高效液相色譜法同時測定發(fā)酵前后果蔬中4 種水溶性維生素

聶啟興，馮 蕾，張媛媛，聶少平,*，熊 濤，謝明勇

（1.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西 南昌 330047；2.石家莊學(xué)院化工學(xué)院，河北 石家莊 050035）

高效液相色譜法同時測定發(fā)酵前后果蔬中4 種水溶性維生素

聶啟興1，馮 蕾1，張媛媛2，聶少平1,*，熊 濤1，謝明勇1

（1.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西 南昌 330047；2.石家莊學(xué)院化工學(xué)院，河北 石家莊 050035）

建立高效液相色譜-串聯(lián)紫外-熒光檢測器同時測定發(fā)酵前后果蔬中4 種水溶性B族維生素（硫胺素（VB1）、核黃素（VB2）、煙酸（VB3）和吡哆醇（VB6））的分析新方法。在已優(yōu)化的實驗條件下，4 種待測物的分離效果較好，儀器檢出限在0.23～54 μg/L之間，線性相關(guān)系數(shù)在0.998 2～0.999 9之間，線性關(guān)系良好。枸杞果漿在3 個添加水平的平均回收率在86.99%～110.23%之間，相對標準偏差在1.25%～6.88%之間。該方法簡便、快捷、準確、選擇性好，可用于發(fā)酵前后果漿中4 種水溶性維生素的同時測定。

水溶性維生素；發(fā)酵；高效液相色譜

水溶性維生素是維持人體生命健康必不可少的一類有機化合物，主要包括B族維生素與VC[1]。水溶性維生素缺乏可導(dǎo)致癲癇[2]、口角炎[3]、心功能障礙[4]、神經(jīng)系統(tǒng)紊亂等多種疾病。發(fā)酵是指通過微生物的生長繁殖和代謝活動，產(chǎn)生和積累人們所需產(chǎn)品的生物反應(yīng)過程[5]。發(fā)酵食品具有調(diào)節(jié)腸道菌群，提高免疫力和抗癌等作用[6-10]。然而，發(fā)酵過程會導(dǎo)致食品中維生素含量發(fā)生變化[11-13]，因此，研究建立發(fā)酵前后果漿中水溶性維生素分析方法，對于監(jiān)測果蔬發(fā)酵過程中水溶性維生素的含量變化，進一步優(yōu)化發(fā)酵果蔬生產(chǎn)工藝有著重要的現(xiàn)實意義。

由于水溶性維生素的結(jié)構(gòu)差異較大，且發(fā)酵前后果蔬樣品基質(zhì)復(fù)雜，因此，較難實現(xiàn)樣品中水溶性維生素的同時測定。目前，對于水溶性維生素的分析測定主要采用高效液相色譜（high-performance liquid chromatography，HPLC）法[14-17]。其中，質(zhì)譜分析法[15]的設(shè)備昂貴難于普及，從而限制了其在水溶性維生素研究中的應(yīng)用；紫外分析法[14,18]的靈敏度較低，僅適用于樣品中豐度較高的維生素的分析測定；熒光分析法[19]具有較高的靈敏度和選擇性，但無法用于自體熒光響應(yīng)較差的維生素的分析。因此，單獨的紫外檢測法或熒光檢測法無法滿足發(fā)酵前后果蔬樣品中水溶性維生素的同時測定。基于此，本實驗應(yīng)用HPLC-串聯(lián)紫外-熒光檢測（HPLC-ultraviolet-fluorescence detector，HPLC-UV-FLD）法，建立同時分析發(fā)酵前后果蔬中4 種水溶性B族維生素（硫胺素（VB1）、核黃素（VB2）、煙酸（VB3）和吡哆醇（VB6））的新方法，取得了較為滿意的結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

新鮮枸杞漿、胡蘿卜漿、雪梨汁、柚子汁，發(fā)酵枸杞漿、胡蘿卜漿、雪梨汁、柚子汁均由本實驗室自制。

標準品（VB1、VB2、VB3、VB6，純度均大于98.5%） Aladdin-阿拉丁試劑（上海）有限公司；實驗用水為屈臣氏蒸餾水 廣州屈臣氏食品飲料有限公司；甲酸、乙腈均為色譜純。

1260 HPLC儀（配備G1311C四元泵、G1313A自動進樣器、G1316C柱溫箱、G4121A DAD二極管陣列檢測器、G1321A FLD、ChemStation B.04.02色譜工作站）美國Agilent科技有限公司；高速冷凍離心機 德國Thermo Electron LED GmbH公司；超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司；XS-105電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多集團。

1.2 方法

1.2.1 標準溶液配制

準確稱取上述4 種維生素標準品，用體積分數(shù)1%甲酸溶液配制成質(zhì)量濃度為200 mg/L的標準溶液，置于4 ℃保存。使用時用體積分數(shù)0.08%甲酸溶液逐級稀釋，配制混合標準工作液，以上操作均在避光條件下進行。

1.2.2 樣品處理

（1）通過對綏中縣水資源評價，可知該地區(qū)水資源開采量小于補給量，但水質(zhì)污染問題突出，因此用水矛盾也會逐步顯現(xiàn)。

枸杞漿、胡蘿卜漿：稱取樣品2.5 g（精確至0.000 1 g）于50 mL離心管中（錫箔紙包裹避光），加入10 mL體積分數(shù)0.08%甲酸溶液超聲水浴中室溫條件下提取10 min，然后置于高速冷凍離心機中10 000 r/min離心10 min，離心溫度16 ℃，移取上清液。重復(fù)提取1 次，合并上清液，定容至25 mL容量瓶，樣品經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾后進樣分析。

柚子汁、雪梨汁：稱取樣品10 g（精確至0.000 1 g），加入10 mL體積分數(shù)0.08%甲酸溶液超聲水浴中室溫提取10 min，離心后定容于25 mL容量瓶，樣品經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾后進樣分析。

1.2.3 色譜條件

色譜柱：Diamonsil C18（4.6 mm×250 mm， 5 μm）；柱溫35 ℃；進樣量10 μL；流量0.5 mL/min。實驗采用梯度洗脫，流動相A為體積分數(shù)0.08%甲酸溶液，流動相B為乙腈，洗脫程序如表1所示。紫外檢測VB1、VB3含量，檢測波長為275 nm；熒光檢測VB2、VB6含量，激發(fā)/發(fā)射波長分別為VB2（374 nm/524 nm）、VB6（293 nm/396 nm）。

表1 梯度洗脫程序Table1 Gradient elution program

2 結(jié)果與分析

2.1 色譜條件的選擇

由于VB1、VB3和VB6的極性較強，在C18柱上的保留能力比較弱，而VB2的極性相對較弱，在C18柱上的保留能力比較強。因此，實驗采用梯度洗脫[20-21]。

圖1 4 種水溶性維生素混合標準溶液色譜圖Fig.1 HPLC chromatograms of mixed standards of four water-soluble vitamins

2.2 線性關(guān)系與檢出限

取少量維生素標準溶液混合配制成維生素標準混合液，VB1、VB3、VB6、VB2的質(zhì)量濃度依次為50、50、2.5、10 mg/L，用體積分數(shù)0.08%甲酸溶液逐級稀釋成一系列不同質(zhì)量濃度的混合標準液（n=8）。按1.2.3節(jié)色譜條件進行HPLC分析（紫外法檢測VB1、VB3，熒光法檢測VB2、VB6），以吸收峰面積（Y）對質(zhì)量濃度（X）進行線性擬合，以3 倍信噪比為儀器檢出限，同時分別稱取2.5 g新鮮胡蘿卜和10 g黃冠梨，按1.2.2節(jié)方法提取得到水溶性維生素提取液，提取液再經(jīng)過稀釋后上機測定，以3 倍信噪比得出4 種水溶性維生素的方法檢出限。由表2可知，4 種組分在線性范圍內(nèi)，峰面積與質(zhì)量濃度呈良好的線性關(guān)系（r2均大于0.998），儀器檢出限在0.23～54 μg/L之間，以胡蘿卜為基質(zhì)的方法檢出限在2.30～345 μg/kg之間，以黃冠梨為基質(zhì)的方法檢出限在14.5～135 μg/kg之間。

表2 4 種水溶性維生素的線性范圍、線性方程、相關(guān)系數(shù)及檢出限Table2 Linear equations with correlation coeffi cients, limits of detection (LODs) and limits of quantifi cation (LOQs) for four water soluble vitamins

2.3 方法精密度與回收率

表3 添加回收率及RSD結(jié)果Table3 Result of spiked recoveries and relative standard deviations

取未發(fā)酵枸杞果漿為原料，分別添加3 個不同質(zhì)量濃度的混合標準溶液進行回收率和精密度實驗。未加標枸杞果漿和加標枸杞果漿按1.2.2節(jié)方法進行樣品處理后，按1.2.3節(jié)色譜條件進行分析，每個水平重復(fù)測定6 次，測定結(jié)果見表3，枸杞果漿樣品及樣品加標色譜如圖2所示。結(jié)果顯示，4 種待測物的加標回收率在86.99%～110.23%之間，相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）在1.25%～6.88%之間。以上結(jié)果表明，該方法準確可靠，可用于實際樣品的測定。

圖2 枸杞及枸杞加標色譜圖Fig.2 Chromatograms of unspiked and spiked wolfberries with UV detector (A) and fl uorescence detector (B)

2.4 實際樣品檢測結(jié)果

表4 發(fā)酵前后樣品測定結(jié)果（n=3）Table4 Water soluble vitamin contents of fermented and unfermented wolfberries (n= 3) mg/kg

取發(fā)酵前后枸杞漿、胡蘿卜漿、柚子汁、黃冠梨汁以及滅菌胡蘿卜漿、黃冠梨汁進行4 種水溶性維生素測定。以保留時間定性，色譜峰面積定量，外標法測定維生素含量，每個樣品平行測定3 次（n=3），結(jié)果見表4。對于VB1，枸杞、黃冠梨和胡蘿卜中發(fā)酵后含量提高，其中黃冠梨發(fā)酵前未檢出，發(fā)酵后檢出，而柚子中發(fā)酵后含量減少；VB2及VB3經(jīng)發(fā)酵后含量均減少；VB6除黃冠梨含量有輕微上升，其余均減少。由黃冠梨和胡蘿卜中發(fā)酵前樣品以及發(fā)酵前滅菌樣品的對比可知，滅菌會減少黃冠梨VB2含量而不影響胡蘿卜VB2含量，對其余3 種維生素則有略微增加。Beitane等[22]報道通過增加牛奶中不同濃度的乳果糖和菊粉后由雙歧桿菌發(fā)酵均可提高VB1的含量，但對于VB6，則與添加濃度有很大的關(guān)系；Champagne等[23]報道通過瑞士乳桿菌單獨發(fā)酵或者與嗜熱鏈球菌和雙歧桿菌混合發(fā)酵大豆飲品會提高VB1的含量，但結(jié)果不顯著，同時，對VB6含量沒有影響；Hou等[11]報道雙歧桿菌發(fā)酵豆?jié){后減少了VB3的含量。所以對于樣品柚子汁中VB1含量的減少可能是因為柚子中糖類含量較少，缺乏益生菌發(fā)酵的底物，從而導(dǎo)致含量的降低，而其他維生素含量的變化可能是發(fā)酵過程中一些其他變量變化導(dǎo)致的結(jié)果。也有其他的一些報道[24-25]得出一些食品發(fā)酵前后維生素含量的變化，但結(jié)果各異。本實驗所用發(fā)酵菌種為干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌以及植物乳桿菌混合而成的混合發(fā)酵劑，因此發(fā)酵前后維生素含量可能因為原料、菌種、發(fā)酵條件等的差異而呈現(xiàn)不同的結(jié)果。

3 結(jié) 論

本實驗建立一種HPLC-UV-FLD法同時檢測發(fā)酵前后果蔬中4 種水溶性維生素的方法，采用甲酸溶液與乙腈溶液為流動相，方便快捷、回收率穩(wěn)定、線性良好，為發(fā)酵食品的營養(yǎng)價值評價以及優(yōu)化發(fā)酵工藝條件提供一定參考依據(jù)，而發(fā)酵過程中引起維生素含量變化的原因，則需要進行進一步實驗探討。

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Simultaneous Determination of Four Water-Soluble Vitamins in Fresh and Fermented Vegetables and Fruits by High-Performance Liquid Chromatography

NIE Qixing1, FENG Lei1, ZHANG Yuanyuan2, NIE Shaoping1,*, XIONG Tao1, XIE Mingyong1
(1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China; 2. School of Chemical Engineering, Shijiazhuang University, Shijiazhuang 050035, China)

A simple, sensitive and selective method was developed for simultaneous determination of four water-soluble B vitamins including thiamine (VB1), ribofl avin (VB2), nicotinic acid (VB3) and pyridoxal (VB6), in fresh and fermented vegetables and fruits by high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled with UV and fluorescence detector. Under the optimized conditions, all four compounds were well separated. The instrumental limits of detection and limits of quantifi cation for the four B vitamins ranged from 0.23 to 54 μg/L, respectively, and good linear correlation was observed with R2of 0.998 2 to 0.999 9. Recoveries of the four B vitamins in goji berries (Lycium barbarum) were in the range of 86.99%-110.23% at three spiked levels, with relative standard deviations (RSDS) of 1.25%-6.88%. This method is simple, rapid, accurate and selective, and can be successfully applied to the simultaneous determination of four water-soluble vitamins in fresh and fermented fruits and vegetables.

water-soluble vitamins; fermentation; high-performance liquid chromatography

Q563

A

1002-6630（2015）20-0101-04

10.7506/spkx1002-6630-201520018

2015-03-17

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2011AA100904）

聶啟興（1993—），男，碩士研究生，研究方向為食品化學(xué)與營養(yǎng)學(xué)。E-mail：18770045074@163.com

*通信作者：聶少平（1978—），男，教授，博士，研究方向為食品化學(xué)與分析、食品營養(yǎng)與安全、食品復(fù)雜碳水化合物。

E-mail：spnie@ncu.edu.cn