用高效离子交换色谱和脉冲安培检测器测定

用高效离子交换色谱和脉冲安培检测器测定果汁和糖果中糖醇

摘要：本文讨论了糖果和果汁中糖醇的分析,采用戴安公司的Carbopac MA1色谱柱，NaOH 为淋洗液梯度洗脱样品，用脉冲安培检测器分离糖醇。由于Carbopac MA1色谱柱是分离糖醇的推荐柱子，适合于糖的选择性差异较大的分离，允许淋洗液的浓度有较大的变化。CarboPac MA1柱分离糖醇具有高的灵敏度和选择性，用PAD检测所以不需要加入柱后衍生试剂。该方法适合糖醇的分析，具有很好的重复性及灵敏度。

关键词：糖醇；阴离子交换柱；脉冲安培检测器

糖醇有甜味而无热量，因此在糖果生产中用糖醇作甜味剂。食品中（特别是减肥食品中）常用山梨醇（蔗糖甜度的60％）和甘露醇代替蔗糖[1]，但因其有轻泻性和利尿性，在食品中它们的用量有一定限制。糖醇（也称醛醇）是醛糖的还原型。例如：D-葡萄糖可被还原成葡萄糖醇（山梨糖醇）[2]。

Carbopac MA1对糖醇有独特的选择性。作为高效高容量的阴离子交换柱，Carbopac MA1 可用高浓度的NaOH为淋洗液分离糖醇。与金属包覆的柱子不同，MA1柱可以在室温下用高浓度NaOH作为淋洗液，并用脉冲安培检测器检测得到最高的灵敏度；另外，用金属包覆的柱子时，大分子的糖先被淋洗，糖醇洗脱在后，而用MA1时，洗脱顺序取决于pKa值。高pKa的糖醇先被洗脱，依次为单糖和有低pKa的双糖等。

本文讨论了糖果和果汁中糖醇的分析。此外，Carbopac MA1柱也可用于体液、活组织和糖共轭物的还原糖（即β-裂解反应产物）的分离。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

梯度泵、脉冲安培检测器、色谱工作站

50％（w/w）低CO32-的NaOH溶液；

肌糖（纤维糖）、木糖醇、山梨糖醇、甘露醇、葡萄糖、果糖、蔗糖、己六醇、树脂醛糖甘露糖、木糖和半乳糖。

1.2色谱条件

分离柱：Carbopac MA1（4×250mm）；压力：800-1100psi

进样体积：10μL

淋洗液：A: 去离子水

B: 1.0M NaOH

流速：0.4mL/min；检测：脉冲安培，金工作电极；

1.3试剂和标准的配制

淋洗液B：1M NaOH，52mL NaOH（50％w/w）稀释至1.0L

1.4样品的配制

“无糖”硬糖：称3.4g于10mL水中，用水稀释1:1000。

苹果汁：稀释苹果汁1:1000。

口香糖：取一小片（约2.7g）口香糖放入10mL水中，超声溶解10min，过On-Guard A 预处理柱以除去阴离子，再通过0.45μm滤膜除去颗粒物。用水稀释1000倍，备用。

2 结果与讨论

Carbopac MA1允许用NaOH淋洗液的浓度范围是0-1M。该点非常重要，因糖醇的pKa 高，而且各不相同。在MA1柱上分离时，淋洗液的pH值接近糖醇的pKa值。改变淋洗液NaOH的浓度可改变淋洗液的pH值，从而改变化合物的有效电荷和洗脱顺序，达到好的分离结果。图1A和图1B是一些糖醇的淋洗液浓度和容量因子的关系。从图可找出糖醇分离的最佳浓度。

图1A 一些糖醇的Logk’与Log［NaOH］之间的关系

图1B 一些糖类的Logk’与Log［NaOH］之间的关系

图2为“无糖”硬糖的色谱图。这种糖是作为减肥食品卖的。它的电化学活性水溶组分主要是山梨醇和甘露醇。3.4g的糖果中含的山梨醇和甘露醇分别是2.7g和50.5mg。

图2“无糖”硬糖中山梨醇和甘露醇的色谱图

图3为稀释苹果汁的色谱图，在所有果汁中都有葡萄糖、果糖和蔗糖。而山梨糖醇只在苹果、梨、杏和另一些水果中找到[4]。8-ounce（237-mL）的果汁中含有1.86g山梨醇、8.22g 葡萄糖、18.8g果糖和7.76g蔗糖。

图3稀释苹果汁中山梨醇的色谱图

图4为口香糖的色谱图。4个峰分别为丙三醇、山梨糖醇、甘露醇和氢化葡萄糖。2.7g 口香糖中含有218mg丙三醇、1140mg山梨醇、280mg甘露醇。氢化葡萄糖没有定量测定。

图4口香糖中丙三醇、山梨醇和甘露醇的色谱图

PAD检测器通常都能检测到较低的浓度。PAD检测器在电极上施加电压使糖氧化，从而可以得到较低的检测限并提高选择性，消除基体干扰。PAD检测器重复施加三电位电压，具体设置见TN21[3]。

为了能够使工作电极发生氧化反应，淋洗的pH应大于12。戴安公司生产的CarboPac 系列的柱子都是聚合物基的柱子，可以在pH 0-14稳定。关于PAD检测糖的进一步的信息请参考TN20[5]。

3 结论

CarboPac MA1柱是分离糖醇的推荐柱子，适合于糖的选择性差异较大的分离，允许淋洗液的浓度有较大的变化。CarboPac MA1柱分离糖醇具有高的灵敏度和选择性，用PAD检测所以不需要加入柱后衍生试剂。柱子可以在室温下使用从而方便操作并延长柱子的使用寿命。与其他CarboPac柱相比，具有更好的重复性。

参考文献

1. Shaw PE. CRC Handbook of Sugar Separations in Food by HPLC; CRC Press, Boca Raton, Florida, 1988.

2. Solomons TWG. Organic Chemistry, 2nd ed., John Wiley & Sons, New York, 1980.

3. Dionex Technical Note 21: “Optimal Settings for Pulsed Amperometric Detec tion of Carbohydrates using the

Dionex Pulsed Electrochemical Detector (PED-2) and the Pulsed Amperometric Detector (PAD-2)”.

4. Coppola ED. Food Technology, 1984, 38(4), 88-91.

5. Dionex Technical Note 20: “Analysis of Carbohydrates by Anion Exchange C hromatography with Pulsed Amperometric Detection”.