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        固體飲料中唾液酸含量的檢測方法

        2022-08-04 04:17:00李翔宇徐柳柳舒敏李慕梓李博玲汪志明
        食品工業(yè) 2022年7期
        關(guān)鍵詞:茚三酮間苯二酚茶粉

        李翔宇 ,徐柳柳 ,舒敏 ,李慕梓 ,李博玲 ,汪志明 *

        1. 嘉必優(yōu)生物技術(shù)(武漢)股份有限公司(武漢 430073);2. 湖北省營養(yǎng)化學(xué)品生物合成工程技術(shù)研究中心(武漢 430223);3. 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究所(合肥 230031);4. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(合肥 230026)

        唾液酸(sialic acid,SA)是一族神經(jīng)氨酸的氮或氧基取代的衍生物總稱,其衍生生物均為帶負電的九碳糖神經(jīng)氨酸[1]。SA廣泛存在于哺乳動物組織中,是糖蛋白、低聚糖和糖脂的重要組成部分[2],參與細胞識別、生存、繁衍等作用[3]。脊椎動物和高等無脊椎動物體內(nèi)也含有豐富的SA[4-5],如羊肉、牛肉[6]。母乳中唾液酸的含量遠高于牛乳[7-8]。關(guān)于SA的功效成為各大領(lǐng)域研究熱點。在疾病治療方面,有研究表明,SA具有抗腫瘤[9]、抗病毒[10]等功效。對于健康人群,有研究表明,SA與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有相關(guān)性[11-12]。故孕婦及嬰幼兒對SA的攝入量越來越受到關(guān)注。

        近年來,固體飲料因其方便攜帶、品種豐富、易于保存等特點,受到越來越多消費者追捧。固體飲料通常分為蛋白型固體飲料和普通型固體飲料[13-14]。隨著人們對食品健康與營養(yǎng)越來越關(guān)注,固體飲料也朝著營養(yǎng)化、功能化方向發(fā)展,富含功能因子的固體飲料市場需求越來越大。外源性SA的供給,可提高動物大腦中神經(jīng)節(jié)苷酯的濃度,增進學(xué)習(xí)能力[15-16]。因此向固體飲料中添加SA,可以滿足繁忙的消費者同時追求口感價值和營養(yǎng)價值。許多固體飲料生產(chǎn)商將其中SA含量標示出來,以此作為產(chǎn)品亮點。因此,開發(fā)一種可靠、簡單易行的固體飲料中SA檢測的標準化方法可使固體飲料中的SA檢測規(guī)范化、科學(xué)化和系統(tǒng)化,為相關(guān)企業(yè)的研發(fā)及生產(chǎn)提供參考價值。

        試驗分別利用液相色譜法(參照GB/T 30636—2014《燕窩及其制品中唾液酸的測定 液相色譜法》)、茚三酮顯色法、間苯二酚比色法、高效液相-紫外檢測法及高效液相-熒光檢測法檢測固體飲料中SA含量,通過優(yōu)化反應(yīng)條件,建立一種簡單易行、準確度高,不受體系中雜質(zhì)干擾,可用于固體飲料中唾液酸含量檢測方法,為相關(guān)研究提供理論支持及技術(shù)參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料與儀器

        N-乙酰神經(jīng)氨酸標準品、DMB試劑、茚三酮、間苯二酚(阿拉丁);某品牌茶粉;乙腈、甲醇、磷酸、乙酸(色譜純);低亞硫酸鈉、2-巰基乙醇、硫酸銅、濃鹽酸、濃硫酸、乙酸丁酯、正丁醇、硫酸銅(分析純);超純水。

        UltiMate3000高效液相色譜儀,配熒光檢測器(美國Thermo公司);高效液相Agilent1260色譜儀(配紫外檢測器,美國Agilent公司);Zorbax SB-Aq色譜柱(4.6 mm×50 mm,美國Agilent公司);色譜柱Aminex HPX-87H(300 mm×7.8 mm,美國伯樂公司);ZOBAX 300色譜柱SCX陽離子交換柱(4.6 mm×250 mm,美國Agilent公司);3-18K高速冷凍干燥離心機(德國Sigma公司);HH-2智能數(shù)顯恒溫水浴鍋(鞏義市予華儀器有限責任公司);XS105分析天平(瑞士Mettler Toledo公司)。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 標準溶液配制

        精確稱取100 mg唾液酸標準品于100 mL容量瓶中,超純水溶解并定容。將標準儲備液按不同濃度梯度稀釋成系列工作曲線,超純水作試劑空白。同樣品處理方法處理。

        1.2.2 液相色譜法

        1.2.2.1 色譜條件

        流動相,乙腈-0.1%磷酸水溶液(90∶10,體積比);進樣量20 μL;流速1 mL/min;柱溫30±1 ℃;檢測波長205 nm。

        1.2.2.2 樣品測定

        定量稱取茶粉(精確至0.000 1 g)于100 mL容量瓶中,加水至刻度處(使用溫水進行溶解,需保證樣品完全溶解)。按SA添加量將濃度稀釋至標曲范圍內(nèi),準確量取10 mL于透析袋中,在流水下透析24 h,透析后,將其放浸泡于聚乙二醇溶液中,使水分滲出。將試液轉(zhuǎn)移至25 mL比色管中,并用少量水沖洗透析袋,合并試液。向其中加入乙酸,使其濃度為50%。將其置于100 ℃水浴鍋中,水浴10 min,取出比色管,冷卻至室溫。將水解液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,用流動相定容,過膜,上機。

        1.2.3 茚三酮顯色法

        1.2.3.1 試劑配制

        茚三酮顯色劑:2.5 g茚三酮溶于60 mL冰乙酸及40 mL濃鹽酸中。

        1.2.3.2 樣品測定

        定量稱取茶粉(精確至0.000 1 g)于100 mL容量瓶中,加水至刻度處(使用溫水進行溶解,需保證樣品完全溶解)。按SA添加量將濃度稀釋至標曲范圍內(nèi),取2 mL溶液于比色管中,向其中加入2 mL茚三酮顯色劑及2 mL冰乙酸,于100 ℃水浴鍋中水浴10 min。

        1.2.4 間苯二酚顯色法測定茶粉中唾液酸含量

        1.2.4.1 試劑配制

        向50 mL容量瓶中依次加入250 μL 0.1 mol/L硫酸銅溶液、2.5 mL 4%間苯二酚和40 mL濃鹽酸,用超純水定容。搖勻避光備用。

        萃取劑:乙酸丁酯和正丁醇按17∶3體積比配比。

        1.2.4.2 樣品測定

        定量稱取茶粉(精確至0.000 1 g)于100 mL容量瓶中,加水至刻度處(使用溫水進行溶解,需保證樣品完全溶解)。按SA添加量將濃度稀釋至標曲范圍內(nèi),定量取溶液于10 mL玻璃比色管中,向其中加入等量顯色劑。沸水浴1 h,于冰水中冷卻10 min。加入等量萃取劑,渦旋30 s后靜置10 min,待分層后取上層于585 nm波長處測吸光度。

        1.2.5 HPLC-UV測茶粉中唾液酸含量

        1.2.5.1 色譜條件

        流動相為5 mmol/L硫酸-水溶液;進樣量10 μL;流速0.6 mL/min,柱溫60±1 ℃;檢測波長210 nm。

        1.2.5.2 樣品測定

        定量稱取茶粉(精確至0.000 1 g)于100 mL容量瓶中,加水至刻度處(使用溫水進行溶解,需保證樣品完全溶解)。按SA添加量將濃度稀釋至標曲范圍內(nèi),0.22 μm微孔濾膜過濾,供液相分析。

        1.2.6 HPLC-FLD測茶粉中唾液酸含量

        1.2.6.1 色譜條件

        色譜條件:甲醇-0.05%乙酸水梯度洗脫,梯度條件表見表1,流動相A為0.05%乙酸水,流動相B為甲醇;進樣量10 μL;流速2 mL/min,柱溫30±1 ℃。

        表1 色譜分離梯度條件

        1.2.6.2 試劑配制

        DMB試劑:向5 mL容量瓶中加入7.9 mg DMB試劑、264 μL 2-巰基乙醇、15.7 mg低亞硫酸鈉及400 μL冰乙酸,最后加蒸餾水定容。

        1.2.6.3 樣品測定

        定量稱取茶粉(精確至0.000 1 g)于100 mL容量瓶中,加水至刻度處(使用溫水進行溶解,需保證樣品完全溶解)。按SA添加量將濃度稀釋至標曲范圍內(nèi),經(jīng)離心處理后,取200 μL離心后的上清水解產(chǎn)物和相同體積的DMB溶液混合,在80 ℃下加熱50 min。衍生后的樣品冰浴冷卻,加入400 μL水使之稀釋?;靹蚝蠼?jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾,供液相分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 試驗結(jié)果

        2.1.1 液相色譜法

        將標準儲備液配制成質(zhì)量濃度10,20,40,60,80和100 μg/mL的系列標準工作液,超純水作試劑空白。以含量為橫坐標,吸光度為縱坐標,得出回歸曲線y=13 204x+1 840.9(R2=0.999 8)。結(jié)果表明,在線性范圍10~100 μg/mL內(nèi),該方法具有良好線性關(guān)系。由圖1可知,目標峰在10 min左右,但樣品圖(圖2)在目標位置僅出現(xiàn)一點谷峰,峰面積遠低于周圍雜質(zhì)峰,由此計算出的SA含量低于理論值的10%。故此方法不適合測茶粉中的SA,推測原因:向茶粉中添加SA的工藝多為干法添加,故體系中多為SA單體,其經(jīng)透析、水解,造成大量損失。

        圖1 SA樣品液相圖

        圖2 茶粉液相圖

        2.1.2 茚三酮顯色法

        將標準儲備液配成質(zhì)量濃度5,10,20,50和100 μg/mL的系列標準工作液,用超純水作試劑空白。以含量為橫坐標,吸光度為縱坐標,得出回歸曲線y=0.008 1x+0.004 3(R2=1.000 0)。結(jié)果表明,在線性范圍5~100 μg/mL內(nèi),該方法具有良好線性關(guān)系。在酸性條件下,SA與茚三酮反應(yīng)生成淡黃色絡(luò)合物,顏色隨著濃度增加而加深。研究發(fā)現(xiàn),此方法測得的SA含量偏大,且結(jié)果波動較大。推測原因:茶粉體系中含有少量氨基酸,會與茚三酮發(fā)生反應(yīng),影響試驗結(jié)果,試驗過程中需嚴格控制稱樣量。若無空白樣做本底扣除,無法計算SA添加量。

        2.1.3 間苯二酚顯色法

        將標準儲備液配成質(zhì)量濃度10,20,40,80和120 μg/mL的系列標準工作液,超純水作試劑空白。以含量為橫坐標,吸光度為縱坐標,得出回歸曲線y=0.008 7x-0.010 6(R2=0.999 4)。結(jié)果表明,在線性范圍10~120 μg/mL內(nèi),該方法具有良好線性關(guān)系。由圖3可以看出,SA標品溶液與間苯二酚反應(yīng),生產(chǎn)藍色絡(luò)合物,且隨著濃度增加,顏色越深。而反應(yīng)后茶粉溶液呈現(xiàn)紅褐色,這可能是在酸性條件下茶粉中的酮糖與間苯二酚發(fā)生Seliwanoff反應(yīng),生成紅色復(fù)合物[17],進而對試驗造成嚴重干擾。故間苯二酚方法不適合成分復(fù)雜的茶粉中SA含量檢測。由此可知,間苯二酚顯色法不適合測定體系中含有酮糖的SA樣品。

        圖3 間苯二酚法測茶粉結(jié)果圖

        2.1.4 HPLC-UV結(jié)果分析

        將標準儲備液配成質(zhì)量濃度0.01,0.10,0.20,0.50和1.00 mg/mL的系列標準工作液,超純水作試劑空白。以含量為橫坐標,峰面積為縱坐標,得出回歸曲線y=174.732 7x+1.315 2(R2=0.999 9),且峰型完整。結(jié)果表明,在線性范圍0.01~1 mg/mL內(nèi),該方法具有良好線性關(guān)系。由圖4可以看出,茶粉中SA經(jīng)Aminex HPX-87H色譜柱分離后,在7.67 min處出峰,但目標峰存在拖尾、與鄰近峰難分等問題,給結(jié)果分析帶來很大干擾。原因可能是茶粉中含有的一些共軛基團在210 nm處也產(chǎn)生紫外吸收,使峰型出現(xiàn)拖尾,從而對檢測結(jié)果有干擾,故HPLC-UV方法不適宜用來測定茶粉中SA含量。

        圖4 茶粉HPLC-UV色譜圖

        2.1.5 HPLC-FLD結(jié)果分析

        將標準儲備液配成質(zhì)量濃度0.5,1.0,2.0,5.0和10.0 μg/mL的系列標準工作液,超純水作試劑空白。以含量為橫坐標,峰面積為縱坐標,得出回歸曲線y=30 383.436 7x+1 529.311(R2=0.999 9)。結(jié)果表明,在線性范圍0.5~10 μg/mL內(nèi),該方法具有良好線性關(guān)系。由圖5可看出,1.597 min為目標峰。茶粉中SA與DMB衍生液在酸性條件下生成具有熒光特性的衍生物,在Zorbax SB-Aq色譜柱分離后,經(jīng)337 nm激發(fā)光激發(fā)后、在448 nm處產(chǎn)生可識別、定量的熒光信號,峰型完整,與雜質(zhì)峰分離良好??捎行П苊庾贤鈾z測器出現(xiàn)的峰拖尾現(xiàn)象,這與熒光檢測器高選擇性、高靈敏度有關(guān)。

        圖5 茶粉HPLC-FLD色譜圖

        綜上,HPLC-FLD檢測法測定茶粉中SA含量具有良好的分離效果和較高的靈敏度。故后期可選定該方法測定固體飲料中SA含量測定。

        2.2 HPLC-FLD凈化條件優(yōu)化

        茶粉溶液中含有的蛋白質(zhì)、脂肪等大分子會對后期分析產(chǎn)生干擾,故需要對樣品溶液進行凈化。分別選用Amicon Ultra-1530超濾離心管在4 000 r/min離心10 min及普通離心管在15 000 r/min下離心10 min對樣品進行處理。

        比較圖6和圖7可以得出,樣品經(jīng)超濾離心管離心后,峰型更完整,與周圍雜質(zhì)峰分離更好。經(jīng)過離心管離心后的樣品色譜圖雜質(zhì)更多,雜質(zhì)峰干擾作用更大,且在目標峰旁邊總存在一個較小的峰,對分析造成干擾。這說明超濾離心管對茶粉溶液的除雜作用更好,故后續(xù)試驗選用超濾離心管凈化樣品。

        圖6 超濾后茶粉HPLC-FLD色譜圖

        圖7 離心后茶粉HPLC-FLD色譜圖

        2.3 檢出限

        以標準品色譜峰的信噪比等于3(S/N=3)對應(yīng)的濃度為方法的檢出限(SLOD),S/N=10對應(yīng)的質(zhì)量濃度為方法的定量限(SLOQ),最終確定樣品中SLOD為0.2 mg/L、SLOQ為0.6 mg/L。

        2.4 回收率和精密度

        由于茶粉基質(zhì)復(fù)雜,因此基質(zhì)效應(yīng)會影響檢測結(jié)果的準確性,采用基質(zhì)加標標準曲線定量可消除基質(zhì)效應(yīng)對儀器檢測結(jié)果的影響。分別添加100,150和200 μL的10 μg/mL標準溶液于3種250 μL基質(zhì)溶液中,補水至500 μL,進行樣品處理,每個樣平行6次,結(jié)果如表2所示。方法的平均加標率為101%,SRSD平均值為9.31%,表明該方法測茶粉中唾液酸含量有較好的適用性。

        表2 樣品加標回收率

        3 結(jié)論

        試驗選定的5種方法對SA標準品測定均有很好的線性關(guān)系,但液相色譜法由于反應(yīng)時間久、反應(yīng)過程長,造成SA單體大量損失,故不適用于含單體SA的固體飲料的含量檢測;茚三酮顯色法容易受茶粉中氨基酸等成分影響,在無空白樣品的情況下,無法計算SA添加量;間苯二酚法測茶粉中SA存在顯色異常的問題,HPLC-UV則存在色譜峰分離度不高,雜質(zhì)峰干擾等問題,故均不適合用于茶粉中SA含量檢測。HPLC-FLD能克服茶粉中糖類、蛋白等雜質(zhì)干擾等問題,具有重復(fù)性好、精密度高、回收率高、低檢出限、易操作等優(yōu)點,能準確地檢測茶粉中唾液酸的含量。市面上已涌現(xiàn)多種多樣的含SA產(chǎn)品,如益生菌固體飲料、果凍、美容口服液等,該方法均能滿足相關(guān)產(chǎn)品中SA含量的檢測要求,具有很好的應(yīng)用前景。

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