高效液相色谱法测定黑莓汁和黑莓果酒中常见有机酸

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  摘要:采用高效液相色谱法测定黑莓汁和黑莓果酒中有机酸含量。采用美国Agilent SB-C18(4.6 mm×150 mm,5 μm)为分析柱;流动相:0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液(磷酸调pH值为2.0);温度:30 ℃;流速:1.0 mL/min;检测波长:214 nm;进样量:20 μL。建立了检测黑莓果酒中主要的6种有机酸(酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、D-苹果酸)的高效液相色谱方法。该方法的回收率为98.56%;RSD(相对标准偏差)为0.21%。
  关键词:高效液相色谱法;黑莓汁;黑莓果酒;有机酸
  中图分类号: O657.7 2 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2016)07-0327-03
  黑莓(blackberry)属于蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属小灌木Rubus laciniata的果实,是一种具有较强抗氧化能力的小浆果,美国农业部评价结果显示黑莓的抗氧化能力居第二位[1]。黑莓除含有糖、多种有机酸、膳食纤维、维生素和矿物质外,还含有大量的多酚、花青素、鞣花酸等具有抗氧化功能的成分[2-4]。我国黑莓的主栽品种有Hull、Chester、Boysen等,江苏、东北、贵州等地是我国主要的黑莓种植地区,总种植面积约1万hm2,全国黑莓年总产量约20万t。黑莓果实柔嫩多汁,营养丰富,富含锌、硒等多种矿物质,氨基酸种类齐全,且花色苷和总酚含量较高,被誉为第三代“黄金水果”,所含有的多酚类化合物在体内发挥抗氧化作用,可以降低心脏病、癌症和其他慢性病的发生率[3-4]。
  糖和有机酸是食品中重要的风味成分。Türemi
  瘙 塂 等研究了9种黑莓的糖酸比,结果发现黑莓最高的糖酸比(可溶性固形物含量/总酸)为9.6[5]。Wrolstad等采用气相色谱检测美国和英国多种黑莓中的有机酸,包括苹果酸、柠檬酸、莽草酸、异柠檬酸、奎宁酸和磷酸等,其中异柠檬酸是所有黑莓中含量最高的有机酸[6]。Kafkas等檢测了土耳其黑莓中的有机酸含量,在所研究的5种黑莓中,苹果酸是含量最高的酸,而柠檬酸的含量均为零[7]。糖和酸的比例(糖酸比)常被用来判断果实是否成熟和消费者的接受程度。如果是鲜食的品种,一定要保持适当的糖酸比。随着成熟度的增加,黑莓中可溶性固形物的含量增加,有机酸的含量减少。
  植物体内有机酸含量分析是近几年来研究的热点,尤其是在逆境生理方面。果实中有机酸种类与含量也是衡量果实品质的重要指标。目前测定有机酸的方法通常包括气相色谱法、高效液相色谱法和离子色谱法,其中气相色谱法(GC)测定有机酸时,常常因为酸的沸点较高、不易气化而需要先对其衍生再进行测定,方法比较繁琐;离子色谱法(HPIC)是近来应用较多的测定植物体内有机酸的方法[8-9],可以同时测定溶液中的有机酸根离子和无机阴离子,如NO-3、Cl-、PO43-等,并且样品前处理简单[10-12],但大量无机阴离子的存在通常增加了低含量有机酸的检测难度;与之相比较,高效液相色谱法(HPLC)测定有机酸的方法比GC法简单[13-14],但也存在pH值、流动相的选择等方面的问题,尤其是在测定几种以上的有机酸时更为明显。
  对于黑莓果酒而言,同时检测多种有机酸是必须的,因为有机酸的组成和比例更直接地影响着黑莓果酒风味的优雅和谐,但由于黑莓果酒组分复杂,乙醇、色素、多酚以及糖等组分都可能对有机酸的检测造成干扰,因此,有必要建立一种稳定的、适于黑莓果酒多种有机酸分析的快速方法。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  黑莓果酒:江苏省农业科学院农产品加工研究所酿造的黑莓果酒,黑莓品种为宝森,采自南京溧水地区。
  1.2 仪器与试剂
  仪器:PHS-3C型pH值计(上海精密科学仪器有限公司);Waters 2695-2998高效液相色谱仪(美国Waters公司),配有DAD检测器、色谱柱恒温箱和自动进样器;有机相针式过滤器。
  试剂:酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、D-苹果酸(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);超纯水(电阻率为18.2 MΩ/cm2);活性干酵母(湖北安琪酵母股份有限公司)。
  1.3 有机酸标准液的配制
  分别称取酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、D-苹果酸标准品50.0 mg,用去离子水定容至10 mL,配制成5 g/L标准液,为有机酸的混合标准样母液;临用时稀释为7个浓度梯度溶液。根据样品中有机酸含量分别稀释,经0.22 μm滤头过滤进样。以进样量(g/L)为横坐标、峰面积为纵坐标,绘制标准曲线。
  1.4 样品的制备方法
  1.4.1 黑莓汁的制备 黑莓→打浆→果胶酶酶解(45 ℃,4.5 h)→离心。
  1.4.2 黑莓果酒的发酵 黑莓→打浆→果胶酶酶解(45 ℃,4.5 h)→调糖→接酵母菌(4%的蔗糖活化)→25 ℃发酵→黑莓果酒。
  1.4.3 样液的制备 吸取5 mL黑莓汁和黑莓果酒,分别经11 000 r/min离心10 min,0.22 μm滤头过滤,待HPLC定量分析。
  1.5 色谱条件
  色谱柱:美国Agilent SB-C18(4.6 mm×150 mm,5 μm);柱温:30 ℃;流动相:0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液(磷酸调pH值为2.0),使用前用0.45 μm滤膜过滤;流速:1.0 mL/min;检测波长:214 nm;进样量:20 μL。
  2 结果与分析
  2.1 标准工作曲线的建立
  分别吸取一定质量浓度的有机酸标准品,经0.22 μm滤膜过滤后进样。以进样量(g/L)为横坐标,峰面积为纵坐标,进行线性回归,得到标准曲线见表1。从图1可以看出色谱工作稳定,重现性良好。   2.2 流动相的选择
  采用高效液相色谱法测定有机酸的研究很多,但是试验中所用的流动相种类及pH值有很大差别。常用的流动相有0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液(pH值2.5)[13-18]、甲醇 ∶ 15 mmol/L KH2PO4缓冲液(pH值2.1)=15 ∶ 85(体积比)[14]、0.6% KH2PO4(pH值2.65)[19]、4 mmol/L硫酸水溶液[20]等。通过对上述各流动相检测有机酸效果的比较,最终采用0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液(pH值 2.0)为流动相。
  2.3 HPLC定量分析
  试验选取不同浓度酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、D-苹果酸6种有机酸制作混合标准溶液,检测黑莓汁及黑莓果酒样品中的有机酸,结果(图1)表明,图中有8个主要的峰,其中峰1是溶剂峰,峰8是单宁,峰2、3、4、5、6、7分别是酒石酸、L-苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、D-苹果酸。
  2.4 精密度试验
  取6种有机酸标准品的混合溶液10 mL,经0.22 μm滤膜过滤后连续进样6次,分别计算有机酸峰面积的相对标准偏差(relative standard deviation,RSD),其平均RSD为0.18%(n=6)。表明该仪器灵敏度高,可用于黑莓汁和黑莓果酒中有机酸的检测。
  2.5 重复性试验
  精确吸取一定量的黑莓汁和黑莓果酒样品各6份,经离心、0.22 μm滤膜过滤后进样分析,分别计算有机酸峰面积的相对标准偏差,得到平均RSD为0.12%(n=6),表明该检测方法重现性良好。
  2.6 加标回收率试验
  采用加样回收法,精确吸取一定量的黑莓汁和黑莓果酒样品各5份,分别加入一定浓度的有机酸标准品,经离心、0.22 μm 滤膜过滤后进样检测,记录色谱图,根据峰面积计算回收率,结果见表2,其中有机酸平均回收率为98.56%,平均RSD为0.21%(n=5)。可见此方法的准确度和精密度均良好,可應用于黑莓汁和黑莓果酒中有机酸含量的检测。
  3 讨论
  HPLC法测定黑莓汁和黑莓果酒中的有机酸含量时,由于各种有机酸的洗脱速度相似,导致出峰时间相近,间隔较小,试验过程中通过调整流动相组成及配比达到了相对较好的分离效果。通过调整,(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液的浓度为0.5%、pH值为2.0的流动相,可达到较为理想的分离效果。
  4 结论
  采用色谱柱:美国Agilent SB-C18(4.6 mm×150 mm,5 μm);柱温:30 ℃;流动相:0.5%(NH4)2HPO4-H3PO4缓冲液(磷酸调pH值为2.0),使用前用0.45 μm滤膜过滤;流速:1.0 mL/min;紫外检测波长:214 nm;进样量:20 μL。通过该方法,黑莓汁和黑莓果酒中含有的6种主要有机酸得到分离并定量,其平均回收率为 98.56%,平均RSD为0.21%。结果显示,该方法操作简单,准确度高,无杂质干扰,黑莓汁和黑莓果酒样品无需经过复杂的前处理,即可达到较好的分离效果。
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