毛細(xì)管電泳非接觸式電導(dǎo)分離檢測食品中天然甜味劑

毛細(xì)管電泳非接觸式電導(dǎo)分離檢測食品中天然甜味劑第1頁/共45頁內(nèi)容概要實驗部分2實驗總結(jié)4機(jī)理探討3前言1第2頁/共45頁人工合成甜味劑天然甜味劑甜味劑蔗糖、葡萄糖、果糖、麥芽糖、蜂蜜、甜菊苷等阿斯巴甜、糖精、甜蜜素、帕拉金糖、安賽蜜、紐甜等據(jù)一報道稱，2003年9月下旬，我國出口到日本的速凍類、醬菜類、罐頭類等食品皆因甜蜜素問題受阻。有專家則認(rèn)為，甜蜜素是一種無營養(yǎng)甜味劑，有致癌、致畸、損害腎功能等副作用，有的發(fā)達(dá)國家已全面禁止在食品中使用甜蜜素。我國對糖精鈉、甜蜜素、安賽蜜的使用量有限制，且在嬰幼兒產(chǎn)品中禁止使用糖精鈉！課題背景第3頁/共45頁“零度”(ZERO)可口可樂——用阿斯巴甜代糖取代天然甜味劑，使其雖然無糖卻有甜味。近日，這種可樂受到廣泛的爭議。每100mL“零度”可樂含只含0.3kCal的熱量，而普通可樂45kCal/mL?！傲愣取笨煽诳蓸氛娴牟缓刑烊惶鹞秳﹩?？課題背景第4頁/共45頁仁果類(蘋果、梨)以果糖為主，蔗糖、葡萄糖次之

核果類(桃、杏)以蔗糖為主，葡萄糖、果糖次之

漿果類(葡萄、草莓、獼猴桃)葡萄糖和果糖

柑桔以蔗糖多

各種水果中所含糖的種類是不一樣的對糖尿病人更適宜比葡萄糖易于吸收、利用果糖由于口腔的細(xì)菌將食物中的蔗糖成份轉(zhuǎn)換成酸，從而侵蝕牙齒的琺瑯質(zhì)

蔗糖導(dǎo)致蛀牙課題背景第5頁/共45頁

糖的檢測難度大，是分析化學(xué)界公認(rèn)的難題：（4）化學(xué)結(jié)構(gòu)非常相似，異構(gòu)體很多分離困難

（1）熄滅系數(shù)很低很難直接熒光檢測（3）不易揮發(fā)

很難用氣相色譜(GC)直接分析（2）極性極強(qiáng)，親水

很難用傳統(tǒng)的反相HPLC或SFC(超臨界流體色譜)直接分析，而必須借助于衍生課題背景第6頁/共45頁目前檢測糖的方法存在的問題：糖類分析存在的困難

很難用傳統(tǒng)的反相HPLC直接分析親水性強(qiáng)，不易揮發(fā)結(jié)構(gòu)相似，分離困難

缺乏發(fā)色基團(tuán)，必須借助于衍生很難直接熒光檢測課題背景第7頁/共45頁課題研究的內(nèi)容

為此，本課題提出采用高效毛細(xì)管電泳-非接觸式電導(dǎo)法，建立快速、靈敏和低成本的食品中天然甜味劑的分離分析新方法。第8頁/共45頁分離分析原理

毛細(xì)管電泳是指離子或帶電粒子以毛細(xì)管為分離通道,以高壓直流電場為驅(qū)動力,依據(jù)樣品中各組分之間的淌度和分配行為上產(chǎn)差異而實現(xiàn)分離的分析技術(shù)。是近十幾年發(fā)展起來的液相分離分析新方法。第9頁/共45頁非接觸式電導(dǎo)檢測原理

電容耦合非接觸式電導(dǎo)檢測（C4D）是近年來發(fā)展起來一種新型的電導(dǎo)檢測方法。

由于非接觸式中電導(dǎo)電極與溶液隔離，避免了因電極與溶液接觸而造成的諸多問題，徹底地消除了電極吸附（中毒）的問題，電極壽命長，抗干擾能力強(qiáng)。同時，C4D檢測池結(jié)構(gòu)簡單，電極容易固定，對毛細(xì)管直徑?jīng)]有限制，可使用內(nèi)徑為5μm

的毛細(xì)管。正是因為C4D檢測具有通用、靈敏、適用性強(qiáng)、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，研制更優(yōu)性能的C4D檢測器及其應(yīng)用研究成為了當(dāng)前CE研究中的一個熱點。

第10頁/共45頁非接觸式電導(dǎo)檢測原理第11頁/共45頁非接觸式電導(dǎo)檢測原理第12頁/共45頁非接觸式電導(dǎo)檢測儀非接觸式/接觸式雙通道電導(dǎo)檢測器的實物圖（謝天堯老師課題組研制）第13頁/共45頁二、實驗部分儀器試劑條件確定樣品測定第14頁/共45頁實驗儀器CES2008型毛細(xì)管電泳儀（謝天堯老師課題組研制）第15頁/共45頁毛細(xì)管電泳數(shù)據(jù)工作站（軟件）第16頁/共45頁試劑氫氧化鈉（廣州化學(xué)試劑廠）無水磷酸氫二鈉（廣州化學(xué)試劑廠）

十六烷基三甲基溴化銨（上海伯奧生物科技有限公司）

水為超純水

石英毛細(xì)管（25微米內(nèi)徑，365微米外徑，有效長度為40厘米）為河北永年色譜器件有限公司生產(chǎn)。第17頁/共45頁Na2HPO4Na2HPO4

+硼砂NaOHNa2HPO4

+硼砂+CTABNa2HPO4

＋NaOHNaOH＋Na2HPO4

＋CTABNaOH＋Na2HPO4＋CTAB體系基線平穩(wěn)，信噪比高，分離度和靈敏度最佳。電泳運(yùn)行液的選擇第18頁/共45頁NaOH濃度的影響√結(jié)論：10mmol/LNaOH分離效果好，出峰快。濃度太小，糖被絡(luò)合得不完全遷移時間提前，峰形寬鈍濃度太大時，峰形變得尖銳但基線不穩(wěn)，分離度也下降考察了NaOH濃度分別為6mmol/L8mmol/L10mmol/L12mmol/L14mmol/L16mmol/L對三種糖的分離情況第19頁/共45頁Na2HPO4的影響濃度過低時，糖被絡(luò)合得不夠完全，體系的離子強(qiáng)度太小反映在電導(dǎo)上，就會導(dǎo)致信號強(qiáng)度過小，難以檢出濃度過高時，過量的負(fù)離子會干擾絡(luò)合離子，體系離子強(qiáng)度過大，會導(dǎo)致基線不穩(wěn)，同樣不利于分離?？疾炝薔a2HPO4濃度分別為1.5mmol/L-----檢不出果糖3.5mmol/L-----基線平穩(wěn)，分離效果較好5.5mmol/L-----基線不平穩(wěn)，峰形較寬，分離度不好√第20頁/共45頁電滲流改進(jìn)劑（CTAB)的影響CTAB是電滲流改向劑。添加CTAB，可以減少電滲流，能在陽極端有效地檢測被測組分離子。CTAB的加入量200mol/L為最佳。第21頁/共45頁12kV結(jié)論：電壓較低，分離度增大，靈敏度高，但分離時間較長；加大分離電壓，可縮短遷移時間，峰形尖銳，但靈敏度降低。因此，本實驗選定分離電壓為：-12kV。分離電壓的確定第22頁/共45頁進(jìn)樣時間的確定進(jìn)樣時間影響進(jìn)樣量的大小，也是影響分離效果的重要因素。3S5S7S9S11S｝考察了進(jìn)樣時間的影響，結(jié)果如下：｝進(jìn)樣太少，達(dá)不到檢測靈敏度，出峰不明顯進(jìn)樣量太大，出現(xiàn)拖峰現(xiàn)象，峰形重疊√分離度最好第23頁/共45頁分離電壓的確定考察了分離電壓的影響，結(jié)果如下：-6KV-12KV-16KV峰形寬鈍，且出峰時間延長出峰較快；體系不穩(wěn)定，遷移時間提前√第24頁/共45頁最佳實驗條件的確定NaOH10mmol/LNa2HPO43.5mmol/LCTAB0.2mmol/L分離電壓-12.0kV進(jìn)樣電壓-10.0kV進(jìn)樣時間7s第25頁/共45頁糖的種類回歸方程相關(guān)系數(shù)線性范圍（mmol/L）檢測限（mmol/L）果糖葡萄糖蔗糖y=5.8+802.6xy=13.3+877.6xy=6.9+126.5x0.99970.99910.99980.1~50.00.08~30.01.3~90.00.030.020.3線性范圍與檢測限葡萄糖果糖蔗糖第26頁/共45頁表2果糖、葡萄糖、蔗糖的重現(xiàn)性測定重現(xiàn)性測定序號123456RSD/%果糖峰高面積果糖遷移時間（min）葡萄糖峰面積葡萄糖遷移時間（min）蔗糖峰面積蔗糖遷移時間（min）4128.33078.53319.04108.33078.63339.04058.12968.43478.94128.32958.53508.74028.22868.43368.64208.13038.53439.01.51.1

2.70.92.41.8第27頁/共45頁2.3.1“零度”可口可樂樣品實際樣品測定樣品名果糖（g/100mL）葡萄糖（g/100mL）蔗糖（g/100mL）零度可口可樂未檢出未檢出未檢出圖8“零度可口可樂”飲料的毛細(xì)管電泳譜圖第28頁/共45頁2.3.2可口可樂樣品樣品名果糖（g/100mL）葡萄糖（g/100mL）蔗糖（g/100mL）可口可樂1.191.070.75圖6“可口可樂”飲料的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖2：葡萄糖3：蔗糖第29頁/共45頁2.3.2王老吉樣品樣品名果糖（g/100mL）葡萄糖（g/100mL）蔗糖（g/100mL）王老吉未檢出未檢出1.94圖7“王老吉”飲料的毛細(xì)管電泳譜圖1：蔗糖第30頁/共45頁2.3.2雪碧樣品樣品名果糖（g/100mL）葡萄糖（g/100mL）蔗糖（g/100mL）雪碧1.351.351.26圖9“雪碧”飲料的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖；2：葡萄糖；3：蔗糖第31頁/共45頁2.3.3荔枝樣品樣品名果糖g/100g葡萄糖g/100g蔗糖g/100g荔枝未檢出11.67.31圖11.荔枝樣品的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖；2：葡萄糖第32頁/共45頁2.3.4葡萄樣品樣品名果糖（g/100g）葡萄糖（g/100g）蔗糖（g/100g）葡萄2.216.61未檢出圖12葡萄樣品的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖；2：葡萄糖第33頁/共45頁2.3.5紅蘋果樣品樣品名果糖（g/100g）葡萄糖（g/100g）蔗糖（g/100g）紅蘋果8.313.50未檢出圖13蘋果樣品的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖峰2：葡萄糖第34頁/共45頁樣品名果糖（g/100g）葡萄糖（g/100g）蔗糖（g/100g）橙子1.122.676.492.3.6橙子樣品圖14.橙子樣品的毛細(xì)管電泳譜圖1：果糖；2：葡萄糖；3：蔗糖第35頁/共45頁蔗糖：C12H22O11

，非還原性雙糖葡萄糖：C6H12O6，多羥基醛類糖

機(jī)理探討果糖：C6H12O6

，多羥基酮類糖第36頁/共45頁蔗糖、葡萄糖和果糖是中性分子，但在強(qiáng)堿性和絡(luò)合劑存在的條件下,可以通過與運(yùn)行液中存在的絡(luò)合劑作用，以絡(luò)陰離子形式存在，并采用高效毛細(xì)管電泳實現(xiàn)分離分析。果糖機(jī)理探討葡萄糖蔗糖第37頁/共45頁機(jī)理探討果糖二磷酸鈉葡萄糖磷酸鈉第38頁/共45頁糖在堿性條件下絡(luò)合帶電的機(jī)理（1）PO42-參與絡(luò)合，以果糖為例，其反應(yīng)如下：+2Na2HPO4

→

第39頁/共45頁2.PO42-參與絡(luò)合，以葡萄糖為例，其反應(yīng)如下：+Na2HPO4

→

第40頁/共45頁不同種類糖上羥基的取向與數(shù)量的差異

在強(qiáng)堿性條件下，糖與磷酸根離子結(jié)合糖所帶電荷量不相等

有效淌度存在差異這種差異足以被毛細(xì)管電泳分辨開

第41頁/共45頁

本文采用高效毛細(xì)管電泳-非接觸式電導(dǎo)法建立了食品中天然甜味劑（果糖、葡萄糖和蔗糖）的分離檢測新方法，具有如下優(yōu)點：（1）采用含磷酸鹽的強(qiáng)堿性電泳運(yùn)行液，使中性糖分子成為絡(luò)陰離子而帶上負(fù)電荷，產(chǎn)生有效淌度差異，這種差異足以被毛細(xì)管電泳分辨開。樣品無