甘露醇分析檢測技術研究進展

林咸真

(溫州中測環保檢測技術有限公司,325600)

甘露醇的應用十分廣泛,可直接用于生產甘露醇注射液、藥品輔助添加劑和無糖食品添加劑。甘露醇的分析和檢測都是其中重要的一環,分析檢測的結果可以作為指導甘露醇生產及應用的依據,本文對甘露醇的性質以及現有的分析檢測方法進行了總結。

1 甘露醇的物化性質

甘露醇具有爽口的清涼甜味,又稱 D-甘露糖醇、木蜜醇,它廣泛存在于植物的葉莖根等中,在食物菌類、地衣類及胡蘿卜等中含量較多。1806年,普魯斯特首先從甘露蜜樹中分離得到,甘露醇由此而得名。甘露醇學名己六醇,是一種白色針狀或斜方柱狀晶體或結晶性粉末,分子量 182.178,熔點 165-168℃,沸點 290-295℃,相對密度 1.489(20/40),熔解熱 120.92J/g(25℃),能量為 8.368J/g,溶于水、吡啶和苯胺,微溶于甲醇、乙醇,不溶于醚類,無吸濕性。甘露醇與山梨醇、艾杜糖醇等互為同分異構體,具有多元醇的化學性質,可以被酯化、醚化、氧化、脫水。甘露醇的這些物化性質,可以為其檢測提供相應的思路和依據。

2 甘露醇的分析檢測

2.1 定性檢測 在實際的分析檢測工作中,有時僅需要對未知樣品進行定性判定。甘露醇的定性檢測基本原理是:晶體甘露醇在堿性條件下與三氯化鐵反應生成棕黃色沉淀,振蕩不消失,加過量的堿液即溶解生成棕色溶液,這種現象可以作為甘露醇的定性檢測,該方法簡便、快捷,但是這種方法僅局限于純度較高的甘露醇晶體,如果樣品中所含雜質較多,則這種檢測方法的準確性將無法保證,因此這種定性的檢測方法在實際應用中亦有較大的局限性。

2.2 定量檢測

2.2.1 碘量法 碘量法即中華人民共和國藥典中規定的容量法,其原理是:甘露醇與過量的高碘酸鹽反應,反應完全后再加入過量的碘化鉀,剩余的高碘酸鹽及反應生成的碘酸鹽都能與碘化鉀作用生成游離碘出來,游離碘用硫代硫酸鈉標準溶液滴定。碘量法可用于純度較高的甘露醇樣品,如一定濃度的注射液等,但對于含有其他還原性物質如單糖等的樣品來說,這些還原性物質也可以被高碘酸氧化,測定結果偏高。此外,碘量法雖然簡便快捷,不需要特殊的檢測儀器,但操作較為繁瑣。近年來也有將碘量法用于測定發酵制品或中草藥等復雜體系中的甘露醇含量,這種方法一般需要對樣品進行預處理,通過溶劑將樣品中的甘露醇提取、純化,然后對提取液中的甘露醇進行測定。如蔡仲軍等人研究了使用不同溶劑處理樣品對蟲草甘露醇測定結果的影響,結果表明,在蟲草甘露醇含量的測定中,樣品預處理采用水提法的準確性和精確性均大大高于醇提取法。

2.2.2 薄層層析法 薄層層析是一種微量、快速和簡便的色譜方法。其原理是:根據各種化合物的極性不同,吸附能力不相同,在展開劑上移動,進行不同程度的解析。這種方法既可以用于定性檢測,也可以用于定量檢測。汪寶琪等人采用薄層色譜法,對冬蟲夏草中甘露醇進行分離后,用高碘酸鉀 -聯苯胺顯色,采用薄層掃描法,在λS=295nm,λR=370nm的條件下進行雙波長反射鋸齒形掃描,測得西藏產冬蟲夏草中甘露醇的含量為 8.4%,回收率為 98%-101.6%。

2.2.3 比色法 比色法分析測定甘露醇,是利用高碘酸鈉與甘露醇反應產生黃色的 3,5-乙酰 -1,4-脫氫二甲基吡啶,此化合物在 412nm左右處有最大吸收,并且單糖如半乳糖、葡萄糖、甘露糖等對甘露醇的影響很少。李雪芹、包天桐等人比較了測定冬蟲夏草中甘露醇含量的兩種方法,認為用比色法測定蟲草中甘露醇含量較容量法更具特異性且快速簡便。在一些較為復雜的體系中,如果含有一定量的果糖,果糖會對甘露醇測定產生較大的干擾,這是因為甘露醇、果糖都可以參與高碘酸氧化反應呈色,且在 412nm處有重疊,但通過一定的處理手段可以去除檢測體系中的這種影響。蔣華、陳衛等人建立了一種比較簡便和精確的分光光度分析法,用以測定乳酸菌發酵體系中的甘露醇含量,通過與鹽酸共熱脫水反應去除發酵體系中果糖對甘露醇分析測定的干擾和影響,精密度實驗和回收率實驗表明,此法準確可靠。

2.2.4 旋光度法 甘露醇具有一定的旋光性,但比旋度低,一般采用添加附加劑的方法提高甘露醇的旋光度,然后用旋光儀進行檢測分析。王金成、王亞東等人以鉬酸銨為附加劑,應用鉬酸銨與甘露醇作用產生旋光型,用旋光法測定甘露醇注射液含量,取得了良好效果。旋光法一般用來檢測純度較高的甘露醇制劑,檢測復雜體系中的甘露醇目前還未見報道,但用這種方法可以檢測含有甘露醇同分異構體山梨醇的混合物。張越、崔寶秋等人對甘露醇和山梨醇在硼砂水溶液中的旋光性進行了研究,其實測值與理論值的誤差很小,所以認為用改進的旋光度法檢測甘露醇和山梨醇的質量分數是一種簡單又經濟實用方法。

2.2.5 折光法 折光法一般用于注射液制劑的快速檢測,其原理是利用甘露醇具有一定的折光度,其含量與折光度具有一定的對應關系來進行檢測。曹家惠、肖順林等人為適應醫院制劑生產的快速檢驗,采用折光法,用葡萄糖量計測定不同濃度甘露醇溶液的含量與用藥典規定的方法測定的含量相比較,發現兩種方法檢測的結果相近,誤差較小,在允許范圍內。賈金鳳、臺鴻軍確定了用折光法測定甘露醇注射液半成品含量的方法,測試濃度在標示量的范圍內折光率與樣品濃度成線性關系,與法定檢驗方法測定結果比較無顯著性差異,由此認為甘露醇的含量測定用折光法測定是切實可行的。

2.2.6 高效液相色譜法 近年來由于高效液相色譜儀的逐漸普及,利用高效液相色譜法檢測甘露醇的研究也越來越多,這種方法對于檢測復雜體系中的甘露醇含量具有明顯的優勢。黎海芪等人采用 HPLC法 (示差折光檢測器、糖專用柱)檢測研究尿液標本中甘露醇和乳果糖濃度,能使甘露醇和乳果糖得到良好分離,甘露醇的回收率在 93%-98%之間。陳堅毅、張灼示利用差折光檢測 &高效液相色譜內標法測定蟲草中的甘露醇,該方法采用水超聲浸取提取蟲草中的甘露醇,提取液用 ZORBAX-C18固相萃取小柱預分離純化,然后用 ZORBAX鈣型陽離子交換柱為固定相,示差折光儀為檢測器測定蟲草樣品中的甘露醇含量。采用該法可消除示差折光檢查器信號不夠穩定造成的誤差,用于蟲草樣品的測定,結果更為準確可靠。甘賓賓、馬彥、葉志云等人用反相高效液相色譜法,以 NueleosilNH3,示差折光儀為檢測器,一次進樣同時測定了樣品中山梨醇和甘露醇的含量,所得結果良好,山梨醇和甘露醇最低檢出限在微克級。王琳、王炯等研究了用固相萃取預分離高效液相色譜法測定冬蟲夏草中甘露醇的方法。冬蟲夏草樣品用水超聲振蕩提取后用Waters Sep-Pak-C18固定相,水為流動相,示差折光儀為檢測器,測定冬蟲夏草樣品中的甘露醇含量。

2.2.7 氣象色譜法 采用氣相色譜分析甘露醇這樣的多羥基化合物時,由于多羥基化合物極性大、沸點高,直接進樣分析無法進行,一般是將甘露醇轉化為極性小、易揮發的衍生物,再進行氣相色譜分析,這種方法可以檢測復雜體系中的甘露醇。劉敬蘭、陳連文用衍生化毛細管氣相色譜法分離測定山梨醇和甘露醇,該方法采用乙酸酐為衍生化試劑,吡啶為溶劑和催化劑,將山梨醇和甘露醇轉化成易揮發的糖醇乙酰酯衍生物。用苯基氰丙基聚硅氧烷 (BPX-70)毛細管色譜柱分離分析,使同分異構體的六元醇得到了很好的分離,山梨醇和甘露醇的線性范圍均為 2.5-12.5g/L,檢測限分別為 0.6ng和 0.68ng。劉曉宇、謝勇用氣相色譜法測定太白洋參中的甘露醇含量,其方法是采用氫火焰離子化檢測器測定太白洋參中的甘露醇含量,用 OV-225填充柱分離,該方法平均回收率為 90.66%,檢出限為 0.1mg/kg。王波、徐哲、金順姬等人采用氣相色譜法測定蛹蟲草中的甘露醇含量,采用毛細管柱、用無水吡啶進行衍生,檢測結果比較穩定,平均回收率 101.45%,方法簡便可行。

2.2.8 差示掃描量熱法 當材料純度降低時,它的熔點也會降低,而且其熔化區間 (吸熱 DSC峰)會變寬,即使極少量的雜質也會極大地改變熔化區間 (峰)的寬度,根據這一原理,甘露醇的純度可通過此寬度來檢測。

2.2.9 人工神經網絡 +近紅外光譜法 近紅外光譜是近年興起的綠色分析技術,具有快速、無損、原位與無消耗等特點,己廣泛地用于石化、農業和食品等領域,在制藥行業中,該技術被應用于藥物混合過程的監控、水分測定和藥效成分分析等。

2.2.10 一階導數紫外光譜法 導數光譜是紫外光譜的延伸,由紫外光譜經一定的數學處理后得到,其定量測定的基本原理系根據朗伯 +比爾定律,對其取%階導數,其結果均與濃度成正比,由光譜法獲得的導數光譜表現為其波峰或波谷與波長垂直距離及濃度成正比。

2.2.11 毛細管電泳電化學法 具有多羥基的糖類物質在堿性條件下,易在銅電極上發生氧化還原反應,使用電化學檢測器進行檢測,不需衍生直接測定,可以得到較高的靈敏度和選擇性,利用這個原理可以用來檢測甘露醇。程宏英、錢蕙等人利用毛細管電泳 -電化學檢測研究菊花中的糖類,測定出 D-甘露醇的含量,并且比較了不同種菊花中 D-甘露醇及 6種糖含量的差異。研究了電極電位、運行液的濃度、電泳電壓及進樣時間等對D-甘露醇及糖類成分分離的影響,得到了較優化的測定條件。結果表明,電泳 -電化學檢測運用 Cu電極進行測定,對菊花和野菊樣品中的 D-甘露醇和糖類成分具有很好的選擇性。

3 總結

甘露醇分析檢測的方法有很多,一般采用中華人民共和國藥典規定的的碘量法,這種方法屬于化學法,適用于高純度的甘露醇制劑,對于復雜體系,特別是含有還原性物質的樣品,除非通過提純,否則甘露醇的測定會產生較大誤差,因此化學法有較大限制。利用甘露醇的物理性質,發展了很多新的方法。在實際生產中,有時需要對中間過程中的甘露醇的含量進行檢測,如對發酵過程中甘露醇的檢測,這需要快速、靈敏的方法,本文中介紹的人工神經網絡—近紅外光譜法為這種需要在線監控檢測的技術提供了可能。

[1]胡明進,朱年磊.甘露醇合成及分離研究進展[J]山東化工,2008,37(2):16-18.

[2]黎穎.甘露醇的性質、生產與發展建議 [J]廣西化工,1999(12):29-33

[3]周文英,范家恒.甘露醇工業化制造方法的評述[J].甘蔗糖業,2005(5):46-50.

[4]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[M].二部.北京:化學工業出版社,2005:60.