离子色谱法与液相色谱法测定乳制品中糖类物质的方法比较

傅徐阳，鄂来明，靳凤龙

（1.黑龙江省质量监督检测研究院，哈尔滨150028；2.国家乳制品质量监督检验中心，哈尔滨150028；3.齐齐哈尔市食品药品检验检测中心，黑龙江齐齐哈尔161005）

0 引 言

糖类在浓度较低的情况下不稳定，会发生氧化、降解、发酵等化学反应[1]。乳制品中有些糖类的添加量较少，因此现有的检测方法中，经处理后的待测液当中糖类浓度往往较低。液相色谱虽然能快速完成检测，但是对于糖浓度较低的情况则很难保证数据的准确性，而离子色谱虽然灵敏度相对较高，但检测时间过长，导致尚未完成检测而待测液中的糖类已经分解。本文在对乳制品中蔗糖、果糖、乳糖和低聚果糖的含量进行结果分析的同时，对两种仪器的糖类检测方法进行了初步的比较和分析。在实验室日常工作中，如果能对仪器和目标物质的适用情况掌握清楚，将会大大节省时间和成本，从而提高工作效率。

1 材料与设备

1.1 主要设备

ICS-5000+离子色谱—安培脉冲检测器，赛默飞世尔科技公司；Agilent Technologies 1290 Infinity-1260 Infinity ELSD 液相色谱—蒸发光散射检测器，安捷伦科技有限公司；SHZ-A 恒温水浴振荡器，上海浦东物理光学仪器厂。

1.2 主要材料

IonPac-PA1型色谱柱及配套保护柱，赛默飞世尔科技公司；Shode x NH2P-50 4E 氨基色谱柱，日本昭和株式会社；Thermo RP 固相净化柱，赛默飞世尔科技公司；蔗糖酶、果聚糖酶，西格玛奥德里奇公司；硼氢化钠、乙酸，天津光复科技发展有限公司（根据GB 5009.255-2016 要求配制）；果糖、蔗糖、乳糖高纯试剂（纯度99.5%以上），西格玛奥德里奇公司；蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖高纯试剂，日本昭和株式会社。

2 标准溶液

为了方便对两种仪器的检测方法和检测效果进行比较，同时，要保证两种仪器均在最佳测量效果范围内，将两种仪器的标准曲线如下配制。

2.1 离子色谱标准工作液

果糖、蔗糖、乳糖均配制成浓度分别为0.4、0.8、1.6、2.4、4.0、8.0 mg/L 的标准溶液（由于离子色谱法测定低聚果糖的标准物质为果糖，所以无需另行配制标准品）。

2.2 液相色谱标准工作液

低聚果糖标准工作液：蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖均配制成浓度分别为 0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0 mg/mL 的标准溶液。（蔗果六糖在乳制品中含量微小，所以忽略不计。）

果糖、蔗糖、乳糖均配制成浓度分别为2.0、4.0、6.0、10.0 mg/mL的标准溶液。

3 实 验

取适量的随机品牌婴儿配方乳粉、全脂乳粉、调制乳和风味发酵乳参照GB 5009.255-2016 和GB 5009.8-2016进行双人四平行前处理，备用。

3.1 实验数据

3.1.1 离子色谱

为了方便比较，以下计算结果乳糖和蔗糖以“g/100 g”计，果糖和低聚果糖以“mg/100g”计，且均取平均值并保留一位小数。参照GB 5009.255-2016 中的实验方法测定4 个样品中不同糖类的含量，结果如表1。

表1 离子色谱测定样品含量

因为离子色谱灵敏度较高，所以在测定乳制品中低聚果糖时，取样量通常控制在1～1.5 g。测定时，果糖标准曲线峰值如表2 所示，图1 为浓度0.4 mg/L 标准样品图所示。

表2 离子色谱果糖标准曲线峰值

图1 果糖标准品谱图

在上述实验数据中我们可以看出，离子色谱法测定糖类时，果糖标准品的测定效果良好。结合实际操作经验，用离子色谱运行25 min 进行单一标准品的测定，时间是充足的。

3.1.2 液相色谱

将4 个样品用液相色谱进行相同项目测定，得出结果如表3所示。

表3 液相色谱测定样品含量

结合表1 来看，表3 中有4 项未检出数值，而婴儿配方乳粉中低聚果糖检测数值与表1 相比远远超出误差范围；而乳糖和蔗糖的测定，实验结果与表1 保持平行，符合实验的误差要求。

根据GB 5009.8-2016 中的限定，果糖的检出限为0.2 g/100 g 即200 mg/100 g。根据表1 中的检测结果，风味发酵乳中果糖含量为10.2 mg/100 g，小于检出限，所以液相色谱法并未检出此种糖类。根据GB/T 23528-2009 中的实验要求和蒸发光散射检测器的使用说明书进行计算，得出本文中液相色谱法测定低聚果糖的检出限为100 mg/100 g，再结合表1 可以看出，调制乳、风味发酵乳、婴儿配方乳粉中的低聚果糖含量均小于此方法的检出限，所以液相色谱法未能检出。

3.2 糖类物质衰减测试

取乳糖、蔗糖、果糖的离子色谱标准工作液（0.8 mg/L），用离子色谱法进行间隔测量（日常检验工作中低聚果糖会被酶解为果糖进行测定，所以蔗果三、四、五糖不必做此项实验），间隔时间与测定量如表4所示。

表4 间隔实验数据

结合表4 数据可知，实验室常见糖类在浓度较低时不稳定，含量会随时间增加大体成二元一次函数衰减。根据GB 5009.255-2016 中色谱条件，每单个样品或标样运行时间为50 min。

参考GB 5009.255-2016 中的梯度洗脱条件，变更梯度洗脱条件后进行同一样品多次测量（婴儿配方乳粉测定低聚果糖，风味发酵乳测定果糖），变更后洗脱条件如表5、得出数据如表6所示。

表5 变更后梯度洗脱条件

表6 变更条件同一样品测量数据

结合表5、表6 可知，将单次进样运行时间缩短至34 min 后，测量结果符合GB 5009.255-2016 的精密度要求。为了使实际操作更加省时，并且尽量避免因时间过长而引起的待测目标物衰减，尝试变更色谱条件后进行测量。婴儿配方乳粉第三次测量色谱图如图2所示。

图2 变更条件婴儿配方乳粉色谱图

4 实用性比较

4.1 离子色谱法

结合实验室日常工作经验，若参照GB 5009.8-2016中的检验方法，通常乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖的保留时间均在15 min以内[2-3]。

4.2 液相色谱法

结合实验室日常工作，若参照GB 5009.8-2016 和GB/T 23528-2009 进行糖类测定时，并且均采用液相色谱法，通常乳糖、蔗糖、果糖的保留时间均在15 min以内，测定低聚果糖时（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖计）的保留时间通常为蔗果三糖20 min 以内、蔗果四糖25 min以内、蔗果五糖30 min以内。

4.3 比较

液相色谱测定低聚果糖（以蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖计）时单次运行时间最低可以压缩至40 min，而测定乳糖、蔗糖、果糖时则最低可以压缩至20 min左右；若采用离子色谱法测定乳糖、蔗糖、果糖、低聚果糖时可以压缩至34 min 左右。结合表1 和表3 可以看出，液相色谱虽然在一些物质的检测中周期短、检测效果良好，但是在测定糖含量较低的样品时效果不佳；离子色谱虽然检出限较低、检测效果良好，但是仅标准品的单次运行时间就已经需要34 min，如果测定成分复杂的样品时，因为需要对每一针进行充分清洗，所以所需时间可能会更多。

5 分析与讨论

由于糖的种类繁多，本文仅选用实验室常见的乳糖、蔗糖、果糖和低聚果糖作为主要参考依据，并进行分析研究。

在使用液相色谱串联蒸发光散射检测器测定糖类时，可以发现样品中含量高的糖很容易准确、快速的测定，而含量低的糖很容易出现误差较大甚至未检出的情况；离子色谱测定糖类时虽然灵敏度相对较高、检测结果较为准确，但是由于单次运行时间过长，容易造成等待时间过长待测液中目标物质发生变化。根据GB 5009.255-2016 中的梯度洗脱条件，单次运行则需要50 min，大大降低了实验中每批次样品的测定数量，同时，糖类在低浓度下不稳定，容易分解、变性，往往在运行24 h 后，该批次顺序相对靠后的样品还未进行测定，这就增加了实验结果的不稳定性。

6 结 论

由于糖类物质在低浓度下不稳定，而离子色谱运行成本较高，所以建议在研究、单批次样品数较少、精确度要求较高等情况下使用离子色谱作为检测仪器；液相色谱作为被广泛使用的大型仪器，运行成本较低，但是检出限相对较高，所以建议在单批次样品数量较多、经费有限、被测物糖类含量较高等情况下使用液相色谱作为检测仪器。本文虽然初步验证了离子色谱法测定低聚果糖缩短时间的可行性，但是现有的技术还无法使低浓度糖类保持稳定的状态，解决这一难题将会对保证实验结果的准确性和完善检测技术起到至关重要的作用。