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毛细管电泳检测低热量食品中甜菊糖甙的含量



全 文 :食品研究与开发 2009 年 4 月第 30 卷第 4 期
将 AOAC 991.43 等同采用作为总的、可溶性和不溶性
膳食纤维测定的国家标准,并对测定过程提出了一些
建议[7]。 本试验改进后的酶-重量法不仅适用于发酵型
膳食纤维的测定,而且也可以用此方法测定一般的膳
食纤维样品,为制定我国膳食纤维标准测定方法提供
参考。 选用具塞刻度试管作为酶反应容器能够有效减
小测定过程中因转移样品带来的误差,定容方便,可以
作为广泛的膳食纤维源测定的酶反应容器。 对于酶解
前的预处理过程主要是针对样品容易漂浮的特点且
磁力搅拌没有作用的情况下,样品经过微波高火 1 min
后便于酶解反应完全,且采用微波的方法比其它方法
所需时间更短,如测定无漂浮特点的样品,可以省去煮
沸过程而直接进行酶解反应的过程。 另外, 过滤前加
入玻璃棉比加入硅藻土的助滤效果更好, 但酶-重量
法使用的硅藻土也能起到助滤的效果,具体测定可先
进行比较试验,针对不同的样品选择适合的助滤剂。
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收稿日期:2008-04-03
刘露露 1,顾正荣 2,饶琴 3
(1.常德芷兰实验学校,湖南 常德 415000;2.江南大学 化学与材料工程学院,江苏 无锡 214122;
3.常德市第四中学,湖南 常德 415000)
毛细管电泳检测低热量食品中
甜菊糖甙的含量
作者简介:刘露露(1983—),女(汉),硕士研究生,研究方向:分离检测技术。
DETERMINATION OF REBAUDIOSIDE AND STEVIOSIDE IN LOW CALORIC FOOD SAMPLES
BY CAPILLARY ZONE ELECTROPHORESIS
LIU Lu-lu1, GU Zheng-rong2, RAO Qin3
(1. Changde Zhilan Experiment School, Changde 415000, Hunan, China; 2. School of Chemical and Material
Engineering, Jiang nan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China; 3. The Number Four Middle School
of Changde, Changde 415000, Hunan, China)
Abstract: A capillary zone electrophoresis (CZE) separation was developed for simultaneous determination of
rebaudioside A and stevioside in low caloric food samples at the first time. The effects of modifiers,
摘 要:将高效毛细管电泳法成功地运用到低热量食品中斯替维苷(st)和莱鲍迪苷(RA)含量的检测。研究试验参数
对分离、检测的影响,得到优化的试验条件:在含有 23 %乙腈和 7 %甲醇的 50 mmol/L硼砂缓冲液(pH=10.10)中,RA
和 St在 15 min内得到良好的分离。RA和 St分别在 0.05 mg/mL~10.0 mg/mL和 0.06 mg/mL~10.0 mg/mL的范围内浓
度与电泳峰面积呈良好的线性关系,检测限分别为 0.01 mg/mL和 0.02 mg/mL。
关键词:毛细管电泳;斯替维苷;莱鲍迪苷;低热量食品
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检测分析
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食品研究与开发2009 年 4 月第 30 卷第 4 期
图 1 斯替维苷结构式
Fig.1 Structure of stevioside
甜菊糖甙,又名甜菊糖苷,简称甜菊糖,是从菊科
草本植物甜叶菊( stevia rebaudiana)的叶子中提取的含
8 种成分的双萜糖苷的混合物, 按照天然植物化学的
划分,属于四环二萜的糖苷类,其通式为(C5H8)4[1]。 在甜
菊糖已知的 8种糖甙中, 甜味品质最好的组分是相对
含量较高的莱鲍迪苷 A(RA) 。 而另一相对含量较高的
组分斯替维苷(St)(含量约为 RA的 2倍~4倍)有一定的
不良余味及后苦味道,严重影响着甜菊糖的味质 [2-3]。
因此建立一套快速高效准确的甜菊糖苷组分分离测定
方法对于甜菊品种改良和甜菊糖苷的生产与应用具
有重要的意义。 由于 St和 RA具有极为相近的分子结
构和极性,两者结构之间的差别仅在于多一个和少一
个葡萄糖基,具体结构式见图 1、图 2,因此难用常规手
段将其分离[4]。
现有的检测甜菊糖的方法主要有高效液相色
谱 [5-7],但分析时需要专用色谱柱,柱价昂贵,且色谱柱
易污染,成本高。 毛细管电泳法具有分离效率高、分析
速度快、试剂用量少和成本低等特点 [8],也已经运用于
甜菊叶和甜菊糖成品中甜菊糖的分离测定[9-10],但鲜见
文献报导利用毛细管电泳法同时检测出低热量食品
中 RA和 St的含量。本文克服缓冲液易结晶[10]、体系易
受温度影响 [11]等缺点,利用毛细管电泳技术建立一种
新的体系分离检测甜菊糖组分,并将其成功地运用到
低热量食品中甜菊糖主要组分的含量分离测定。
1 材料与方法
1.1 仪器和试剂
高效毛细管电泳系统(CAPEL 105,刘梅克斯公司,
俄罗斯),配有紫外检测器和正离子高压电源,石英毛
细 管 (有 效 长 度 50 cm, 内 径 50 μm,Polymicro
Technologies,USA);PHS-25 型酸度计:上海分析仪器
厂;电子天平:FA2004,上海精密科学仪器有限公司;
恒温水浴锅(WSZ-133-65):江苏南通县科学仪器厂;
硼砂、氢氧化钠 (分析纯 ):国药集团化学试剂有限公
司;乙腈、甲醇(色谱纯):江苏汉邦科技有限公司;甜
菊糖标准品(Osaka):Japan;天王甜菊糖(甜度为蔗糖
的 12.5 倍):陕西天王保健品研究所;甜菊普洱茶:云
南老苍茶业有限公司;试验用水均为去离子水。
1.2 标准溶液和样品溶液的制备
1.2.1 标准溶液的制备
将标准样品置于 105 ℃干燥烘箱中,烘 2 h,分别
准确称取 St 和 RA 标准品,用水溶解配制,使质量浓
度均为 10.00 mg/mL,室温保存。使用时,根据需要用水
稀释成不同浓度的标准液。
1.2.2 样品溶液的制备
1)天王甜菊糖样品溶液的制备:准确称取干燥后
的天王甜菊糖 2.500 0 g,加水溶解,转移至 25 mL 容量
瓶中,定容,即得天王甜菊糖样品溶液。2)甜菊普洱茶
样品溶液的制备: 准确称取干燥后的样品 5.000 0 g,
研磨后置于 50 mL 圆底烧瓶中, 加 15 mL 沸水软化
concentration and pH of running buffer, separation voltage and injection time were investigated. The best
separation of rebaudioside A and stevioside could be obtained using 50 mmol/L borate buffer (pH=10.10),
containing 23 % acetonitrile and 7 % methanol as modifiers. Under the optimum conditions, these two
analytes could be separated within 15 min. The calibration curves had good linearity in the range of 0.05 mg/mL-
10. 0 mg/mL for RA and 0.06 mg/mL-10.0 mg/mL for St, with the detection limits of 0.01 mg/mL for RA and
0.02 mg/mL for St.
Key words: capillary zone electrophoresis; Stevioside; Rebaudioside A; low caloric food
图 2 莱鲍迪苷结构式
Fig.2 Structure of Rebaudioside A
检测分析
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食品研究与开发 2009 年 4 月第 30 卷第 4 期
10 min,在 80 ℃水浴中回流提取 40 min,抽滤。 重复
3次,合并提取液,用水定容至 50 mL,取上清液 ,经
0.45 μm 滤膜过滤,即得甜菊糖样品溶液。
1.3 方法
运行缓冲液为 50 mmol/L 的硼砂缓冲液 (pH=
10.10),加入 23 %乙腈和 7 %甲醇作为有机添加剂,所
有溶液使用前均用 0.45 μm聚丙烯滤膜过滤, 分离温
度为 25 ℃,分离电压为 20 kV,检测波长为210 nm,在
30 mbar压力下进样,进样时间为 10 s。 试验前,依次用
水,1.0 mol/L NaOH,0.1 mol/L NaOH,水,运行缓冲液分
别冲洗毛细管 5、2、3、5、10 min,2 次进样间用运行缓
冲液在 20 kV电压下冲洗 200 s。
2 结果和讨论
2.1 缓冲液离子浓度的影响
试验缓冲液离子浓度对分离检测的影响。 离子
浓度越大 ,分离度越大 ,但分析时间延长 。 试验发
现, 离子浓度在 45 mmol/L~60 mol/L 之间,RA 和 St
都能达到基线分离。 综合分离度和分析时间考虑,
选用 50 mmol/L 硼砂作为最佳缓冲液。
2.2 缓冲液 pH值的影响
考察缓冲液体系 pH值在 9.00~10.50 间对分离检
测的影响。 pH的取值对体系的稳定有很大的影响,随
着 pH 值的增加,分离度增大,分析时间也相应延长。
当 pH 增加到 10.20 时,由于分析时间延长,造成峰拖
尾,分离度反而呈下降趋势,为了得到最佳的分离度,
本试验选择缓冲液 pH值为 10.10。
2.3 有机添加剂对分离检测的影响
乙腈单独做为有机添加剂加入时,随着乙腈的比
例增加, 分离度也明显得到改善。 当乙腈的比例超过
30 %时,两峰能得到较好的分离,但峰拖尾较严重,体
系易导致硼砂在缓冲液中结晶, 堵塞毛细管柱。 由于
甲醇和乙腈的极性较为相似,且硼砂在甲醇中的溶解
度较好,不易导致缓冲液结晶,甲醇还可起到降低电渗
流,进一步改善分离度的作用,故为了得到更稳定的体
系,试验尝试将有机添加剂的比例控制在 30 %,通过
改变乙腈和甲醇的比例来达到预期目的, 效果较好。
随着甲醇比例的增加,分析时间延长,分离度增大,但
甲醇比例超过 7 %时, 分离度又明显下降, 且噪音增
大。 故试验把有机添加剂总的比例控制在 30 %,其中
含乙腈 23%,甲醇 7 %。
2.4 分离电压和进样时间的选择
试验分离电压对被测组分迁移时间和分离度的
影响。 随着电压的增大,由于分析时间的减小,两峰宽
也随之变窄,故分离度降低不是很明显。 试验发现,分
离电压在 12 kV~20 kV 间 RA 和 St 都能达到良好分
离,由于在 20 kV时分析时间最短且能达到良好分离,
故选择 20 kV为分离电压。
分离电压为 20 kV,选择进样时间为 4、6、8、10、12、
15 s ,考察进样量的影响。随着进样量的增大,灵敏度增
大,当进样量超过 30 mbar,10 s 时,峰高增加不明显,
却引起峰展宽和峰拖尾等负面影响,故选择进样量为
30 mbar,10 s。 图 3 为最佳条件下两标准物质的电泳
图谱,两物质在 15 min内基线分离。
2.5 重复性、线性范围及检出限
在上述优化条件下,将质量浓度均 1.00 mg/mL 的
RA和 St 的混合标样连续进样 8次,重复性良好,峰高
相对偏差(RSD)分别为 1.5 %(RA)和 2.3 %(St),迁移时
间的 RSD分别为 2.8 %(RA)和 3.7 %(St)。
配制一系列不同浓度 RA 和 St 的混合标准溶液,
在优化条件下,测定了各组分的线性范围,得出各组
分的线性回归方程,并按 3倍信噪比计算检出限。结果
如表 1所示。
图 3 RA 和 St 的标准混合液电泳图
Fig.3 Electropherogram of standard solution containingRA and St
under optimum conditions 1.RA 2.St
被测物质
Compound
RA(莱鲍迪苷 A)
St (斯替维苷)
回归方程
Regression equations
y=78.121x-2.245
y=63.753x-0.433 6
相关系数 r
Correlation coeffcient r
0.997 8
0.999 9
线性范围/(mg/mL)
Linear range/(mg/mL)
0.05~10.0
0.06~10.0
检测限/(mg/mL)
Detection limit/(mg/mL)
0.01
0.02
注:y 为峰面积;x 为被测物质的质量浓度,(mg/mL)。
表 1 回归方程和检测限
Table1 The regression equations and detection limits
检测分析
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食品研究与开发2009 年 4 月第 30 卷第 4 期
图 5 甜菊普洱茶样品电泳图
Fig.5 The electrophoregram of Stevia Puer Tea sample 1.RA 2.St
图 4 天王甜菊糖样品电泳图
Fig.4 The electrophoregram of Tianwang sweetener
sample 1.RA 2.St
2.6 样品分析
2.6.1 天王甜菊糖样品的测定
采用上述方法对天王甜菊糖样品进行分析测定,
RA 和 St 得到了较好的分离,样品溶液的电泳图见图4。
按照工作曲线计算天王甜菊糖样品中 RA 和 St
的含量。测定结果:天王甜菊糖样品中 RA 的含量为
1.31 mg/g,St 的含量为 3.57 mg/g,3 次平行测定的
回收率为 98.2 %(RA)和 96.3 %(St)。
2.6.2 甜菊普洱茶样品的测定
在优化条件下, 取甜菊普洱茶样品溶液 1.00 mL
进样,测得的样品电泳图见图 5。
按照工作曲线计算甜菊普洱茶中 RA 和 St 的
含量。 测定结果: 甜菊普洱茶样品中 RA 的含量为
0.52 mg/g,St 的含量为 1.53 mg/g,3 次平行测定的
回收率为 101.2 %(RA)和 97.5 %(St)。
3 结论
在优化条件下, 分离检测了甜菊糖样品中的 RA
和 St 的含量,RA 和 St 在 15 min 内得到良好的分离。
测得天王甜菊糖样品中 RA 的含量为 1.31 mg/g, St 的
含量为 3.57 mg/g,3 次平行测定的回收率为 98.2 %
(RA)和 96.3 %(St);甜菊普洱茶样品中 RA 的含量为
0.52 mg/g, St 的含量为 1.53 mg/g,3 次平行测定的回
收率为101.2 %(RA)和 97.5 %(St)。
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检测分析
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