親水作用色譜-蒸發(fā)光散射法測定核桃乳中糖醇含量及其熱穩(wěn)定性研究

李露露，余佳浩，張連富,3

(1.食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫214122； 2.江南大學 食品學院，江蘇 無錫214122； 3.國家功能食品工程技術研究中心，江蘇 無錫214122)

檢測分析

親水作用色譜-蒸發(fā)光散射法測定核桃乳中糖醇含量及其熱穩(wěn)定性研究

李露露1,2，余佳浩1,2，張連富1,2,3

(1.食品科學與技術國家重點實驗室，江蘇 無錫214122； 2.江南大學 食品學院，江蘇 無錫214122； 3.國家功能食品工程技術研究中心，江蘇 無錫214122)

建立了親水作用色譜-蒸發(fā)光散射法同時測定核桃乳中木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇的含量，并研究了在121℃下，pH和加熱時間對4種糖醇熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：赤蘚糖醇和木糖醇在0.08～1.25 mg/mL范圍內(nèi)線性良好，山梨糖醇和麥芽糖醇在0.05～1.45 mg/mL范圍內(nèi)線性良好，精密度RSDlt;3.5%(n=6)，加標回收率為96.9%～103.1%；木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇和麥芽糖醇在121℃加熱條件下穩(wěn)定性較好，加熱殘留率為83.03%～99.72%，4種糖醇的熱穩(wěn)定性隨pH的增加而提高，隨加熱時間的延長而降低，且赤蘚糖醇、麥芽糖醇、木糖醇的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于山梨糖醇。

親水作用色譜；蒸發(fā)光散射檢測器；糖醇；熱穩(wěn)定性

核桃乳是深受大眾喜歡的營養(yǎng)型飲料，富含蛋白質(zhì)、維生素B、尼克酸和多種微量元素。目前，核桃乳常用甜味劑為蔗糖，但蔗糖過多攝入易患肥胖癥、心血管疾病、糖尿病等，因此研發(fā)無糖核桃乳已成為當今研究的熱點。糖醇是多元酮糖或醛糖的羰基被還原成羥基的衍生物，在甜味特性方面接近蔗糖，有一定的甜度且熱值較低，攝入后不消耗胰島素，因此在很多方面可部分或完全替代蔗糖。除此之外，糖醇還具有較多的生理功能，如預防和治療肥胖[1-2]、促進鈣的吸收[3]、改善腸道功能[2]、預防齲齒[4]等。因此，本研究以糖醇替代蔗糖應用于核桃乳中，但核桃乳制備過程中的熱、pH等會影響其含量，進而影響產(chǎn)品品質(zhì)，所以需要對其含量進行測定。

目前檢測糖醇常用的方法有高效液相色譜法[5-11]、液相色譜-質(zhì)譜法[12]、氣相色譜法[13-17]、氣相色譜-質(zhì)譜法[18]、分光光度法[19]、毛細管電泳法[20]等。但氣相色譜法、毛細管電泳法、分光光度法需要經(jīng)過衍生化，方法煩瑣，且增加誤差。質(zhì)譜法對儀器要求高，且花費費用較大。本文采用高效液相色譜-蒸發(fā)光散射法測定核桃乳中糖醇含量，雖然已有文獻報道使用此法，但其他文獻中多用糖柱和氨基柱，使用親水作用色譜柱的報道較少，該法具有可進行梯度洗脫、樣品處理簡單、分離時間短、基線穩(wěn)定、分離效果佳、結(jié)果準確等優(yōu)點。在此基礎上，本文研究了在121℃下，不同pH和加熱時間對核桃乳中木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇穩(wěn)定性的影響，為糖醇在核桃乳的工業(yè)應用中合理選擇滅菌時間、提高核桃乳質(zhì)量提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 原料與試劑

超純水：自制；木糖醇(gt;99.0%)、山梨糖醇(99.0%)、麥芽糖醇(gt;99.0%)、赤蘚糖醇(gt;99.0%)：美國Sigma公司；阿克蘇185核桃：無錫歐尚超市購入；三氯乙酸、碳酸鈉：分析純；乙腈：色譜純；單硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸甘油酯、卡拉膠、阿拉伯膠：丹尼斯克有限公司。

1.1.2 儀器與設備

2695型高效液相色譜儀：美國Waters公司；UM-3000蒸發(fā)光散射檢測器；KQ-500DE型數(shù)控超聲波清洗器；CR21N冷凍離心機：日本HITACHI公司；AH-2010型均質(zhì)機；FE-20K pH計：瑞士Mettler Toledo公司；膠體磨；HR1724型打漿機；AG245型電子分析天平：瑞士Mettler Toledo公司；Smart-S30實驗室純水系統(tǒng)；DSX-280B手提式壓力蒸汽滅菌器。

1.2 試驗方法

1.2.1 溶液配制

1.2.1.1 標準儲備溶液的配制

精確稱取赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、木糖醇各1.000 0 g，用70%乙腈水溶液溶解并定容至100 mL，分別配制成10 mg/mL的溶液。取上述溶液，用10 mL容量瓶稀釋成0.5 mg/mL的單標溶液。

1.2.1.2 混合標準溶液的配制

準確稱取赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、木糖醇各1.000 0 g，用70%乙腈水溶液溶解并定容至100 mL，配制成10 mg/mL的糖醇混合儲備液。用70%乙腈水溶液稀釋成質(zhì)量濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mg/mL的混合標準溶液。

1.2.1.3 三氯乙酸溶液的配制[22]

稱取10 g三氯乙酸，加超純水溶解并定容至100 mL，配制成0.1 g/mL的溶液。

1.2.1.4 碳酸鈉溶液的配制[22]

稱取2.12 g碳酸鈉，加超純水溶解并定容至100 mL，配制成21.2 mg/mL的溶液。

1.2.2 核桃乳的制備

將核桃仁用4%碳酸鈉、10%氫氧化鈣混合溶液煮沸3 min去皮，自來水反復沖洗多次。按照 1∶6 的料水比進行打漿和膠磨，用100目網(wǎng)篩過濾得到濾液，加入糖醇、乳化劑、增稠劑和1%檸檬酸，用2%碳酸鈉調(diào)節(jié)pH，80 MPa均質(zhì)3次，裝罐，在121℃滅菌一定時間。

1.2.3 糖醇含量的測定

1.2.3.1 樣品前處理[22]

取核桃乳200 g，在密閉的容器中混勻，稱取2.500 0 g樣品于25 mL容量瓶中，用移液管移取17.5 mL超純水混勻，放在超聲波清洗器中超聲30 min，每隔5 min混勻1次。超聲結(jié)束后，加入2.5 mL 三氯乙酸溶液，搖勻后室溫放置30 min，8 000×g離心20 min，用濾紙過濾。取濾液850 μL，加入150 μL碳酸鈉溶液混勻，加入2.33 mL 乙腈溶液，經(jīng)0.22 μm微孔濾器過濾，濾液待上機分析。

1.2.3.2 親水作用色譜-蒸發(fā)光散射法測定條件

TOSOH Amide-80色譜柱(2.0 mm×15 cm，3 μm)；柱溫26℃；進樣量20 μL；蒸發(fā)管溫度50℃；載氣流速2.5 L/min，流動相梯度洗脫條件如表1所示。

表1 梯度洗脫程序

1.2.4 核桃乳中糖醇熱穩(wěn)定性分析

將核桃乳調(diào)制成pH 6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5，在121℃分別加熱10、15、20、25、30 min，依照上述方法測定木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇在加熱過程中的質(zhì)量濃度變化，按照如下公式求得加熱殘留率，分析核桃乳中木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇殘留率隨加熱時間和pH變化的趨勢。計算結(jié)果以獨立重復3次結(jié)果的平均值表示，結(jié)果保留小數(shù)點后兩位。

式中：C1為加熱核桃乳中木糖醇、麥芽糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇的質(zhì)量濃度，mg/mL；C2為未加熱核桃乳中木糖醇、麥芽糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇的質(zhì)量濃度，mg/mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合標準溶液的分離效果

本試驗采用糖醇常用流動相乙腈和水進行分離，但在試驗中發(fā)現(xiàn)等度的流動相無法分離4種糖醇，經(jīng)過摸索，發(fā)現(xiàn)表1的梯度洗脫程序可以完成4種糖醇的完全分離，分離情況見圖1。

圖1 混合標準溶液的色譜圖

2.2 色譜條件的優(yōu)化

2.2.1 蒸發(fā)管溫度的確定

以信噪比為考核指標，采用1.2.3.2色譜條件，保持其他色譜條件恒定，考察蒸發(fā)管溫度對色譜分離效果的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 糖醇信噪比隨蒸發(fā)管溫度的變化

由圖2可知，50℃時4種糖醇的信噪比均最高，最終選擇蒸發(fā)管溫度為50℃。

2.2.2 載氣流速的確定

以信噪比為考核指標，采用1.2.3.2色譜條件，保持其他色譜條件恒定，考察載氣流速對色譜分離效果的影響，結(jié)果見圖3所示。

圖3 糖醇信噪比隨載氣流速的變化

由圖3可知，載氣流速為2.5 L/min時4種糖醇的信噪比均最高，最終選擇載氣流速為2.5 L/min。

2.3 方法的驗證

2.3.1 標準回歸方程、線性范圍、相關系數(shù)、檢出限

將1.2.1.2中的混合標準溶液，在1.2.3.2的色譜條件下進機檢測，將峰面積對數(shù)(Y)和質(zhì)量濃度對數(shù)(X)進行線性回歸，得到標準回歸方程、相關系數(shù)、線性范圍、檢出限，結(jié)果見表2。

表2 4種糖醇的標準回歸方程、相關系數(shù)、線性范圍及最低檢出限

由表2可知，木糖醇和赤蘚糖醇在0.08～1.25 mg/mL范圍內(nèi)線性良好，山梨糖醇和麥芽糖醇在0.05～1.45 mg/mL范圍內(nèi)線性良好，將標準溶液不斷稀釋至信噪比為3，此時的質(zhì)量濃度為該糖醇的檢出限。

2.3.2 精密度試驗

將質(zhì)量濃度為0.3 mg/mL的混合標準溶液重復進樣6次，用峰面積計算精密度，結(jié)果見表3。由表3可知，RSD在1.65%～3.50%(n=6)之間，精密度良好。

表3 精密度試驗結(jié)果

2.3.3 回收率試驗

向核桃乳中添加一定量的木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇和麥芽糖醇進行加標回收試驗，每種糖醇2個水平，結(jié)果見表4。

表4 樣品加標回收率

由表4可知，樣品加標回收率為96.9%～103.1%，RSD2.07%～3.12%(n=3)。

2.4 糖醇熱穩(wěn)定性測定

木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇的熱穩(wěn)定性測定結(jié)果見圖4。

由圖4可知，木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇在pH 6.0～8.5范圍內(nèi)隨pH的增大而熱穩(wěn)定性逐漸增強，隨加熱時間的延長而熱穩(wěn)定性逐漸降低，木糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇熱穩(wěn)定性優(yōu)于山梨糖醇。木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇隨pH的增大熱穩(wěn)定性逐漸增強的原因可能為檸檬酸催化糖醇熱分解，而加入的碳酸鈉中和部分檸檬酸，且生成的檸檬酸鈉會中和糖醇二次降解產(chǎn)生的酸而起到提高糖醇熱穩(wěn)定性的作用[23]。赤蘚糖醇加熱殘留率為85.17%～99.16%，麥芽糖醇加熱殘留率為 86.83%～99.72%，木糖醇加熱殘留率為87.32%～99.50%，山梨糖醇的加熱殘留率為83.03%～96.06%。木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇加熱10～20 min熱降解速率明顯低于20～30 min的熱降解速率。

從熱穩(wěn)定性的角度考慮，與山梨糖醇相比，木糖醇、赤蘚糖醇、麥芽糖醇更適合應用于核桃乳中。木糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇、麥芽糖醇均適用于堿性核桃乳中，適宜的滅菌時間為10～20 min。

3 結(jié) 論

采用親水作用色譜-蒸發(fā)光散射法同時測定了核桃乳中赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇和木糖醇的含量。結(jié)果表明，該方法能有效實現(xiàn)核桃乳中4種糖醇的測定，并且其前處理簡便、靈敏度高、分離效果佳、準確度高、精密度好。同時，通過分析糖醇在121℃加熱條件下，pH和加熱時間對其穩(wěn)定性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)山梨糖醇、木糖醇、麥芽糖醇、赤蘚糖醇具有較高的熱穩(wěn)定性，其中木糖醇、赤蘚糖醇、麥芽糖醇較山梨糖醇更適合應用于核桃乳中。

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DeterminationofsugaralcoholsinwalnutmilkbyHILIC-ELSDanditsthermalstability

LI Lulu1,2，YU Jiahao1,2，ZHANG Lianfu1,2,3

(1.State Key Laboratory of Food Science and Technology, Wuxi 214122, Jiangsu, China; 2.School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China; 3.National Engineering Research Center for Functional Food, Wuxi 214122, Jiangsu, China)

The contents of xylitol, erythritol, sorbitol and maltol in walnut milk were determined by HILIC-ELSD, and the effects of pH and heating time on the thermal stability of the four kinds of sugar alcohols at 121℃ were investigated.The results showed that the linear range of erythritol and xylitol was 0.08-1.25 mg/mL, the linear range of sorbitol and maltol was 0.05-1.45 mg/mL, theRSDwas lower than 3.5% (n=6), and the recoveries were 96.9%-103.1%. The stabilities of xylitol, erythritol, sorbitol and maltol were good at 121℃, and heating retention rates were 83.03%-99.72%. The stabilities of the four sugar alcohols increased with the increase of pH, decreased with heating time prolonging, and the thermal stabilities of erythritol, maltol and xylitol were better than that of sorbitol.

HILIC;ELSD;sugar alcohol; thermal stability

O657.7;TS27

A

1003-7969(2017)11-0132-05

2017-01-06；

2017-06-14

高等學校博士學科點專項科研基金(2013009110008)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金(JUSRP51501)

李露露(1991)，女，碩士，研究方向為食品科學與工程(E-mail)1163785793@qq.com。

張連富，教授，博士(E-mail)lianfu@jiangnan.edu.cn。