糖类分离检测.doc

可溶性低聚糖检测方法的研究进展随着人们健康意识的日益增强，过多地摄入蔗糖有可能会导致肥胖、龋齿、糖尿病等疾病的发生已成共识，许多发达国家与发展中国家在他们的“国民健康指南”中，无一例外地都劝告国民限制对蔗糖的摄入，因此对于糖的准确定量也极为迫切。目前常规的测糖的方法如菲林法、二硝基水杨酸法等化学分析方法只能测定总可溶性糖和还原糖，不能测定各种糖的含量，而后又逐渐发展了色谱法、旋光法等能够将多种糖逐一分离，准确地进行定性定量分析，因此在糖类物质的分析中占有非常重要的地位。本文主要对这些常规方法及现金检测技术进行简要的概述。1.样品前处理1.1 脂肪的提取样品中脂肪含量过高会影响糖的提取，可以按以下步骤进行脱脂。将样品置于50ml离心管中，加入50ml石油醚，1800r/min离心15min，抽吸并弃去石油醚，但不要虹吸出固体物料，重复提取至脂肪完全除去。用氮气蒸发残留的石油醚，将样品转移至100ml容量瓶，用蒸馏水冲洗离心管，洗液并入容量瓶。1.2一般食品准确称取粉碎均匀的样品510g(精确至0.0001g)，置于100ml容量瓶中，加水约50ml，超声提取20min，慢慢加入50%三氯乙酸溶液5ml，用蒸馏水定容至刻度，混匀，静置30min，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液数毫升，滤液用0.45m微孔滤膜过滤，待上机。1.3 糖浆、蜂蜜类样品准确称取12g样品(精确至0.0001g)于50ml容量瓶，用蒸馏水溶解并定容至刻度，充分摇匀。1.4 乳制品含糖量10%以下乳制品(如牛奶、乳饮料、酸奶等)的称样量为5g(精确至0.0001g)；含糖量10%40%乳制品(如糖淡奶、淡炼乳、冰淇淋等)的称样量为2g(精确至0.0001g)；含糖量40%以上乳制品(奶粉、甜炼奶等)的称样量为1g(精确至0.0001g)。对于蛋白质含量较高的样品，需要去除蛋白。使用亚铁氰化钾和乙酸锌虽然可沉淀蛋白质，但是在色谱图中会出现相应沉淀剂所产生的色谱峰，这样对单糖、双糖的分离及整个色谱系统都会产生不良影响，改用三氯乙酸作为沉淀剂后，同样达到了沉淀蛋白质的目的，而且谱图也不会受到影响。因此，需要进行蛋白沉淀处理时最好选用三氯乙酸作为沉淀剂。1.5汽水等含有二氧化碳的饮料吸取50ml样品置于蒸发皿中，在水浴上除去二氧化碳后，移入100ml容量瓶中，并用水洗涤蒸发皿，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混匀后，滤液用0.45m微孔滤膜过滤，待上机。2. 糖类的检测方法2.1 传统检测方法测总含糖量的方法有硫酸 酚法、蒽酮比色法等，测定其中还原糖含量的有二硝基水杨酸法、斐林氏法或铁氰化钾法等。对于糖组分的测定方法如下：(1)先用3,5-二硝基水杨酸比色法或斐林氏法、铁氰化钾法等测定还原糖葡萄糖、果糖的总量 ；(2)用碘-硫代硫酸钠法测定葡萄糖的含量 ，再用总还原糖含量 与葡萄糖含量 差值确定其中果糖的含量 ；或者用异构酶将果糖转化成葡萄糖，再按照葡糖糖的检测方法进行检测,然后计算差值； (3)最后加入酸使蔗糖水解成葡萄糖和果糖。如下图所示：2.2糖类检测新技术2.2.1 旋光法葡萄糖D20=52.5、果糖D20=91.9、蔗糖D20=66.6的旋光度与浓度呈函数关系，同时具有加和性，用旋光仪进行测定。如称取蜂蜜50.0g，加水稀释至500mL ，取上述溶液100mL，再加入50 mL水，在20恒温条件下测定其旋光度(1)。同样取上述溶液100mL，加入50mL6mol/L HCl ，在室温下放置，待蔗糖全部水解后，测其旋光度（2） 。计算方法如下：1=52.5x+91.9y+66.6z 2=52.5(x+z)-91.9(y+z)式中：x,y,z分别为葡萄糖、果糖、蔗糖的浓度。2.22 毛细管电泳方法电泳指在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移，由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。毛细管电泳(CE)以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和(或)分配行为上的差异而实现分离，CE是经典电泳技术和现代微柱分离技术相结合的产物。单瑞峰首先将毛细管分别用0.1mol/LNaOH溶液和蒸馏水各洗涤5min, 然后, 用电泳介质0.1mol/LNaOH洗涤30min, 同时开启电化学检测器, 待整个系统稳定后, 即基线为水平直线, 电动进样一定时间, 在23kV的分离电压下进行电泳分离, 并记录电泳图。实验结果重现性良好，蔗糖、麦芽糖、葡萄糖和果糖峰高的相对标准偏差( RSD) 分别为2.15%, 4.31%, 1.22%和0.24%, 迁移时间的RSD为0.82%, 0.49%, 0.51%和0.62%；回收率达到100%。傅崇岗等人的研究也得到了类似的结果。毛细管电泳(CE)作为一种新兴的分离分析技术目前在食品分析中已引起广泛兴趣。CE的主要优点是分离效率高，分析速度快，仅需要价廉的石英毛细管，试剂、样品消耗也很小，因而运行成本低。2.2.3气相色谱采用气相色谱法测定果实中的糖类物质不仅能对各种可溶性糖分别进行准确的定性定量分析，而且具有灵敏、快速和操作简便等优点，是现在逐渐被采用的一种的测定方法。采用气相色谱法测定糖类,遇到的主要困难是糖类本身没有足够的挥发性,该物质结构中通常含有NH，OH，SH等极性基团，这些基团的内氢键作用增强了分子内部的吸引力，使得一般糖具有沸点高、挥发性低、难气化、热稳定性差等特点。采用GC测定糖类，必须将其转化为挥发性衍生物才能进行GC测定。目前的衍生化方法主要有酯化、紫外或荧光标记、三甲基硅醚等。其中醛糖在酯化之前先用醛糖在衍生化之前先用硼氢化钠还原成糖醇,除去硼酸盐后,用三氟乙酸酐的吡啶溶液或它的四氢呋喃溶液处理糖醇,可得糖的乙酸酯衍生物;如将上述的吡啶溶剂改为1一甲基咪唑,硼酸盐可不必除去,从而简化和加快了衍生化过程,此法制备的衍生物性质稳定,适合单糖的GC分析。常用的糖类紫外衍生化试剂有:2,4一二硝基苯,对甲氧基苯胺,2一氨基吡啶,6一氨基喹啉,苯甲酸,对氨基苯甲酸乙酯,3一甲基一1一苯基一2一吡唑啉酮(PMP),苯甲酰氯等,其中伯氨基衍生化试剂是目前最常用的,但生成物席夫碱不稳定,须经8h (90)的还原反应才可生成稳定的可用于分析的叔胺衍生物,且不能还原酮糖。三甲基硅醚化是目前最常用的衍生化方法，常用的有机试剂是无水吡啶、正己烷和二甲基亚砜等，硅烷化试剂有六甲基二硅胺烷(HMDS)、三甲基氯硅烷(TMCS)、双三甲基硅烷基乙酞胺(BSA)、三甲基硅烷(TMS)等,催化剂为三氟乙酸(TFA)、四丁胺化氟(TBAF) 等。如张峻松等人将样品提取液蒸干之后加入35mL无水吡啶溶液, 使其溶解残余物, 转移滤液和洗涤液至50mL容量瓶中,向 4ml气相色谱储液瓶中加入 0.8ml盐酸轻胺溶液，旋上盖子，放入烘箱内75反应lh。取出冷却至室温后，依次加六甲基二硅胺烷0.4ml，三甲氯硅烷0.2ml，75反应2h。冷却后取 0.5ml上清液至 2ml的气相色谱进样瓶中，用于GC分析。常用的色谱条件是：TR-5弹性石英色谱柱;起始柱温80 ，保持0min ，20/min升到180 保持0min ，5/min升到280保持10min; 进样口温度220，分流比7: 1，载气为N2 ，流速: 35mL/min; 检 测 器 温 度720， 流 量，空 气 流 量30mL/min ，尾 吹 气 流 量30mL/min;进样量1L。气相色谱法具有选择性好，灵敏度高等优点。但衍生操作步骤繁琐，耗时耗力，而且对衍生化合物的稳定性难以进行直观的评判，这些因素都会影响对糖类物质的准确测定。基于这些不足，现在测定单糖和二糖已较少采用气相色谱法。2.2.4 高效液相色谱(HPLC)高效液相色谱法测定可溶性糖含量时步骤相对简单，无需衍生化，对单糖和低聚糖的分析效果较好。糖分离公认较好的分离柱是Waters Sugar PAK氨基色谱柱，但是价格昂贵，普遍使用的是Waters NH2 氨基色谱柱(4.6250mm)，另外也有关于Waters Sugar PAK阳离子交换树脂色谱柱分离效果的研究。与Waters Sugar PAK糖柱相比，Water NH2氨基色谱柱有以下优越性：(1)对柱温要求不高，大多数实验室的柱温箱都能达到所要求的温度；(2)色谱柱的价格仅为Waters Sugar PAK氨基色谱柱的1/4；(3)氨基色谱柱使用了乙腈-水做流动相，可通过调节有机相与无机相的比例来实现对样品中6种单糖、双糖的同时分离。而Waters Sugar PAK采用的是水作流动相，不能同时分离这6种单糖、双糖。示差折光检测器(RID)对压力、温度及流速的变化很敏感，对于糖类样品进样量在404000g的范围内，进样量与峰面积的响应呈线性关系，但与峰高的响应则不呈这种关系。RID属中等灵敏度，其线性关系的最低敏感量为20g，因此在使用RID检测器时应掌握好样品的称样量，在测定时尽量控制温度变化在1以内。并使其流动相充分进入参比池，减少测定误差。近年来一种新型的通用型质量检测器 蒸发光散射检测器得到广泛应用，它是基于不挥发性样品颗粒对光的散射程度与其质量成正比而进行的检测，对没有紫外吸收荧光或电活性的物质以及产生末端紫外吸收的物质均能产生响应，因其稳定性好灵敏度高无溶剂峰干扰等优点，弥补了传统的 ( 示差折光检测器) 的不足。虽然也有用其他检测器检测糖的研究，但效果都不如以上两种。在分离糖的操作当中，流动相以乙腈和水相互配比来检测的较多，比例一般在70:30至85:15之间，并且研究发现水的比例越高，分离速度越快，但是会出现果糖和葡萄糖色谱峰的重叠，分离效果下降，反之，亦然；流动相的流速也一样影响分离效果，流速增大时可以缩短保留时间，但分离效果下降，流速过快还会加大色谱柱的柱呀，有损色谱柱的使用寿命，每种色谱柱都有配合柱效的最佳流速，可一次作为流速的参考值。一般的氨基柱流速都可在0.41.0mL/min变动。另外检测温度也会影响色谱的检测结果，研究发现提高检测温度，可以缩短保留时间，但是分离效果下降，降低温度有利于峰的分离度，实践中的检测温度在2540之间。除此之外，样品的提取方式，以及流动相的pH也会影响分离效果。一般用水或者中性的有机试剂进行提取。检测弱酸性物质时，可降低流动相的pH(加适量冰醋酸实现)，防止样品在检测过程中的离子化，检测碱性物质则可以增大流动相Ph(加入适量氨水)，防止离子化。在检测糖类物质的过程中发现，酸性环境不利于样品提取液的长时间放置，尤其对于蔗糖含量较高的样品，蔗糖的分解更为明显。黄菲等人用0.01mol/L 氢氧化钠和水是提取烟草中葡萄糖、果糖和蔗糖的常用萃取溶液，两者对3 种糖的提取效率相当。但烟草中含有多种酸，烟草样品的水提取液也呈偏酸性，其中的柠檬酸、酒石酸等酸性物质可催化蔗糖分解，当使用0.01 mol/L NaOH进行试样提取时，稀的氢氧化钠会中和样品提取溶液中的酸，使样品提取溶液呈碱性，可在较长的时间内有效的抑制蔗糖的分解，确保测试结果的真实性。在流动相中加1%的氨水也会提高分离效果，增强检测的准确度。在实际检测中，由于仪器和实验条件以及检测样品的不同，每次进行分离检测时最佳条件也会稍有差异。如刘玉峰用WatersNH2 氨基色谱柱，柱温40，示差折光检测器，乙腈/水(85:15)作为流动相，1.0ml/min流速，在20min内完成了食品中单、双糖的测定，效果比较理想。而董爱军等用色谱柱: Agilent Zorbax carbohydrate 柱( 46250mm) ；流动相为乙腈-水( 80:20,V/V