糖醇的HPLC-ELSD法測定及其熱穩(wěn)定性研究

牛立沙， 張連富， 孫清瑞， 李 婧

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

關(guān)鍵字：糖醇；HPLC-ELSD；定量檢測；熱穩(wěn)定性

近年來隨著流行性肥胖和糖尿病發(fā)病率的增加，人們開始關(guān)注攝入高熱量甜味劑帶來的健康問題，對低熱食品的需求量不斷增加。糖醇作為甜味劑替代物加入食品中，可以減少熱量的攝入。食品工業(yè)為迎合消費(fèi)者的需求，開始生產(chǎn)以糖醇作為甜味劑替代物的低熱食品［1-2］。

目前常見的糖醇有赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇、甘露醇等［3］。無糖食品是指用糖替代物代替蔗糖和淀粉糖的一類食品，其中，糖醇（木糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇等）就是一種糖替代物［4］。糖醇作為低熱甜味劑可用于焙烤食品（無糖餅干、無糖糕點(diǎn)、無糖面包、無糖月餅等）中。因此，糖醇的定量測定及熱穩(wěn)定性研究，對無糖食品行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

目前，檢測食品中糖醇的方法有高效液相色譜-示差折光檢測器法［5-16］、高效液相-脈沖檢測器法［17］、毛細(xì)管電泳法［18-19］、氣相色譜法［20-22］、氣質(zhì)聯(lián)用法［23］、液質(zhì)聯(lián)用法［24-26］、高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器法［27-36］等。示差折光檢測器是通用型檢測器但對外部環(huán)境要求較高，且不能用于梯度洗脫；脈沖檢測器法檢測糖醇雖然靈敏、快速，但糖醇會在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，影響測定準(zhǔn)確性；毛細(xì)管電泳法成本低、操作較為簡便，但重現(xiàn)性差；氣相色譜法檢測前需對糖醇進(jìn)行衍生化，樣品處理復(fù)雜；質(zhì)譜檢測器檢測糖醇，雖然靈敏度高，但樣品前處理過程復(fù)雜；而蒸發(fā)光散射檢測器法具有樣品處理簡單、基線穩(wěn)定、檢出限低、可用于梯度洗脫等優(yōu)點(diǎn)。采用高效液相-蒸發(fā)光散射檢測器同時測定4種糖醇（赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇）及對其進(jìn)行熱穩(wěn)定性研究，尚未見文獻(xiàn)報道。

1 儀器及試劑

1.1 試劑

赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇（純度99%）：美國Sigma公司產(chǎn)品；乙腈 （ACN）：美國Tedia公司產(chǎn)品；三氟乙酸：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；超純水：實驗室自制。

1.2 儀器

Waters 600E高效液相色譜、Waters 2424蒸發(fā)光散射檢測器：美國Waters公司產(chǎn)品；Tskgel Amide80（2.0 mm×150 mm，3 μm）：東曹公司產(chǎn)品；ME204E電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司產(chǎn)品；KQ-500DE超聲振蕩器：昆山市超聲儀有限公司產(chǎn)品；Smart-S30超純水機(jī)：上海和泰儀器有限公司產(chǎn)品；臺式干燥箱：上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品。

2 方 法

2.1 色譜條件

色譜柱：Amide 80（2.0 mm ×150 mm，3 μm）；流量：0.2 mL/min；柱溫：33 ℃；進(jìn)樣量：20 μL。 流動相梯度條件如表1所示。

表1 梯度洗脫程序Table 1 Gradient elution program

2.2 檢測器ELSD條件

漂移管溫度：50℃；載氣流量：2.5 L/min。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精確稱取赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇各0.250 0 g于小燒杯中，加超純水溶解，轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，定容，用0.22 μm微孔濾膜過濾用作糖醇的單標(biāo)。

精確稱取赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇各0.500 0 g于同一小燒杯中，加超純水溶解，轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶中，定容，制成1.0 mg/mL的混合糖醇儲備液。

2.4 樣品熱處理

精確稱取20組赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇各0.100 0 g的混合樣品，置于玻璃管中。在180、190、200、210 ℃ 4 種溫度下，分別加熱 10、20、30、40、50 min；將加熱后的樣品用乙腈-水（V（乙醇）∶V（水）=75∶25）溶劑溶解，轉(zhuǎn)移至 10 mL 的容量瓶中定容，用0.22 μm微孔濾膜過濾，濾液待液相分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 色譜條件的選擇

選擇乙腈和水作流動相。試驗發(fā)現(xiàn)，流動相中乙腈比例上升時，峰形、分離度比較好，但保留時間變大后組分峰寬加大。在保證峰形、分離度較好的情況下，適當(dāng)減少乙腈比例，可以縮短分離時間，達(dá)到高效分析的目的［33］。當(dāng)采用表1所示的流動梯度進(jìn)行洗脫時，4種糖醇的分離效果較好，如圖1所示。

圖1 糖醇分離色譜圖Fig.1 Separation chromatogram of sugar alcohols

3.2 檢測器條件的選擇

漂移管溫度和載氣流速的選擇會影響檢測器（ELSD）的信噪比。漂移管溫度升高時，流動相蒸發(fā)比例增加，信噪比上升；但溫度過高，會引起部分糖醇發(fā)生汽化，導(dǎo)致信號響應(yīng)值變?。?3］。當(dāng)漂移管溫度為50℃，載氣流速為2.5 L/min時，信噪比較佳。

3.3 柱溫的選擇

柱溫越高，出峰時間越早，分離度越高，峰形越好，如圖2所示，但溫度越高，柱子的壽命越短。綜合考慮，當(dāng)柱子的溫度為33℃時較好。

圖2 柱溫優(yōu)化圖Fig.2 Optimization of column temperature

3.4 溶劑體系的選擇

當(dāng)溶劑體系為水、乙腈體積分?jǐn)?shù)50%、60%、75%，它們對峰形的影響較大，如圖3所示。從峰形上考慮，當(dāng)乙腈體積分?jǐn)?shù)為75%時較佳。

圖3 溶劑體系優(yōu)化圖Fig.3 Optimization of solvent system

3.5 線性回歸方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和精密度

將混合糖醇標(biāo)準(zhǔn)儲備液質(zhì)量濃度依次稀釋為0.5、0.25、0.125、0.06、0.03 mg/mL，按照優(yōu)化的色譜條件進(jìn)樣測定，根據(jù)測得的峰面積的對數(shù)與對應(yīng)的糖醇質(zhì)量的對數(shù)進(jìn)行線性回歸和相關(guān)性系數(shù)的計算；以進(jìn)樣量20 μL基線噪音的10倍為最低定量限計算；以糖醇混合標(biāo)準(zhǔn)液0.25 mg/mL為測定樣品，重復(fù)測定6次，用峰面積的大小計算精密度，用相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD表示（見表2）。由表2知，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的線性范圍為25～1000 μg/mL， 檢 測 限 分 別 為 14.1、33.0、19.5、15.3 μg/mL，相關(guān)系數(shù)都在0.999以上，標(biāo)準(zhǔn)偏差都在3%以內(nèi)，因此采用本方法測定的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

3.6 糖醇的熱穩(wěn)定性

將熱處理后的糖醇進(jìn)行定量測定，熱穩(wěn)定性結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，隨著溫度的升高和加熱時間的增加，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的熱穩(wěn)定性均下降，這是因為糖醇在高溫下發(fā)生了熱分解。

在180℃下加熱50 min后，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的殘留率分別為80.3%、81.1%、79.5%、75.4%；在190℃下加熱50 min后，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的殘留率分別為75.3%、76.8%、70.8%、68.8%；在 200℃下加熱 50 min后，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的殘留率分別為71.0%、72.3%、64.8%、62.9%；在 210℃下加熱50 min后，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的殘留率分別為64.4%、66.3%、59.9%、57.3%。

在 180、190、200、210 ℃下，木糖醇和赤蘚糖醇的穩(wěn)定性較好，山梨醇次之，麥芽糖醇最差.因此，根據(jù)熱穩(wěn)定性的大小可優(yōu)先選擇赤蘚糖醇和木糖醇作為糖替代物。

表2 糖醇的線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)，線性范圍，定量檢測限及相對標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Linear regression equation，correlation coefficient，linear range，quantitative detection limit and relative standard deviation of sugar alcohols

圖4 糖醇的熱穩(wěn)定性Fig.4 Thermal stability of sugar alcohols

4 結(jié)語

采用高效液相-蒸發(fā)光散射檢測器法同時測定了赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇。較佳的分析條件為：流動相梯度為0～10 min，流動相中乙腈體積分?jǐn)?shù)90%～38%，10～20 min，乙腈體積分?jǐn)?shù)保持38%，20～21 min， 乙腈體積分?jǐn)?shù) 38%～90%，21～36 min，乙腈體積分?jǐn)?shù)保持90%，柱溫33℃，溶劑體系為V（水）∶V（乙腈）=25∶75，漂移管溫度為 50 ℃，載氣流速為2.5 L/min。此方法基線穩(wěn)定、分離效果良好、結(jié)果準(zhǔn)確、樣品處理簡單。

同時，對赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇進(jìn)行了熱穩(wěn)定性研究。在180、190、200、210℃溫度條件下，隨著溫度的升高和加熱時間的增加，赤蘚糖醇、木糖醇、山梨醇、麥芽糖醇的熱穩(wěn)定性均下降。木糖醇和赤蘚糖醇的熱穩(wěn)定性較好，山梨醇次之，麥芽糖醇最差。這為糖醇在食品熱加工中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

作者僅測定了單一糖醇的熱穩(wěn)定性，對其在食品體系中的熱穩(wěn)定性，有待深入研究。