Determinations of Monosaccharides and Disaccharides in Beverages by Capillary HPAE-PAD

Význam tématu

Analýza mono- a disacharidů v nápojích je zásadní pro kontrolu kvality výrobků, sledování sladivosti, ověřování původu cukrů a splnění požadavků regulací o označování obsahu cukrů.

Cíle a přehled studie

Cílem této studie bylo ukázat přímou separaci a kvantifikaci glukózy, fruktózy a sacharózy v různých nápojových vzorcích pomocí kapilární HPAE-PAD (High Performance Anion-Exchange Chromatography s pulzní amperometrií) na systému Thermo Scientific Dionex ICS-4000 HPIC.

Použitá metodika a instrumentace

Inline elektrolytické generování hydroxidového elučního roztoku (RFIC) eliminovalo chyby a kontaminaci při manuální přípravě elučního roztoku. Kapilární kolona CarboPac PA20 (0,4 × 150 mm) byla provozována při průtoku 0,008 mL/min s 10 mM KOH. Jako detektor sloužila pulzní amperometrie na zlaté elektrodě s referencí Ag/AgCl, vyhodnocovaná ve čtyřpotenciálním režimu optimalizovaném pro sacharidy.

Použitá instrumentace

• Ion chromatograf Dionex ICS-4000 HPIC se systémem RFIC-KOH
• Kapilární kolona Thermo Scientific Dionex CarboPac PA20
• Elektrochemický detektor s pulzní amperometrií (PAD), zlatá pracovní elektroda PTFE
• Anion-eluent-generator cartridge (EGC-KOH) a kontinuálně regenerovaný trap column (CR-ATC)
• Autosampler Dionex AS-AP a software Chromeleon CDS
• Reagencie: voda 18 MΩ·cm, ACS standardy mono-sacharidů a disacharidů

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda prokázala lineární odezvu v rozsahu 0,1–200 mg/L (R2 > 0,99) a dobré rozlišení (Rs > 1,6) pro glukózu, fruktózu a sacharózu. Různé nápoje vyžadovaly 2–10 000násobné ředění, aby se udržely ve lineárním rozsahu detekce. Tenká kapilární těsnící vložka (0,001") poskytla nejvyšší citlivost, silnější 0,015" vložka snížila nutnost extrémních ředění u vysoce slazených vzorků.

Přínosy a praktické využití metody

• Eliminace derivatizace sacharidů a s ní spojených nákladů a času
• Přesné a čisté eluentní roztoky díky inline generaci bez karbonátové kontaminace
• Minimální spotřeba eluantu (cca 15 mL/den) a nízký objem odpadu
• Možnost nepřetržitého 24/7 provozu kapilární IC
• Flexibilita nastavení rozlišení a citlivosti pomocí výměny těsnicích vložek

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj směřuje k ještě menším objemům elučních kapilár, vyšší automatizaci přípravy vzorků, integraci do výrobních QC linek a kombinaci kapilární IC s hmotnostní spektrometrií pro komplexnější metabolomické aplikace. Nové materiály elektrod a optimalizovaná pulzní schémata zlepší životnost a citlivost detekce.

Závěr

Kapilární HPAE-PAD na systému Dionex ICS-4000 poskytuje rychlou, citlivou a spolehlivou analýzu glukózy, fruktózy a sacharózy v širokém spektru nápojů. Inline eluentní generace a volba vhodných těsnících vložek umožňují minimalizovat chyby, spotřebu eluantu i rozsah ředění vzorků.

Reference

1. Thermo Fisher Scientific. Application Note 143: Determination of Organic Acids in Fruit Juices, 2003.
2. Corn Refinery Association. Comparing Sweeteners, 2013.
3. Sun S.Z., Anderson G.H., Flickinger B.D., Williamson-Hughes P.S., Empie M.W. Food Chem. Toxicol., 2011.
4. Thermo Fisher Scientific. Dionex ICS-4000 Operator’s Manual, 2012.
5. Thermo Fisher Scientific. Dionex AS-AP Operator’s Manual, 2012.
6. Thermo Fisher Scientific. Technical Note TN136: Configuring a High-Pressure Dedicated Capillary IC for Electrochemical Detection, 2013.
7. Thermo Fisher Scientific. Product Manual for Continuously Regenerated Trap Column (CR-TC), 2010.
8. Thermo Fisher Scientific. Technical Note TN113: Practical Guidance to Capillary IC, 2012.
9. Thermo Fisher Scientific. User’s Compendium for Electrochemical Detection, 2010.
10. Thermo Fisher Scientific. Technical Note TN110: Carbohydrate Determination by HPAE-PAD with Disposable Au/PTFE Electrodes, 2011.
11. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN282: Determination of Biofuel Sugars by Ion Chromatography, 2012.
12. Thermo Fisher Scientific. Application Brief AB127: Carbohydrates in Fruit Juice Using Capillary IC, 2011.
13. Hanko V., Rohrer J. J. Agric. Food Chem., 2004.
14. Thermo Fisher Scientific. Application Note 159: Determination of Sucralose Using HPAE-PAD, 2004.
15. Thermo Fisher Scientific. Application Update AU151: Sucralose in Reduced-Carbohydrate Colas, 2006.
16. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN280: Carbohydrates in Coffee, 2012.
17. Thermo Fisher Scientific. Various product brochures and manuals.