基于不同檢測(cè)器高效液相色譜法測(cè)定食品中糖醇的研究

向 俊 王芳斌 荊輝華 唐萬(wàn)里 劉 賽

(湖南省食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

糖醇具有甜度低、熱值低以及可改善食品質(zhì)構(gòu)與口感的特點(diǎn)。山梨醇、木糖醇、麥芽糖醇分別是葡萄糖、木糖、麥芽糖的還原產(chǎn)物，3種糖醇對(duì)酸、熱均有較高穩(wěn)定性，不容易發(fā)生美拉德反應(yīng)，成為了低熱值食品甜味劑的理想選擇，已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中[1]。木糖醇作為一種天然植物甜味劑，具有一定的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，也是人體糖類代謝的正常中間體，但攝入過(guò)多卻容易傷腸胃，在歐美國(guó)家，含有木糖醇的食品，都會(huì)在標(biāo)簽上注明“過(guò)量攝取可能會(huì)導(dǎo)致腹瀉”這樣的消費(fèi)提示。

目前報(bào)道的糖醇含量檢測(cè)方法主要有離子色譜積分脈沖安培法[2-3]、氣相色譜法[4-6]、氣質(zhì)聯(lián)用法[7]和液相色譜法[8-11]等。高效液相色譜法因具有前處理方法簡(jiǎn)便、分析速度快、分離效能高、檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于糖醇類化合物的檢測(cè)。其中，檢測(cè)器是高效液相色譜的關(guān)鍵組成部分，檢測(cè)器不同，檢測(cè)原理不同，對(duì)檢測(cè)同種物質(zhì)的選擇性和靈敏度就存在差異性。選擇一種具有高選擇性和高靈敏度的檢測(cè)方法，檢測(cè)食品中糖醇類化合物，對(duì)食品安全風(fēng)險(xiǎn)分析及監(jiān)測(cè)提供精確數(shù)據(jù)有重要意義。

本研究擬采用水作溶劑直接提取樣品中的糖醇，在相同的樣品前處理?xiàng)l件下，分別用高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法、高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)法，同時(shí)測(cè)定口香糖和飲料中的木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇。比較2種方法的靈敏度、線性相關(guān)性、回收率、精密度，旨在為滿足日益嚴(yán)格的食品中糖醇類化合物檢測(cè)要求，尋找和選擇具有高選擇性及高靈敏度的檢測(cè)方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

口香糖、飲料：購(gòu)于當(dāng)?shù)爻校?/p>

三氯乙酸：分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑公司；

碳酸鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

乙腈：色譜純，安普實(shí)驗(yàn)科技上海有限公司；

木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇標(biāo)準(zhǔn)品：安普實(shí)驗(yàn)科技上海有限公司；

試驗(yàn)中所用純水均取自ZOOMAC純水系統(tǒng)。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀：安捷倫1260型，配示差折光檢測(cè)器，美國(guó)安捷倫公司；

高效液相色譜儀：島津LC-20AT型，配蒸發(fā)光散射檢測(cè)器，日本島津公司；

電子天平：AL204型，瑞士梅特勒-托利多公司；

電熱恒溫水浴鍋：HH-S6型，北京科偉永興儀器有限公司；

高速冷凍離心機(jī)：Neofuge 1600R型，上海力申科學(xué)儀器有限公司。

1.3 樣品的提取和凈化

(1) 口香糖：準(zhǔn)確稱取2 g攪拌均勻的口香糖樣品，置于100 mL離心管中，加入50 mL水，混勻后置于80 ℃水浴鍋中加熱30 min，每隔10 min振蕩混勻1次，取出冷卻至室溫，以9 000 r/min離心5 min，取8 mL上清液置于10 mL容量瓶中，以水定容，搖勻后用0.22 μm濾膜過(guò)濾。

(2) 飲料：準(zhǔn)確稱取10 g混勻后的飲料樣品于50 mL容量瓶中，加水定容至50 mL，搖勻后用0.22 μm濾膜過(guò)濾。

1.4 儀器條件

(1) 高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)分離條件：檢測(cè)器：示差折光檢測(cè)器；檢測(cè)色譜柱：氨基柱 (250 mm×4.6 mm×5 μm)；柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；檢測(cè)用流動(dòng)相：乙腈+水(80∶20，體積比)等度洗脫；進(jìn)樣量：10 μL。

(2) 高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)分離條件：檢測(cè)器：蒸發(fā)光散射檢測(cè)器；檢測(cè)色譜柱：氨基柱 (250 mm×4.6 mm×5 μm)；柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；漂移管溫度：70 ℃；氮?dú)鈮毫Γ?00 kPa；檢測(cè)用流動(dòng)相：乙腈+水(80∶20，體積比)等度洗脫；進(jìn)樣量：10 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種方法的標(biāo)準(zhǔn)曲線與定量參數(shù)

木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)色譜圖見(jiàn)圖1，高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)色譜圖見(jiàn)圖2。示差折光檢測(cè)器中的儀器噪音較高，平穩(wěn)性較差，基線波動(dòng)較大，不利于低含量樣品檢測(cè)。而蒸發(fā)光散射檢測(cè)器基線較平穩(wěn)，目標(biāo)物響應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度高于高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法，采用高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇3種糖醇的靈敏度、分離度優(yōu)于高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法。

圖1 木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的高效液 相色譜法—示差折光檢測(cè)色譜圖

Figure 1 HPLC-DRID chromatogram of a mixed standard solution containing xylitol, sorbitol and maltitol

圖2 木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的高效液 相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)色譜圖

Figure 2 HPLC-ELSD chromatogram of a mixed standard solution containing xylitol, sorbitol and maltitol

高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)(HPLC-DRID)和高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)(HPLC-ELSD)均采用外標(biāo)法定量，HPLC-ELSD中響應(yīng)值(峰面積)的對(duì)數(shù)與濃度的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，具體參數(shù)見(jiàn)表1。用高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法測(cè)定的木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的檢出限(RSN=3)均為0.037 5 g/100 g；線性范圍為1.6～24.0 mg/mL；相關(guān)系數(shù)為0.999 21～0.999 29。高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)法測(cè)定的木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的檢出限(RSN=3)分別為0.009 5，0.019 0，0.027 5 g/100 g；線性范圍分別為0.1～10.5 mg/mL；相關(guān)系數(shù)為0.999 3～0.999 6。由數(shù)據(jù)可以看出在測(cè)定3種糖醇時(shí)，高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)法的靈敏度明顯優(yōu)于高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法，2種方法線性相關(guān)性均能滿足檢測(cè)要求。

2.2 2種方法的回收率比較

在口香糖、飲料樣品中分別添加3個(gè)水平的糖醇標(biāo)準(zhǔn)品(木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇)。HPLC-DRID和HPLC-ELSD 2種方法回收率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。HPLC-DRID測(cè)定口香糖中3種糖醇的加標(biāo)回收率為91.5%～95.1%，飲料中3種糖醇的加標(biāo)回收率為94.6%～97.3%；HPLC-ELSD測(cè)定口香糖中3種糖醇的加標(biāo)回收率為91.2%～96.3%，飲料中3種糖醇的加標(biāo)回收率為92.4%～95.9%。HPLC-DRID測(cè)定的結(jié)果顯示，飲料中加標(biāo)回收結(jié)果較穩(wěn)定，口香糖中加標(biāo)回收結(jié)果波動(dòng)較大，口香糖的基質(zhì)相比飲料更復(fù)雜，表明復(fù)雜的樣品基質(zhì)對(duì)糖醇測(cè)定影響更明顯。3種糖醇相比而言，木糖醇的加標(biāo)回收結(jié)果穩(wěn)定性更差，也就是說(shuō)同一種基質(zhì)對(duì)木糖醇的影響更大。相同添加水平條件下，HPLC-ELSD測(cè)定飲料中3種糖醇的加標(biāo)回收率要低于HPLC-DRID，說(shuō)明飲料基質(zhì)對(duì)3種糖醇檢測(cè)的檢測(cè)器的影響：HPLC-ELSD要大于HPLC-DRID。

表1 3種糖醇的HPLC-DRID和HPLC-ELSD標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)Table 1 Calibration curve parameters of 3 sugar alcohols

表2 3種糖醇的加標(biāo)回收率結(jié)果Table 2 Recovery rates of 3 sugar alcohols

2.3 2種方法的精密度比較

如表3所示，當(dāng)加標(biāo)水平為2.00 g/100 g時(shí)，HPLC-DRID測(cè)定的木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.5%，1.9%，2.9%，HPLC-ELSD測(cè)定的木糖醇、山梨醇和麥芽糖醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.1%，1.3%，2.5%。結(jié)果表明2種方法測(cè)定的3種糖醇的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在5%以下，能滿足檢測(cè)要求，但HPLC-DRID的結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)較大，可能與HPLC-DRID的檢測(cè)器受環(huán)境溫度影響較大，穩(wěn)定性不如HPLC-ELSD有關(guān)[12]。

2.4 測(cè)定實(shí)際樣品比較

從表4可知，HPLC-DRID 檢測(cè)結(jié)果顯示只在飲料中檢出山梨醇，而HPLC-ELSD檢測(cè)結(jié)果顯示口香糖中檢出木糖醇、飲料中檢出山梨醇。對(duì)于目標(biāo)化合物含量較高的樣品，2種檢測(cè)器結(jié)果無(wú)明顯差異，當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)化合物糖醇含量較低的樣品時(shí)，使用靈敏度較低的HPLC-DRID方法則難以檢測(cè)出來(lái)。實(shí)際檢測(cè)中，對(duì)基質(zhì)干擾較大的樣品，HPLC-ELSD中可采用梯度洗脫，將目標(biāo)物與雜質(zhì)分離，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確定，但HPLC-DRID受檢測(cè)器限制，不適用梯度洗脫，糖醇含量較低及基質(zhì)復(fù)雜樣品檢測(cè)受限。

表3 方法精密度?Table 3 Precision of the developed method

? 加標(biāo)水平為2.00 g/100 g。

3 結(jié)論

高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)法靈敏度和分離度優(yōu)于高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法，且可進(jìn)行梯度洗脫，適合對(duì)糖醇含量低且基質(zhì)復(fù)雜的樣品進(jìn)行檢測(cè)，如常見(jiàn)的有餅干、糕點(diǎn)等樣品；高效液相色譜法—示差折光檢測(cè)法的回收率高于高效液相色譜法—蒸發(fā)光散射檢測(cè)法，適用于糖醇含量較高及樣品基質(zhì)較簡(jiǎn)單的樣品檢測(cè)，如木糖醇口香糖、配方簡(jiǎn)單的飲料、成分較簡(jiǎn)單的保健品等產(chǎn)品檢測(cè)，實(shí)際工作中可根據(jù)具體情況選用相應(yīng)的方法以提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表4 實(shí)際樣品中糖醇Table 4 Determination results of sugar alcohols in test samples g/100 g