離子色譜法與液相色譜法測(cè)定乳制品中糖類物質(zhì)的方法比較

傅徐陽，鄂來明，靳鳳龍

（1.黑龍江省質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院，哈爾濱150028；2.國(guó)家乳制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，哈爾濱150028；3.齊齊哈爾市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，黑龍江齊齊哈爾161005）

0 引 言

糖類在濃度較低的情況下不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生氧化、降解、發(fā)酵等化學(xué)反應(yīng)[1]。乳制品中有些糖類的添加量較少，因此現(xiàn)有的檢測(cè)方法中，經(jīng)處理后的待測(cè)液當(dāng)中糖類濃度往往較低。液相色譜雖然能快速完成檢測(cè)，但是對(duì)于糖濃度較低的情況則很難保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而離子色譜雖然靈敏度相對(duì)較高，但檢測(cè)時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致尚未完成檢測(cè)而待測(cè)液中的糖類已經(jīng)分解。本文在對(duì)乳制品中蔗糖、果糖、乳糖和低聚果糖的含量進(jìn)行結(jié)果分析的同時(shí)，對(duì)兩種儀器的糖類檢測(cè)方法進(jìn)行了初步的比較和分析。在實(shí)驗(yàn)室日常工作中，如果能對(duì)儀器和目標(biāo)物質(zhì)的適用情況掌握清楚，將會(huì)大大節(jié)省時(shí)間和成本，從而提高工作效率。

1 材料與設(shè)備

1.1 主要設(shè)備

ICS-5000+離子色譜—安培脈沖檢測(cè)器，賽默飛世爾科技公司；Agilent Technologies 1290 Infinity-1260 Infinity ELSD 液相色譜—蒸發(fā)光散射檢測(cè)器，安捷倫科技有限公司；SHZ-A 恒溫水浴振蕩器，上海浦東物理光學(xué)儀器廠。

1.2 主要材料

IonPac-PA1型色譜柱及配套保護(hù)柱，賽默飛世爾科技公司；Shode x NH2P-50 4E 氨基色譜柱，日本昭和株式會(huì)社；Thermo RP 固相凈化柱，賽默飛世爾科技公司；蔗糖酶、果聚糖酶，西格瑪奧德里奇公司；硼氫化鈉、乙酸，天津光復(fù)科技發(fā)展有限公司（根據(jù)GB 5009.255-2016 要求配制）；果糖、蔗糖、乳糖高純?cè)噭兌?9.5%以上），西格瑪奧德里奇公司；蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖高純?cè)噭?，日本昭和株式?huì)社。

2 標(biāo)準(zhǔn)溶液

為了方便對(duì)兩種儀器的檢測(cè)方法和檢測(cè)效果進(jìn)行比較，同時(shí)，要保證兩種儀器均在最佳測(cè)量效果范圍內(nèi)，將兩種儀器的標(biāo)準(zhǔn)曲線如下配制。

2.1 離子色譜標(biāo)準(zhǔn)工作液

果糖、蔗糖、乳糖均配制成濃度分別為0.4、0.8、1.6、2.4、4.0、8.0 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液（由于離子色譜法測(cè)定低聚果糖的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為果糖，所以無需另行配制標(biāo)準(zhǔn)品）。

2.2 液相色譜標(biāo)準(zhǔn)工作液

低聚果糖標(biāo)準(zhǔn)工作液：蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖均配制成濃度分別為 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/mL 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。（蔗果六糖在乳制品中含量微小，所以忽略不計(jì)。）

果糖、蔗糖、乳糖均配制成濃度分別為2.0、4.0、6.0、10.0 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

3 實(shí) 驗(yàn)

取適量的隨機(jī)品牌嬰兒配方乳粉、全脂乳粉、調(diào)制乳和風(fēng)味發(fā)酵乳參照GB 5009.255-2016 和GB 5009.8-2016進(jìn)行雙人四平行前處理，備用。

3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.1.1 離子色譜

為了方便比較，以下計(jì)算結(jié)果乳糖和蔗糖以“g/100 g”計(jì)，果糖和低聚果糖以“mg/100g”計(jì)，且均取平均值并保留一位小數(shù)。參照GB 5009.255-2016 中的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定4 個(gè)樣品中不同糖類的含量，結(jié)果如表1。

表1 離子色譜測(cè)定樣品含量

因?yàn)殡x子色譜靈敏度較高，所以在測(cè)定乳制品中低聚果糖時(shí)，取樣量通?？刂圃?～1.5 g。測(cè)定時(shí)，果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線峰值如表2 所示，圖1 為濃度0.4 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)樣品圖所示。

表2 離子色譜果糖標(biāo)準(zhǔn)曲線峰值

圖1 果糖標(biāo)準(zhǔn)品譜圖

在上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們可以看出，離子色譜法測(cè)定糖類時(shí)，果糖標(biāo)準(zhǔn)品的測(cè)定效果良好。結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，用離子色譜運(yùn)行25 min 進(jìn)行單一標(biāo)準(zhǔn)品的測(cè)定，時(shí)間是充足的。

3.1.2 液相色譜

將4 個(gè)樣品用液相色譜進(jìn)行相同項(xiàng)目測(cè)定，得出結(jié)果如表3所示。

表3 液相色譜測(cè)定樣品含量

結(jié)合表1 來看，表3 中有4 項(xiàng)未檢出數(shù)值，而嬰兒配方乳粉中低聚果糖檢測(cè)數(shù)值與表1 相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出誤差范圍；而乳糖和蔗糖的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與表1 保持平行，符合實(shí)驗(yàn)的誤差要求。

根據(jù)GB 5009.8-2016 中的限定，果糖的檢出限為0.2 g/100 g 即200 mg/100 g。根據(jù)表1 中的檢測(cè)結(jié)果，風(fēng)味發(fā)酵乳中果糖含量為10.2 mg/100 g，小于檢出限，所以液相色譜法并未檢出此種糖類。根據(jù)GB/T 23528-2009 中的實(shí)驗(yàn)要求和蒸發(fā)光散射檢測(cè)器的使用說明書進(jìn)行計(jì)算，得出本文中液相色譜法測(cè)定低聚果糖的檢出限為100 mg/100 g，再結(jié)合表1 可以看出，調(diào)制乳、風(fēng)味發(fā)酵乳、嬰兒配方乳粉中的低聚果糖含量均小于此方法的檢出限，所以液相色譜法未能檢出。

3.2 糖類物質(zhì)衰減測(cè)試

取乳糖、蔗糖、果糖的離子色譜標(biāo)準(zhǔn)工作液（0.8 mg/L），用離子色譜法進(jìn)行間隔測(cè)量（日常檢驗(yàn)工作中低聚果糖會(huì)被酶解為果糖進(jìn)行測(cè)定，所以蔗果三、四、五糖不必做此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)），間隔時(shí)間與測(cè)定量如表4所示。

表4 間隔實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

結(jié)合表4 數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)室常見糖類在濃度較低時(shí)不穩(wěn)定，含量會(huì)隨時(shí)間增加大體成二元一次函數(shù)衰減。根據(jù)GB 5009.255-2016 中色譜條件，每單個(gè)樣品或標(biāo)樣運(yùn)行時(shí)間為50 min。

參考GB 5009.255-2016 中的梯度洗脫條件，變更梯度洗脫條件后進(jìn)行同一樣品多次測(cè)量（嬰兒配方乳粉測(cè)定低聚果糖，風(fēng)味發(fā)酵乳測(cè)定果糖），變更后洗脫條件如表5、得出數(shù)據(jù)如表6所示。

表5 變更后梯度洗脫條件

表6 變更條件同一樣品測(cè)量數(shù)據(jù)

結(jié)合表5、表6 可知，將單次進(jìn)樣運(yùn)行時(shí)間縮短至34 min 后，測(cè)量結(jié)果符合GB 5009.255-2016 的精密度要求。為了使實(shí)際操作更加省時(shí)，并且盡量避免因時(shí)間過長(zhǎng)而引起的待測(cè)目標(biāo)物衰減，嘗試變更色譜條件后進(jìn)行測(cè)量。嬰兒配方乳粉第三次測(cè)量色譜圖如圖2所示。

圖2 變更條件嬰兒配方乳粉色譜圖

4 實(shí)用性比較

4.1 離子色譜法

結(jié)合實(shí)驗(yàn)室日常工作經(jīng)驗(yàn)，若參照GB 5009.8-2016中的檢驗(yàn)方法，通常乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖的保留時(shí)間均在15 min以內(nèi)[2-3]。

4.2 液相色譜法

結(jié)合實(shí)驗(yàn)室日常工作，若參照GB 5009.8-2016 和GB/T 23528-2009 進(jìn)行糖類測(cè)定時(shí)，并且均采用液相色譜法，通常乳糖、蔗糖、果糖的保留時(shí)間均在15 min以內(nèi)，測(cè)定低聚果糖時(shí)（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖計(jì)）的保留時(shí)間通常為蔗果三糖20 min 以內(nèi)、蔗果四糖25 min以內(nèi)、蔗果五糖30 min以內(nèi)。

4.3 比較

液相色譜測(cè)定低聚果糖（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖計(jì)）時(shí)單次運(yùn)行時(shí)間最低可以壓縮至40 min，而測(cè)定乳糖、蔗糖、果糖時(shí)則最低可以壓縮至20 min左右；若采用離子色譜法測(cè)定乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖時(shí)可以壓縮至34 min 左右。結(jié)合表1 和表3 可以看出，液相色譜雖然在一些物質(zhì)的檢測(cè)中周期短、檢測(cè)效果良好，但是在測(cè)定糖含量較低的樣品時(shí)效果不佳；離子色譜雖然檢出限較低、檢測(cè)效果良好，但是僅標(biāo)準(zhǔn)品的單次運(yùn)行時(shí)間就已經(jīng)需要34 min，如果測(cè)定成分復(fù)雜的樣品時(shí)，因?yàn)樾枰獙?duì)每一針進(jìn)行充分清洗，所以所需時(shí)間可能會(huì)更多。

5 分析與討論

由于糖的種類繁多，本文僅選用實(shí)驗(yàn)室常見的乳糖、蔗糖、果糖和低聚果糖作為主要參考依據(jù)，并進(jìn)行分析研究。

在使用液相色譜串聯(lián)蒸發(fā)光散射檢測(cè)器測(cè)定糖類時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)樣品中含量高的糖很容易準(zhǔn)確、快速的測(cè)定，而含量低的糖很容易出現(xiàn)誤差較大甚至未檢出的情況；離子色譜測(cè)定糖類時(shí)雖然靈敏度相對(duì)較高、檢測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確，但是由于單次運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)，容易造成等待時(shí)間過長(zhǎng)待測(cè)液中目標(biāo)物質(zhì)發(fā)生變化。根據(jù)GB 5009.255-2016 中的梯度洗脫條件，單次運(yùn)行則需要50 min，大大降低了實(shí)驗(yàn)中每批次樣品的測(cè)定數(shù)量，同時(shí)，糖類在低濃度下不穩(wěn)定，容易分解、變性，往往在運(yùn)行24 h 后，該批次順序相對(duì)靠后的樣品還未進(jìn)行測(cè)定，這就增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不穩(wěn)定性。

6 結(jié) 論

由于糖類物質(zhì)在低濃度下不穩(wěn)定，而離子色譜運(yùn)行成本較高，所以建議在研究、單批次樣品數(shù)較少、精確度要求較高等情況下使用離子色譜作為檢測(cè)儀器；液相色譜作為被廣泛使用的大型儀器，運(yùn)行成本較低，但是檢出限相對(duì)較高，所以建議在單批次樣品數(shù)量較多、經(jīng)費(fèi)有限、被測(cè)物糖類含量較高等情況下使用液相色譜作為檢測(cè)儀器。本文雖然初步驗(yàn)證了離子色譜法測(cè)定低聚果糖縮短時(shí)間的可行性，但是現(xiàn)有的技術(shù)還無法使低濃度糖類保持穩(wěn)定的狀態(tài)，解決這一難題將會(huì)對(duì)保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和完善檢測(cè)技術(shù)起到至關(guān)重要的作用。