洗涤，于1 l〇°C条件下干燥至恒重，冷却 得到样品碳酸钙，待用。向C02收集液中加入过量的氯化铵，确保C0 2收集液中的NaOH全部与 氯化铵反应。
[0049] 4)二氧化碳的释放与吸收：
[0050] 将得到的样品碳酸钙和碳酸钙本底粉末按照图1所示的装置进行C〇2的吸收和释 放操作。先向装置中通入氮气，将装置中的空气排出，减少空气中的c〇 2对鉴定结果的干扰。 将样品碳酸钙或碳酸钙本底粉末装入三口烧瓶1中，三口烧瓶1内装有一定量的水。在三口 烧瓶1内放置有转子2，在三口烧瓶1的底部放有磁力搅拌器3;使用分液漏斗4向三口烧瓶1 内滴入2mol/L的盐酸溶液，盐酸与碳酸钙反应生产C0 2,在磁力搅拌器3的搅拌作用下促进 碳酸1丐的快速分解。反应生成的⑶2气体经过硅胶5干燥通入Maxi聚乙稀计数瓶6内被 9mlCarbo_sorb E?试剂吸收，减少水分对后续称重的影响。待Maxi聚乙稀计数瓶6中没有鼓 出气泡时，停止吸收，视为Maxi聚乙烯计数瓶6内的Carbo-sorbE?试剂将样品碳酸钙或者碳 酸钙本底粉末产生的C0 2全部吸收。
[0051 ] 分别称量吸收C〇2前Maxi聚乙烯计数瓶6和Carbo-sorb E?试剂的总质量m和吸收 C〇2后Maxi聚乙稀计数瓶6和Carbo-sorb E?试剂的总质量Π12，计算Maxi聚乙稀计数瓶6中碳 元素的质量mc,其中mc= (m2-mi) X 12/44;其中将装有Carbo-sorb E?试剂的Maxi聚乙稀计 数瓶6置于冷水浴7中利于Carbo-sorb E?试剂吸收C〇2〇
[0052] 5)样品碳酸钙和本底碳酸钙14C活度的测量
[0053] 向吸收了⑶2的Maxi聚乙稀计数瓶6中加入9mL Permafluor E+闪烁液，混合均勾， 静置暗适应后通过超低本底液体闪烁分析仪进行测量；
[0054]记录样品碳酸钙14C测量时间U单位:min)和碳酸钙本底粉末14C测量时间t b(单 位:min )，获得样品碳酸|丐的计数率η。（单位：cpm)和碳酸|丐本底粉末的计数率nb (单位： cpm) 〇
[0055] 6)按以下公式计算牛磺酸样品14C比活度：
[0057] 式中，Ac为待测牛磺酸样品14C的测量比活度，Bq/g ·碳;Eff为由测量效率与淬灭 强度SQP(E)曲线上查得的仪器效率，按照4)步骤获得;nb、nc、tb和按照5)步骤获得； [0058] 7)结果判断：
[0059]上述实验委托苏州热工研究院有限公司环境检测中心进行检测，所用仪器为超低 本底液体闪烁分析仪，仪器型号为0皿11加11^1220耵-28，14(：测量的测量效率为50%，探测限 为0.02Bq/g ·碳。检测报告显示该样品的14C比活度为0.23±0.045(Bq/g ·碳），与环境中 14C活性水平(0.18-0.25Bq/g ·碳)一致，说明从市场上购买的厦门东海洋食品有限公司生 产的牛磺酸为天然牛磺酸。厦门东海洋食品有限公司生产的牛磺酸是由章鱼加工副产物经 提取纯化制得，检测结果与实际情况一致，说明该鉴别方法准确可靠。
[0060] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种鉴别天然牛横酸与合成牛横酸的方法，其特征在于，包括W下步骤： 1) 干燥及称量:将待测牛横酸样品干燥至恒重得牛横酸干样，准确称取3.0-4. Og牛横 酸干样待用； 2) 燃烧:将待测牛横酸干样和100ml 2mol/L氨氧化钢溶液装入氧弹燃烧装置，密封后 连接氧气瓶，吹氧30秒，将氧弹燃烧装置加压至2. OMpa~3. OMpa;加电引爆，静置3min，再将 引爆后的氧弹燃烧装置放置于磁力揽拌器上进行揽拌，使产生的C〇2气体被氨氧化钢溶液 吸收形成C〇2收集液； 3) 转化:打开氧弹燃烧装置，取出C〇2收集液，向C〇2收集液中逐滴加入0.2g/ml的氯化锭 溶液调节C〇2收集液的抑值为11;向所述的C〇2收集液中加入饱和氯化巧溶液至不再产生碳 酸巧沉淀;将所得到的碳酸巧沉淀用无水乙醇洗涂，于ll〇°C条件下干燥至恒重，冷却得到 样品碳酸巧，待用； 4) 0)2的释放与吸收:将得到的样品碳酸巧和碳酸巧本底粉末分别进行C〇2的释放与吸 收操作;将样品碳酸巧或碳酸巧本底粉末装入二氧化碳释放和吸收装置中，滴入2mol/L的 盐酸溶液，盐酸与碳酸巧反应产生C〇2,生成的C〇2气体经过硅胶干燥通入Maxi聚乙締计数瓶 内被9mlCarb〇-sorb E?试剂吸收，待Maxi聚乙締计数瓶中无气泡鼓出时，停止吸收，称量吸 收C〇2前Maxi聚乙締计数瓶与化rbo-sorb E?试剂的总质量mi，并称量吸收C〇2后Maxi聚乙締 计数瓶与化rbo-sorb E?试剂的总质量m2,计算Maxi聚乙締计数瓶中碳元素的质量me,其中 nic 二X 12/44; 5) 样品碳酸巧和本底碳酸巧粉末1化活度的测量： 向吸收了C〇2的Maxi聚乙締计数瓶中加入9mL化rmafluor E+闪烁液，混合均匀，静置暗 适应后通过超低本底液体闪烁分析仪进行测量； 记录样品碳酸巧1化测量时间t。和碳酸巧本底粉末1化测量时间tb，获得样品碳酸巧的计 数率nc和碳酸巧本底粉末的计数率nb; 6) 按W下公式计算牛横酸样品1化比活度：式中，Ac为待测牛横酸样品1化的测量比活度，Bq/g ·碳;Eff为由测量效率与泽灭强度 SQP化）曲线上查得的仪器效率，％;mc按照4)步骤获得;加、nc、tb和tc按照5)步骤获得； 7) 结果判断： 当待测牛横酸样品的1化比活度低于环境中1化活性水平，则所测样品部分或全部为合成 牛横酸； 当待测牛横酸样品的1化比活度与环境中1化活性水平一致，则所测样品为天然牛横酸。2. 根据权利要求1所述的一种鉴别天然牛横酸与合成牛横酸的方法，其特征在于:所述 牛横酸样品为含有98.5%-101.5%干基重量的牛横酸，使用GB14759-2010中的牛横酸含量 测定方法测定。3. 根据权利要求1所述的一种鉴别天然牛横酸与合成牛横酸的方法，其特征在于:所述 环境中1化活性水平为0.18-0.25Bq/g ·碳。4. 根据权利要求1所述的一种鉴别天然牛横酸与合成牛横酸的方法，其特征在于:将装 有所述化rbo-sorb E?试剂的Maxi聚乙締计数瓶置于冰水浴中吸收C〇2。
【文档编号】G01N23/00GK106093078SQ201610581121
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610581121.9, CN 106093078 A, CN 106093078A, CN 201610581121, CN-A-106093078, CN106093078 A, CN106093078A, CN201610581121, CN201610581121.9
【发明人】章骞, 曹敏杰, 蔡秋凤
【申请人】集美大学