氣相色譜-質譜法同時測定食醋中多種多元醇*

鄭彥婕，黎永樂，張協光，李碧芳

(深圳市計量質量檢測研究院，廣東深圳，518000)

多元醇又稱糖醇，是醛糖或酮糖的羰基被還原成羥基的衍生物。一部分多元醇廣泛存在于植物以及微生物體內，存在的形式有游離狀態、化合狀態，例如甘露醇、山梨醇、木糖醇等。發酵制品中多元醇的來源比較復雜，有部分學者認為酒中的阿拉伯糖醇、木糖醇、甘露醇是在微生物發酵的過程中形成，也學者提出甘露醇主要是果糖經微生物還原而成。發酵制品中多元醇的種類及含量是反映原材料、微生物環境與成品質量的重要指標。不同原料采用不同的微生物發酵會得到不同的多元醇［1］。食醋中多元醇如赤蘚糖醇、阿拉伯糖醇、甘露醇等，是食醋甜味來源之一，對醋的風味產生了極大的影響。Antonelli等［2］分析了100多個醋樣品發現，通過分析多元醇的含量可將蘋果醋與酒醋進行區分，其中蘋果醋中山梨醇含量高，而酒醋中各種多元醇含量都較低，由此提出了通過多元醇含量的測定對醋進行分類的方法。

多元醇的測定方法有氣相色譜法(GC)和高效液相色譜法(HPLC)［3－4］，但是用 HPLC 測定多元醇時，供選擇的檢測器非常有限，示差折光檢測器(RI)靈敏度低，并且不能進行梯度淋洗，達不到良好的分離效果。采用氣相色譜法則需要對樣品中的多元醇進行衍生［5－7］，衍生化的方法主有硅烷化、乙酰化法等。

由于食醋中各種有機酸、氨基酸、糖類含量較高，給食醋中多元醇的準確測定帶來較大的干擾，本文通過研究食醋中多元醇的前處理與分析方法，并采用該方法對不同的食醋進行分析，擬找出不同食醋中多元醇含量的差異。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

TraceGC-DSQ(Thermo公司，美國);RotoFix 32A型離心機(Laboroto公司，德國);4003型旋轉蒸發儀(Laboroto公司，德國);DHG-9203A型電熱恒溫鼓風干燥箱(上海一恒科技有限公司)。

赤蘚糖醇標準品:純度≥99%，Acros公司。阿拉伯糖醇標準品:純度≥99.0%，Fluka公司。木糖醇標準品:純度≥99.0%，Fluka公司。肌醇標準品:純度≥98%，Acros公司。甘露醇標準品:純度≥99.5%，Fluka公司。山梨醇標準品:純度≥99.5%，Fluka公司。其他試劑為分析純。

1.2 樣品的制備

1.2.1 樣品的提取

稱取1.000 g樣品，置10 mL比色管中，加8 mL乙腈，用水定容到10 mL。搖勻振蕩，轉移到15 mL離心管中，4 000 r/min離心5 min，取上清液1～5 mL旋轉蒸發至近干，105℃烘干。

1.2.2 樣品的衍生

取1 mL吡啶，0.1 g鹽酸羥胺，加入蒸餾瓶中，塞上瓶塞，90℃肟化0.5 h。取1 mL乙酸酐加入肟化后產物中，135℃下反應1.5 h。取出蒸餾瓶，放至室溫，加5 mL水，10 mL三氯甲烷，渦漩混合30 s，使兩相分離。取有機相，加少量無水Na2SO4振搖，放置15 min以上，將有機相過濾后上機。

1.2.3 空白樣的制備

量取乙腈-水(體積比8∶2)5 mL于蒸餾瓶中，旋干，于105℃烘干，其余按1.2.2操作，作為定性考察。

1.2.4 標準工作曲線繪制

采用去離子水配制赤藻糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、肌醇、甘露醇、山梨醇濃度為1 000 mg/L混合標準溶液，使用時用去離子水逐級稀釋至不同濃度的標準溶液。

取濃度分別為 0.1、1.0、5.0、50.0、100.0、200.0 mg/L的標準溶液1 mL，于蒸餾瓶中，旋干，于105℃烘干，其余按1.2.2操作。

1.3 樣品的測定

1.3.1 色譜條件

色譜柱:DB-35 ms柱，30m ×0.25 mm ×0.25μm;進樣口溫度:250℃;傳輸線溫度:240℃;程序溫度:70℃保持1 min，以10℃/min速度升至190℃，接著以5℃/min的速度升至210℃，最后以3℃/min的速度升至220℃并保持5 min，再以15℃/min的速度升至250℃并保持2 min;載氣:氦氣，恒流，1.0 mL/min;不分流進樣，進樣體積1 μL。

1.3.2 質譜參數

電離模式:電子轟擊源(EI)，能量為70eV;離子源溫度為 280℃;分析器(電子倍增器)電壓為1427V;溶劑延遲為8 min;掃描方式:采用快速全掃描與選擇離子掃描相結合的方式;全掃描范圍為m/z 50 ～300;選擇特征離子為 m/z 115，145，187。

1.3.3 測定

由于多元醇衍生化反應產物的大部分質譜碎片相似，試驗采用快速全掃描(TIC)輔助定性，以m/z 115為定量離子，外標法定量。以標準溶液的響應峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標，繪制標準曲線或計算回歸方程。依據測定的待測樣品的峰面積，在標準曲線上查出(或通過回歸方程計算)樣品中各多元醇的含量。

2 結果與討論

2.1 樣品處理條件的選擇及優化

多元醇極性大、沸點高，必須通過衍生化才能用氣相色譜進行分析。乙酰化都是通過一些極性相對較弱的基團把目標物的羥基“封裝”起來以降低目標物分子間氫鍵，以達到降低目標物沸點的目的，反應方程式如下:

食醋中糖的含量較高，在高溫下葡萄糖發生縮醛、分子內或分子間的羥醛縮合反應，對肌醇、甘露醇、山梨醇的測定產生干擾。另外由于陳醋中各種有機酸、糖類、氨基酸含量較高，如果直接對樣品進行乙酰化，基體干擾大。因此，在樣品前處理過程中采用乙腈提取樣品，降低提取液中糖類、有機酸、氨基酸的含量，并通過鹽酸羥胺先將萄糖中的醛基肟化，降低由糖類發生縮聚反應產生的背景干擾。標準樣品、樣品選擇離子流圖見圖1，經過過肟化后葡萄糖產生的峰保留時間在17.2 min左右，對6種多元醇的測定均未產生影響。

圖1 樣品與標準樣品中6種糖醇選擇離子流色譜圖

2.2 方法的檢出限、回收率和線性范圍

在優化的實驗條件下，對不同濃度的標準樣品進行分析，方法的工作曲線、線性范圍、檢出限見表1。

表1 方法的線性方程，相關系數與檢出限

對5份不同的樣品進行測定后，按樣品中多元醇含量接近1∶1加入標準溶液進行回收率實驗，樣品測定值、加標量、回收率見表2。以實驗步驟1.2.1中取上清液1 mL計，由表1、表2可見，方法的線性范圍在1.0～1 000 mg/L之間，方法檢出限為0.20 mg/L，回收率在 93% ～105%，相對標準偏差在10.8%以下，滿足分析方法的要求。

表2 方法的回收率和精密度

2.3 實際樣品的測定

本研究中對3種獲得地理標志保護的產品進行分析(鎮江陳醋、鎮江香醋、山西老陳醋)，每種樣品各選取了3不同生產產家，同時對比了白醋與普通陳醋中6種糖醇的含量，其結果見表3。

表3 不同醋的多元醇含量

由表3可以看出，山西老陳醋中赤蘚糖醇的含量比較高，鎮江香(陳)醋中肌醇、甘露醇的含量較高，而白醋中多元醇的含量極低，這主要和生產食醋的原料、生產工藝有關。赤蘚糖醇屬于四元糖醇，其來源主要有3個方面:(1)由原料直接帶入;(2)發酵的微生物降解產生;(3)微生物發酵過程中有其他糖醇降解產生。山西老陳醋的具有原料多樣性的特點，原料包括高粱、麩皮、大麥、豌豆等，其中大曲與原糧的配料比高達55% ～62.5%，且微生物的物種豐富［8］，這可能與赤蘚糖醇的產生有極大的關系;肌醇、甘露醇均屬于六元醇，肌醇主要來源于原料與微生物，而甘露醇可能是果糖經微生物還原的產物。鎮江香醋與鎮江陳醋的工藝基本相同，兩者的區別只在陳釀時間的不同，其主要原料均是糯米，主要的微生物有乳酸菌和醋酸菌［9］，這與山梨醇的含量有可能相關;白醋的原料比較單一，主要為糯米或大米，測試結果表明其6種多元醇的含量極低;2個普通的陳醋中多元醇的含量也明顯低于2種地理標志保護產品。

3 展望

由于我國食醋所用的發酵劑主要為前一批次發酵成熟的醋醅或采用天然接種的方式，發酵微生物的主要來源是接種于醋醅中的微生物菌群，會受到生產環境的影響，這與歐美國家深層液態發酵食醋工藝中普遍采用的單一醋酸菌有很大區別，因此對于各種多元醇的產生還需要對各種食醋的微生物種群以及生產工藝做進一步的了解。實驗中采集的樣品數較少尚不具有代表性，但從實驗結果看，多元醇在不同食醋中的含量可能因工藝的不同導致含量各不相同，食醋中多元醇的分析將有助于對食醋品種、產地進行鑒定。在以后的實驗中還將采集具有代表性的樣品，進一步分析不同產地食醋中多元醇含量的區別。

［1］ Santa-Maria G，Olano A，Tejedor M.Quantitative Determination of Polyalcohols in Wine and Vinegar by Gas Chromatography［J］.Chromatographia，1985，20(3):197 －200.

［2］ Antonelli A，Zeppa G，Gerbi V，et al.Polyalcohols in vinegar as an origin discriminator［J］.Food Chemistry，1997，60(3):403 －407.

［3］ Lilia Z，Sulivan D，Ellefson W.Determination of“net carbohydrates”using high-performance anion exchange［J］.Chromatography，2005，88(3):714 －719.

［4］ Hu L，Lu H，Liu Q.Overexpression of mtld gene in transgenic Populus tomentosa improves the salt tolerance through accumulation of mannitol［J］.Tree Physiology，2005，25(10):1 273－1 281.

［5］ Chen C，Mcginnis G D.The use of 1-methylimidazole as a solvent and catalyst for the preparation of aldononitrile acetates of aldoses［J］.Carbohydrate Research，1981，90:127－130.

［6］ 李鐵林.吳昌賢.張燕霞.糖和糖醇的氣相色譜分析研究［J］.分析化學，1981，10(5):272－276.

［7］ Kim J S，Laskowich E R，Arumuchan R G.Determination of saccharide content in pneumococcal polysaccharides and conjugate vaccines by GC-MS［J］.Anal Biochem，2005，347(2):262－274.

［8］ 王元太.關于山西食醋工藝的調研與分析［J］.中國釀造，1999(3):7－11.

［9］ 許偉，張曉君，許泓瑜，等.鎮江香醋醋酸發酵過程中細菌群落組成分析［J］.微生物學通報，2007，34(4):646－649.