離子色譜法與液相色譜法測定乳制品中糖類物質的方法比較

傅徐陽，鄂來明，靳鳳龍

（1.黑龍江省質量監督檢測研究院，哈爾濱150028；2.國家乳制品質量監督檢驗中心，哈爾濱150028；3.齊齊哈爾市食品藥品檢驗檢測中心，黑龍江齊齊哈爾161005）

0 引 言

糖類在濃度較低的情況下不穩定，會發生氧化、降解、發酵等化學反應[1]。乳制品中有些糖類的添加量較少，因此現有的檢測方法中，經處理后的待測液當中糖類濃度往往較低。液相色譜雖然能快速完成檢測，但是對于糖濃度較低的情況則很難保證數據的準確性，而離子色譜雖然靈敏度相對較高，但檢測時間過長，導致尚未完成檢測而待測液中的糖類已經分解。本文在對乳制品中蔗糖、果糖、乳糖和低聚果糖的含量進行結果分析的同時，對兩種儀器的糖類檢測方法進行了初步的比較和分析。在實驗室日常工作中，如果能對儀器和目標物質的適用情況掌握清楚，將會大大節省時間和成本，從而提高工作效率。

1 材料與設備

1.1 主要設備

ICS-5000+離子色譜—安培脈沖檢測器，賽默飛世爾科技公司；Agilent Technologies 1290 Infinity-1260 Infinity ELSD 液相色譜—蒸發光散射檢測器，安捷倫科技有限公司；SHZ-A 恒溫水浴振蕩器，上海浦東物理光學儀器廠。

1.2 主要材料

IonPac-PA1型色譜柱及配套保護柱，賽默飛世爾科技公司；Shode x NH2P-50 4E 氨基色譜柱，日本昭和株式會社；Thermo RP 固相凈化柱，賽默飛世爾科技公司；蔗糖酶、果聚糖酶，西格瑪奧德里奇公司；硼氫化鈉、乙酸，天津光復科技發展有限公司（根據GB 5009.255-2016 要求配制）；果糖、蔗糖、乳糖高純試劑（純度99.5%以上），西格瑪奧德里奇公司；蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖高純試劑，日本昭和株式會社。

2 標準溶液

為了方便對兩種儀器的檢測方法和檢測效果進行比較，同時，要保證兩種儀器均在最佳測量效果范圍內，將兩種儀器的標準曲線如下配制。

2.1 離子色譜標準工作液

果糖、蔗糖、乳糖均配制成濃度分別為0.4、0.8、1.6、2.4、4.0、8.0 mg/L 的標準溶液（由于離子色譜法測定低聚果糖的標準物質為果糖，所以無需另行配制標準品）。

2.2 液相色譜標準工作液

低聚果糖標準工作液：蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖均配制成濃度分別為 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/mL 的標準溶液。（蔗果六糖在乳制品中含量微小，所以忽略不計。）

果糖、蔗糖、乳糖均配制成濃度分別為2.0、4.0、6.0、10.0 mg/mL的標準溶液。

3 實 驗

取適量的隨機品牌嬰兒配方乳粉、全脂乳粉、調制乳和風味發酵乳參照GB 5009.255-2016 和GB 5009.8-2016進行雙人四平行前處理，備用。

3.1 實驗數據

3.1.1 離子色譜

為了方便比較，以下計算結果乳糖和蔗糖以“g/100 g”計，果糖和低聚果糖以“mg/100g”計，且均取平均值并保留一位小數。參照GB 5009.255-2016 中的實驗方法測定4 個樣品中不同糖類的含量，結果如表1。

表1 離子色譜測定樣品含量

因為離子色譜靈敏度較高，所以在測定乳制品中低聚果糖時，取樣量通常控制在1～1.5 g。測定時，果糖標準曲線峰值如表2 所示，圖1 為濃度0.4 mg/L 標準樣品圖所示。

表2 離子色譜果糖標準曲線峰值

圖1 果糖標準品譜圖

在上述實驗數據中我們可以看出，離子色譜法測定糖類時，果糖標準品的測定效果良好。結合實際操作經驗，用離子色譜運行25 min 進行單一標準品的測定，時間是充足的。

3.1.2 液相色譜

將4 個樣品用液相色譜進行相同項目測定，得出結果如表3所示。

表3 液相色譜測定樣品含量

結合表1 來看，表3 中有4 項未檢出數值，而嬰兒配方乳粉中低聚果糖檢測數值與表1 相比遠遠超出誤差范圍；而乳糖和蔗糖的測定，實驗結果與表1 保持平行，符合實驗的誤差要求。

根據GB 5009.8-2016 中的限定，果糖的檢出限為0.2 g/100 g 即200 mg/100 g。根據表1 中的檢測結果，風味發酵乳中果糖含量為10.2 mg/100 g，小于檢出限，所以液相色譜法并未檢出此種糖類。根據GB/T 23528-2009 中的實驗要求和蒸發光散射檢測器的使用說明書進行計算，得出本文中液相色譜法測定低聚果糖的檢出限為100 mg/100 g，再結合表1 可以看出，調制乳、風味發酵乳、嬰兒配方乳粉中的低聚果糖含量均小于此方法的檢出限，所以液相色譜法未能檢出。

3.2 糖類物質衰減測試

取乳糖、蔗糖、果糖的離子色譜標準工作液（0.8 mg/L），用離子色譜法進行間隔測量（日常檢驗工作中低聚果糖會被酶解為果糖進行測定，所以蔗果三、四、五糖不必做此項實驗），間隔時間與測定量如表4所示。

表4 間隔實驗數據

結合表4 數據可知，實驗室常見糖類在濃度較低時不穩定，含量會隨時間增加大體成二元一次函數衰減。根據GB 5009.255-2016 中色譜條件，每單個樣品或標樣運行時間為50 min。

參考GB 5009.255-2016 中的梯度洗脫條件，變更梯度洗脫條件后進行同一樣品多次測量（嬰兒配方乳粉測定低聚果糖，風味發酵乳測定果糖），變更后洗脫條件如表5、得出數據如表6所示。

表5 變更后梯度洗脫條件

表6 變更條件同一樣品測量數據

結合表5、表6 可知，將單次進樣運行時間縮短至34 min 后，測量結果符合GB 5009.255-2016 的精密度要求。為了使實際操作更加省時，并且盡量避免因時間過長而引起的待測目標物衰減，嘗試變更色譜條件后進行測量。嬰兒配方乳粉第三次測量色譜圖如圖2所示。

圖2 變更條件嬰兒配方乳粉色譜圖

4 實用性比較

4.1 離子色譜法

結合實驗室日常工作經驗，若參照GB 5009.8-2016中的檢驗方法，通常乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖的保留時間均在15 min以內[2-3]。

4.2 液相色譜法

結合實驗室日常工作，若參照GB 5009.8-2016 和GB/T 23528-2009 進行糖類測定時，并且均采用液相色譜法，通常乳糖、蔗糖、果糖的保留時間均在15 min以內，測定低聚果糖時（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖計）的保留時間通常為蔗果三糖20 min 以內、蔗果四糖25 min以內、蔗果五糖30 min以內。

4.3 比較

液相色譜測定低聚果糖（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖計）時單次運行時間最低可以壓縮至40 min，而測定乳糖、蔗糖、果糖時則最低可以壓縮至20 min左右；若采用離子色譜法測定乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖時可以壓縮至34 min 左右。結合表1 和表3 可以看出，液相色譜雖然在一些物質的檢測中周期短、檢測效果良好，但是在測定糖含量較低的樣品時效果不佳；離子色譜雖然檢出限較低、檢測效果良好，但是僅標準品的單次運行時間就已經需要34 min，如果測定成分復雜的樣品時，因為需要對每一針進行充分清洗，所以所需時間可能會更多。

5 分析與討論

由于糖的種類繁多，本文僅選用實驗室常見的乳糖、蔗糖、果糖和低聚果糖作為主要參考依據，并進行分析研究。

在使用液相色譜串聯蒸發光散射檢測器測定糖類時，可以發現樣品中含量高的糖很容易準確、快速的測定，而含量低的糖很容易出現誤差較大甚至未檢出的情況；離子色譜測定糖類時雖然靈敏度相對較高、檢測結果較為準確，但是由于單次運行時間過長，容易造成等待時間過長待測液中目標物質發生變化。根據GB 5009.255-2016 中的梯度洗脫條件，單次運行則需要50 min，大大降低了實驗中每批次樣品的測定數量，同時，糖類在低濃度下不穩定，容易分解、變性，往往在運行24 h 后，該批次順序相對靠后的樣品還未進行測定，這就增加了實驗結果的不穩定性。

6 結 論

由于糖類物質在低濃度下不穩定，而離子色譜運行成本較高，所以建議在研究、單批次樣品數較少、精確度要求較高等情況下使用離子色譜作為檢測儀器；液相色譜作為被廣泛使用的大型儀器，運行成本較低，但是檢出限相對較高，所以建議在單批次樣品數量較多、經費有限、被測物糖類含量較高等情況下使用液相色譜作為檢測儀器。本文雖然初步驗證了離子色譜法測定低聚果糖縮短時間的可行性，但是現有的技術還無法使低濃度糖類保持穩定的狀態，解決這一難題將會對保證實驗結果的準確性和完善檢測技術起到至關重要的作用。