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        海藻酮糖測(cè)定方法的探討

        2016-12-19 06:02:42黃忠華
        廣西糖業(yè) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:分析方法

        黃忠華,梁 智

        (廣西輕工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院,廣西 南寧 530031)

        海藻酮糖測(cè)定方法的探討

        黃忠華,梁 智

        (廣西輕工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院,廣西 南寧 530031)

        文章采用高壓液相色譜法(HPLC)測(cè)定海藻酮糖的含量,通過分析比對(duì)兩個(gè)廠家的液相色譜系統(tǒng)和四種不同廠家和類型的液相色譜柱測(cè)定結(jié)果的差異,最終確定用Waters公司氨基型碳水化合物分析專用柱來測(cè)定溶液中海藻酮糖的含量,流動(dòng)相為乙腈:水=(4∶1),示差折光檢測(cè)器。

        海藻酮糖;液相色譜

        蔗糖、異麥芽酮糖和海藻酮糖是同分異構(gòu)體,根據(jù)查到的國(guó)內(nèi)外所有文獻(xiàn)[1-10]的報(bào)道,蔗糖在蔗糖異構(gòu)酶的催化作用下,會(huì)專一的生成異麥芽酮糖和海藻酮糖,不同微生物來源的酶,生成異麥芽酮糖和海藻酮糖的比例不一樣,這也符合酶的專一性的特征,此外還有因蔗糖水解產(chǎn)生的果糖、葡萄糖等其他微量組分。海藻酮糖和異麥芽酮糖作為蔗糖的同分異構(gòu)體,結(jié)構(gòu)上的細(xì)微差異使得兩者性質(zhì)和用途既相似又有所區(qū)別,如甜度,前者為蔗糖的52%,后者為蔗糖的70%;溶解度,25℃時(shí),異麥芽酮糖的溶解度為25%左右,而海藻酮糖的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此,因此至今未有晶體產(chǎn)品問世。正因?yàn)楹T逋浅司邆洚慃溠客欠侵慢x齒性、不引起血糖升高等一樣的性質(zhì)外,還具有溶解度高,吸濕性好等優(yōu)勢(shì),更利于在高糖度的食品、保健品和化妝品中發(fā)揮作用。目前,蔗糖、異麥芽酮糖都有標(biāo)準(zhǔn)品和檢測(cè)方法,但是海藻酮糖沒有標(biāo)準(zhǔn)品,本課題組通過電話咨詢?nèi)鏢igma公司等標(biāo)準(zhǔn)品供應(yīng)商,也委托專業(yè)的試劑藥品經(jīng)銷商采購(gòu),經(jīng)多方努力依然無法得到海藻酮糖標(biāo)準(zhǔn)品或者含量很高的對(duì)照品,因此,本文就是針對(duì)海藻酮糖的測(cè)定方法進(jìn)行研究與探索。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 材料

        異麥芽酮糖母液:廣西科學(xué)院生物所。

        異麥芽酮糖:廣西維科特生物技術(shù)有限公司。果糖、葡萄糖、蔗糖、異麥芽酮糖、乙腈(分析純):市售。

        1.2 主要儀器設(shè)備

        液相色譜系統(tǒng):美國(guó)安捷倫1100,GPC色譜分析工作站,配示差檢測(cè)器,大連依利特S1201自動(dòng)進(jìn)樣器;美國(guó)Waters液相色譜系統(tǒng),威瑪龍色譜分析工作站,配示差檢測(cè)器,515泵,大連依利特S3101自動(dòng)進(jìn)樣器;色譜柱:Waters公司氨基型碳水化合物分析專用柱、大連依利特氨基柱、伯樂Ca2+型糖分析柱、廣州菲羅門Ca2+型糖分析柱。

        1.3 異麥芽酮糖母液的預(yù)處理

        異麥芽酮糖母液一般錘度為50°Bx左右,先用高純水稀釋至30°Bx左右,添加2.0%~3.0%活性炭,在60~70℃條件下保溫?cái)嚢?0~60分鐘,過濾,取濾液過陰陽(yáng)離子混合交換樹脂,使電導(dǎo)率將至10ms/cm以下,備用。

        1.4 樣品溶液的配置

        樣品溶液的配置:液相色譜測(cè)定前,將預(yù)處理后的異麥芽酮糖母液、蔗糖、葡萄糖、果糖、異麥芽酮糖用高純水稀釋至1°Bx(即1.0%)左右,經(jīng)0.22um水系微孔濾膜過濾。

        1.5 色譜條件及分析方法

        方法一:色譜柱:伯樂Ca2+型糖分析柱、廣州菲羅門Ca2+型糖分析柱,流動(dòng)相:高純水,柱溫80~85℃,進(jìn)樣濃度1.0%,進(jìn)樣量20ul,流速:1.0ml/min。

        方法二:Waters公司氨基型碳水化合物分析專用柱、大連依利特氨基柱,流動(dòng)相:乙腈:水=4:1,柱溫30℃,進(jìn)樣濃度1.0%,進(jìn)樣量20ul,流速:1.0ml/min。

        具體見表1。

        表1 兩種不同液相色譜檢測(cè)方法操作參數(shù)比較

        1.6 結(jié)果分析與討論

        本項(xiàng)目開展之前,我院承擔(dān)了“果葡糖漿分離”、“甘露醇和山梨醇的分離”、“木糖和L-阿拉伯糖的分離”等多個(gè)科研項(xiàng)目的研究,均采用方法一(色譜柱:Ca2+型糖分析柱;洗脫劑:高純水;柱溫:80~85℃;流速:0.6mL/min;示差檢測(cè)器:40℃;進(jìn)樣濃度:約1%;進(jìn)樣量:20ul)對(duì)物料進(jìn)行液相色譜分析檢測(cè),均獲得成功,分離效果非常好,在此基礎(chǔ)上,本項(xiàng)目的前期研究階段(模擬移動(dòng)床連續(xù)分離之前的實(shí)驗(yàn))一直沿用方法一,采用面積歸一化法,對(duì)異麥芽酮糖母液進(jìn)行分析測(cè)試,液相分析圖譜如下。

        圖1 果糖和葡萄糖液相圖譜

        圖2 木糖和L-阿拉伯糖液相圖譜

        圖3 甘露醇和山梨醇液相圖譜

        圖4 異麥芽酮糖母液液相色譜圖

        由以上液相色譜分析圖可見,異麥芽酮糖和海藻酮糖在Ca2+型糖分析柱上的出峰時(shí)間很接近,前者為9.915分鐘,后者為11.173分鐘,兩者只相差1.258分鐘,而且蔗糖、葡萄糖的出峰時(shí)間也為9分鐘附近,有時(shí)候出現(xiàn)了多峰重疊的現(xiàn)象,說明兩者在Ca2+型糖分析柱上雖然可以分離,但是難以達(dá)到像果糖—葡萄糖(圖1),木糖—L-阿拉伯糖(圖2),甘露醇—山梨醇(圖3)那樣完美分離,由此可以預(yù)見,本項(xiàng)目的分離難度系數(shù)很大。

        中試實(shí)驗(yàn)開展之后,一些科研人員認(rèn)為采用方法一對(duì)海藻酮糖進(jìn)行檢測(cè),出現(xiàn)有些峰重疊的現(xiàn)象,會(huì)影響測(cè)試結(jié)果,根據(jù)文獻(xiàn)[4],環(huán)民霞,林璐等在《淀粉與淀粉糖》2007年第4期發(fā)表的文章《利用Erwinia rhapontici NX-4菌株高效制備新型甜味劑異麥芽酮糖》所述,采用氨基型分析柱,乙腈:水=80:20為洗脫劑,流速0.8Ml/min,示差檢測(cè)器40℃,進(jìn)樣量20ul,檢測(cè)結(jié)果如下。

        圖5 文獻(xiàn)報(bào)道海藻酮糖液相色譜測(cè)試圖

        同時(shí)參照異麥芽酮糖企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QB 1581-1992)和相關(guān)文獻(xiàn)資料[1-10],在中試試驗(yàn)階段采用方法二對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析,兩種分析方法及液相色譜分析結(jié)果如下。

        圖6 采用方法一用廣州菲羅門Ca2+型糖柱對(duì)異麥芽酮糖母液測(cè)試液相色譜圖

        圖7 采用方法一用伯樂Ca2+型糖柱對(duì)異麥芽酮糖母液測(cè)試液相色譜圖

        圖8 采用方法二用大連依利特氨基型氨基柱對(duì)異麥芽酮糖母液測(cè)試液相色譜圖

        圖9 采用方法二用Waters氨基型碳水化合物分析柱對(duì)異麥芽酮糖母液測(cè)試液相色譜圖

        表2 方法一液相結(jié)果

        表3 方法二液相結(jié)果

        由以上圖表可見,異麥芽酮糖和海藻酮糖在方法一(即Ca2+型糖分析柱)上的出峰時(shí)間很接近,而方法二(即氨基型氨基柱)上,甘油、果糖、葡萄糖、蔗糖等其他組分在20分鐘前就已經(jīng)出峰,而異麥芽酮糖的出峰時(shí)間為23.45分鐘,海藻酮糖的出峰時(shí)間為26.15分鐘,兩者相差2.7分鐘,可見,方法二更適合用于檢測(cè)海藻酮糖的含量。同時(shí)發(fā)現(xiàn)美國(guó)伯樂和廣州菲羅門的Ca2+型糖分析柱的檢測(cè)結(jié)果沒有顯著差異,但是Waters公司的氨基型碳水化合物分析柱比大連依利特的NH2+型氨基柱的峰形、分離效果和重現(xiàn)性要好得多,因此采用方法二,Waters公司的氨基型碳水化合物分析柱,通過面積歸一化法對(duì)本項(xiàng)目中試分離實(shí)驗(yàn)及結(jié)果進(jìn)行海藻酮糖的定性和定量分析檢測(cè)。

        分別按乙腈含量80%、75%配置流動(dòng)相,以Waters公司的氨基型碳水化合物分析柱為色譜柱,按照方法二的檢測(cè)方法對(duì)異麥芽酮糖母液進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如下。

        圖10 采用方法二按80%乙腈測(cè)試異麥芽酮糖母液液相色譜圖

        圖11 采用方法二按75%乙腈測(cè)試異麥芽酮糖母液液相色譜圖

        由以上圖可見,采用乙腈含量80%的分離效果比75%的要好一點(diǎn),因此,本項(xiàng)目的后期實(shí)驗(yàn)均采用乙腈含量80%(即乙腈:水=4:1),Waters公司的氨基型碳水化合物分析柱為色譜柱,按照方法二的檢測(cè)方法對(duì)異麥芽酮糖溶液進(jìn)行檢測(cè)。

        [1] QB 1581-1992食品添加劑-異麥芽酮糖,中華人民共和國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[J],1993年4月.

        [2] 林璐,李莎等.生物催化生產(chǎn)異麥芽酮糖的研究進(jìn)展,食品與發(fā)酵工業(yè)[J],2007年第6期,91-94.

        [3] 薛蓓,梁甲元.海藻酮糖的研究進(jìn)展,食品與發(fā)酵工業(yè)[J],2012第11期,127-130.

        [4] 環(huán)民霞,林璐等.利用Erwinia rhapontici NX-4菌株高效制備新型甜味劑異麥芽酮糖,淀粉與淀粉糖[J],2007年第4期,22-24.

        [5] 唐文竹,陳放等.蔗糖異構(gòu)酶催化生產(chǎn)異麥芽酮糖研究進(jìn)展,微生物學(xué)通報(bào)[J],2012年第9期1314-1322.

        [6] 李莎,徐虹.微生物來源蔗糖異構(gòu)酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用,化工進(jìn)展[J],2011年第6期,1326-1331.

        [7] 甘賓賓,蔣世瓊.高效液相色譜法測(cè)定帕拉金糖,廣西化工[J],2001年第3期,40-41.

        [8] 沃爾夫?qū)ね吆盏?含海藻酮糖的組合物,其制備及其用途,PCT中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01080023895.0.

        [9] 韋宇拓,梁甲元等.一種純化海藻酮糖的方法,中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310428359.1.

        [10]李丕武,王瑞明等.從異麥芽酮糖母液分離異麥芽糖和海藻酮糖的方法,中國(guó)申請(qǐng)?zhí)枺?01410284332.7.

        TS249.9

        B

        2095-820X(2016)01-07

        2016-01-06

        2013年廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,制糖業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范重大專項(xiàng),合同編號(hào):桂科重:1348002-6,計(jì)劃類別:重大專項(xiàng)。

        黃忠華(1982-),男,廣西田陽(yáng)人,大學(xué)本科,工程師,從事糖類及其深加工與應(yīng)用的研究,Email:18777162820@126.com。

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