毛細管電泳-非接觸式電導分離檢測食品中天然甜味劑

毛細管電泳 -非接觸式電導分離檢測 食品中天然甜味劑的研究Separation and Determination of Natural Sweeter in Foods by High Performance Capillary Electrophoresis with Contectless Conductivity Detection報告人：李慧晶 指導老師：謝天堯副教授內(nèi)容概要實驗部分2實驗總結4機理探討3前言1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“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。 課題背景仁果類 (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 口腔的細菌將 食物中的 蔗糖成份轉換成酸 ，從而 侵蝕牙齒的琺瑯質 蔗糖 導致蛀牙 課題背景糖的檢測難度大，是分析化學界公認的難題：（ 4） 化學結構非常相似，異構體很多 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，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 課題背景目前檢測糖的方法存在的問題：很難直接熒光檢測缺乏發(fā)色基團，必須借助于衍生結構相似，分離困難 親水性強，不易揮發(fā)很難用傳統(tǒng)的反相 HPLC直接分析糖類分析存在的困難 課題背景 課題研究的內(nèi)容為此，本課題提出采用高效毛細管電泳 -非接觸式電導法，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。 分離分析原理毛細管電泳是指離子或帶電粒子 以 毛細管為分離通道 ,以 高壓直流電場 為驅動力 ,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。是近十幾年發(fā)展起來的液相分離分析新方法。 非接觸式電導檢測原理電容耦合非接觸式電導檢測（ C4D） 是 近年來發(fā)展起來一種新型的電導檢測方法。由于非接觸式中電導電極與溶液隔離，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。同時， C4D檢測池結構簡單，電極容易固定，對毛細管直徑?jīng)]有限制，可使用內(nèi)徑為 5m 的毛細管。正是因為 C4D檢測具有通用、靈敏、適用性強、重現(xiàn)性好等優(yōu)點， 研制更優(yōu)性能的 C4D檢測器及其應用研究成為了當前 CE研究中的一個熱點。 非接觸式電導檢測原理 非接觸式電導檢測原理 非接觸式電導檢測儀非接觸式 /接觸式雙通道電導檢測器的實物圖 （謝天堯老師課題組研制）二、實驗部分儀器試劑條件確定樣品測定 實驗儀器CES2008型毛細管電泳儀（謝天堯老師課題組研制） 毛細管電泳數(shù)據(jù)工作站（軟件） 試劑1. 氫氧化鈉（廣州化學試劑廠）2. 無水磷酸氫二鈉（廣州化學試劑廠） 3. 十六烷基三甲基溴化銨（上海伯奧生物科技有限公司） 4. 水為超純水 石英毛細管（ 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)。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。 電泳運行液的選擇 NaOH濃度的影響結論： 10mmol/L NaOH分離效果好，出峰快。濃度太小，糖被絡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 Na2HPO4的影響濃度過低時，糖被絡合得不夠完全，體系的離子強度太小反映在電導上，就會導致信號強度過小，難以檢出 濃度過高時，過量的負離子會干擾絡合離子，體系離子強度過大，會導致基線不穩(wěn)，同樣不利于分離。 考察了 Na2HPO4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 電滲流改進劑（ 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。12kV結論：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 進樣時間的確定進樣時間影響進樣量的大小，也是影響分離效果的重要因素。3S5S7S9S11S 考察了進樣時間的影響，結果如下： 進樣太少，達不到檢測靈敏度，出峰不明顯進樣量太大，出現(xiàn)拖峰現(xiàn)象，峰形重疊 分離度最好 分離電壓的確定考察了分離電壓的影響，結果如下：-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 最佳實驗條件的確定NaOH 10mmol/LNa2HPO4 3.5mmol/L CTAB 0.2mmol/L分離電壓 -12.0kV進樣電壓 -10.0kV進樣時間 7s糖的種 類 回 歸 方程 相關系數(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 蔗糖表 2 果糖、葡萄糖、蔗糖的重現(xiàn)性測定 重現(xiàn)性測定序號 1 2 3 4 5 6 RSD/%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）4128.33078.53319.04108.33078.63339.04058.12968.43478.94128.32958.53508.74028.22868.43368.64208.13038.53439.01.51.12.70.92.41.82.3.1 “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 ”飲料的毛細管電泳譜圖2.3.2 可口可樂樣品樣 品名 果糖（g/100mL） 葡萄糖（g/100mL） 蔗糖（g