高效液相色譜法檢測運動飲料中的L-肉堿

周文清

（景德鎮陶瓷大學，江西景德鎮333000）

高效液相色譜法檢測運動飲料中的L-肉堿

周文清

（景德鎮陶瓷大學，江西景德鎮333000）

建立一種快速、有效的高效液相色譜法測定運動飲料中L-肉堿的方法。樣品經1.0 mmol/L鹽酸提取后，采用MCX固相萃取小柱進行凈化和富集。采用RP C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）分離，以乙腈∶辛烷磺酸鈉（50 mmol/L）=25∶75（體積比）作為流動相，用PDA檢測器檢測，外標法峰面積定量。結果表明，L-肉堿標液在1.0 μg/mL～20.0 μg/mL濃度范圍內線性良好，相關系數r2為0.999，檢出限為0.1 mg/kg，定量限為0.3 mg/kg，加標回收率達到82.3%～84.1%。

高效液相色譜；運動飲料；L-肉堿

肉堿的化學結構中有左旋（L-）和右旋（O-）兩種旋光異構體，而自然界中只存在L-肉堿，且只有L-肉堿有營養功效。研究表明L-肉堿可以有效防止運動后血液中乳酸濃度升高，提高人體的耐受力和抵抗力[1-3]。目前許多國家的運動員用L-肉堿作為提高體能的營養補充劑，體育運動后人體肌肉組織中的游離肉堿濃度下降20%左右，可以通過補充外源L-肉堿得到改善，從而促進體內脂肪氧化產能，提高運動成績。所以添加了L-肉堿為生理活性成分的運動飲料，也開始成為運動飲料的一個賣點，開始悄然流行起來。但是目前還沒有針對運動飲料中L-肉堿的檢查方法，所以本試驗針對運動飲料中L-肉堿開發一種快速有效的檢測方法。

目前，針對L-肉堿的檢測方法主要有酶法測定法、毛細管電泳色譜法、高效液相色譜法等[4-10]。酶法測定法的原理是加入的DTNB試劑能與L-肉堿中的化學鍵發生反應，生成4-硝基苯酚化合物，它在412 mn處有強烈的吸收峰，可以據此來定量L-肉堿的含量，但是此法易收到其溶液內的硫醇物質干擾，影響結果的準確性。高效液相色譜法為現在常用的檢出方法，但是在前處理的步驟上繁瑣，費時，試驗成本較大。本試驗在原有的高效液相色譜法的基礎上，對前處理步驟進行改進，改用固相萃取法對L-肉堿進行樣品的富集和凈化，并對檢測條件進行優化，使得對運動飲料中L-肉堿的檢測能夠做到快速、準確的目的，適用于日?？旖莸臋z測。肉堿的結構圖見圖1。

圖1 肉堿的結構圖Fig.1 Structure of carnitine

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

2695型號高效液相色譜系統，配2998型號PDA檢測器：Waters；L-肉堿標準品：國家標準物質中心；甲醇、乙腈為色譜純；MCX、WCX、HLB固相萃取小柱：規格 3 cc，250 mg。

1.2 樣品來源

樣品為市場上銷售的標稱含有L-肉堿的運動飲料。

1.3 色譜條件

色譜柱：RP C18柱（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流速：1.0 mL/min；進樣量：20 μL。

柱溫：30℃。

1.4 方法

1.4.1 色譜條件的優化

固定流動相流速1.0 mL/min，配制不同體系的流動相體系，甲醇/磷酸二氫鉀體系、甲醇/辛烷磺酸鈉體系、乙腈/磷酸二氫鉀體系和乙腈/辛烷磺酸鈉體系，考察4種流動相對L-肉堿色譜行為的影響；并優化合適的流動相pH值，使得目標峰的出峰時間合適，峰形尖銳、對稱。

1.4.2 檢測波長的選擇

本試驗采用PDA檢測器進行全波長掃描（掃描范圍190 nm～400 nm），根據L-肉堿標準品的響應值，選擇比較合適的檢測波長。

1.4.3 標準曲線的制作

稱取相應質量的L-肉堿標準品，配制成濃度為1.0、2.0、4.0、8.0、10.0、20.0 μg/mL 的標準溶液，進行儀器分析，以峰面積為縱坐標，濃度為橫坐標繪制標準曲線。

1.4.4 樣品前處理條件的優化

根據L-肉堿有較好的水溶性和醇溶性的特點，本試驗比較甲醇、乙醇、1.0 mmol/L鹽酸溶液等3種提取溶液對L-肉堿的提取效果。

選擇較優的提取溶液后，比較常用的WCX固相萃取柱、HLB固相萃取柱以及MCX固相萃取柱等3種固相萃取柱對樣品富集凈化的效果。

1.4.5 加標回收試驗及樣品測定

以市售未添加L-肉堿的運動飲料為空白基質，加入標準溶液，選擇優化后的前處理條件操作，過MCX固相萃取柱，上機檢測，計算回收率。

2 結果與討論

2.1 色譜條件的優化

參考相關標準和文獻，發現不同標準文獻檢測L-肉堿的流動相體系不同，主要分為四大類流動相體系：甲醇/磷酸二氫鉀體系、甲醇/辛烷磺酸鈉體系、乙腈/磷酸二氫鉀體系和乙腈/辛烷磺酸鈉體系。為了了解這些流動相對L-肉堿色譜行為的影響，固定流動相洗脫速度，配制不同體系的流動相Ⅰ：甲醇-磷酸二氫鉀緩沖（50 mmol/L）（體積比為25∶75）；流動相Ⅱ：甲醇-辛烷磺酸鈉（50 mmol/L，pH）（體積比為 25∶75）；流動相Ⅲ：乙腈-磷酸二氫鉀緩沖（50 mmol/L）（體積比為25 ∶75），流動相Ⅳ：乙腈-辛烷磺酸鈉（50 mmol/L，pH）（體積比為25∶75），考察流動相對L-肉堿色譜行為的影響。

在確定好流動相體系后，要進一步優化流動相體系的pH值，使目標峰的出峰峰形尖銳、對稱?？紤]到L-肉堿是兩性化合物，在酸性流動相溶液中，羧基電離被抑制，而季銨基團帶正電荷，與流動相中的辛烷磺酸根陰離子形成離子對，會在C18柱上有保留。本試驗以磷酸來調節流動相的pH值，考察pH值與目標峰保留時間的關系。L-肉堿的色譜圖見圖2。

結果表明：甲醇、乙腈在分離和保留L-肉堿上并沒有明顯差別，考慮到乙腈洗脫能力更強，選用乙腈做為流動相體系之一。乙腈/磷酸二氫鉀體系與乙腈/辛烷磺酸鈉體系相比，乙腈/辛烷磺酸鈉體系能更好的將樣品中的雜質峰分開。

當乙腈/辛烷磺酸鈉流動相pH值在2.5到3.5范圍內，降低流動相的pH值，峰形改善并延長保留時間，當pH值大于3.3時，色譜峰呈較為明顯的前延峰。綜合考慮分離度、柱子耐受性、保留時間等因素，選擇流動相體系pH3.0時，目標峰在色譜柱上能得到良好的基線分離，其峰型良好，出峰時間合適。

2.2 檢測波長的選擇

本試驗采用PDA檢測器對L-肉堿進行全波長掃描（范圍190 nm～400 nm）。L-肉堿的全波長掃描圖見圖3。

圖2 L-肉堿色譜圖Fig.2 The chromatograms of L-carnitine

圖3 L-肉堿的全波長掃描圖Fig.3 Full wavelength scanning chart of L-carnitine

如圖3所示，L-肉堿在220 nm附近存在一個吸收峰。含L-肉堿的樣品在特征波長條件下的色譜圖雜質峰較少，峰形尖銳對稱，所以選擇220 nm作為L-肉堿的檢測波長。

2.3 標準曲線的制作

為了驗證L-肉堿在流動相Ⅳ：乙腈-辛烷磺酸鈉（50 mmol/L，pH）（體積比為25∶75）體系中的線性關系，配制了濃度為 1.0、2.0、4.0、8.0、10.0、20.0 μg/mL 的系列標準溶液。試驗結果表明，L-肉堿在1.0 μg/mL～20.0 μg/mL 內均具有良好的線性關系（r2＞0.99）；采用在空白基質中添加目標組分的方法，依據色譜峰的性噪比（S/N）大于3倍確定檢出限（LOD），S/N大于10倍確定定量限（LOQ），得到L-肉堿組分的LOD為0.1 mg/kg，LOQ 為 0.3 mg/kg，結果見表 1。

2.4 樣品前處理條件的優化

根據L-肉堿有較好的水溶性和醇溶性的特點，試驗比較甲醇、乙醇、1.0 mmol/L鹽酸溶液3種提取溶液的提取L-肉堿的提取效果。結果發現，與樣品以不同比例混合的甲醇、乙醇提取液，雜質較多，無法與L-肉堿分離，色譜圖中目標峰峰形拖尾，影響L-肉堿的分析；而1.0 mmol/L鹽酸溶液與樣品以1∶1（體積比）提取的樣品，目標峰可與雜質完全分離，且峰形對稱，可以作為運動飲料中L-肉堿的提取溶液。

固相萃取法以其集樣品提取、濃縮、凈化于一體，簡化了操作步驟，減少了溶劑用量，提高了樣品前處理效率而受到重視。比較不同的固相萃取柱對樣品回收率的影響，結果表明L-肉堿在WCX固相萃取柱與HLB固相萃取柱中回收率不高，目標化合物在淋洗液中有檢出，說明L-肉堿在WCX柱與HLB柱中是弱保留，凈化效果不佳。采用MCX固相萃取柱，L-肉堿的回收率大于80%，因此選用MCX固相萃取柱可以起到凈化富集的作用。

表1 L-肉堿的保留時間、標準曲線、相關系數、檢出限與定量限Table 1 Retention time，standard curve，correlation coefficient，detection limit and quantitative limit of L-carnitine

2.5 加標回收與相對偏差

在以上試驗的優化條件下，利用空白基質的樣品進行加標回收率試驗，在分別添加10、50、100μg/kg等3個梯度濃度的標準溶液，每個濃度平行測定5次，測定結果見表2。

表2 方法的回收率及相對標準偏差（n=5）Table 2 Recoveries and relative standard deviations（RSD）of the method（n=5）

由表2可見，L-肉堿的加標回收率為82.3%～84.1%，相對標準偏差（RSD）為1.9%～2.6%，表明本試驗所建立的方法具有可靠的準確度和精密度。

2.6 實際樣品的測定

應用本文所建立的方法，對市售不同類型的標稱含有L-肉堿的運動飲料共10個批次進行測定，發現這10個批次運動飲料中都含有L-肉堿，但含量差別較大，范圍在20 μg/kg～1160 μg/kg之間。如圖 4 所示，是一款運動飲料中含有L-肉堿的色譜圖。

圖4 樣品中L-肉堿的色譜圖Fig.4 The chromatograms of L-carnitine in the sample

3 結論

本文建立一種固相萃取-高效液相色譜-PDA檢測器檢測運動飲料中L-肉堿的分析方法。結果表明，在pH3.0的流動相：乙腈-辛烷磺酸鈉（50 mmol/L）（體積比為25∶75），L-肉堿能得到良好的基線分離，其峰型良好，出峰時間合適。在220 nm的檢測波長下，樣品經過1.0 mmol/L鹽酸溶液與樣品以1∶1（體積比）提取后，再處理采用MCX固相萃取柱凈化后，可實現對目標物的有效提取和凈化。樣品中的L-肉堿的加標回收率能達到82.3%～84.1%，能滿足檢測目標物質的要求，可以準確快速有效地檢測運動飲料中L-肉堿。

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Determination of L-Carnitine in Sports Drink by HPLC

ZHOU Wen-qing
（Jingdezhen Ceramic Institute，Jingdezhen 333000，Jiangxi，China）

A rapid and effective method was established for the determination of L-carnitine in sports drink by HPLC.After the sample was extracted by 1.0 mmol/L HCl，it concentrated and purified by MCX solid phase extraction column.The separation of targeted compound was performed on RP C18 column（4.6 mm×250 mm，5 μm）using acetonitrile：sodium octane sulfonate （50 mmol/L）（25 ∶75，volume ratio）as mobile phase，with PDA detector and external standard method peak area quantification.The linear range of L-carnitine was in the range of 1.0 μg/mL-20.0 μg/mL with a correlation coefficient of 0.999.The detection limit was 0.1 mg/kg and the quantitative limit was 0.3 mg/kg.The recovery rate was 82.3%-84.1%.

high performance liquid chromatography（HPLC）；sports drink；L-carnitine

2016-12-09

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.11.032

周文清（1980—），女（漢），講師，碩士研究生，研究方向：運動人體科學。