饮料中添加剂含量的测定-材料制备-科学指南针

【摘要】在本篇技术文章中，我们介绍了两种饮料用快速高效液相色谱柱的应用。

简介

饮料，如常见的苏打水和能量饮料，可能含有许多极性成分，很容易溶解在饮料的水溶液基质中。这些成分包括甜味剂（糖或代糖）、咖啡因、维生素补充剂、氨基酸、有机酸和植物提取物。因为需要被分析的样品已经处于溶液状态，所以不需要额外的样品制备过程，而是将溶液稀释后直接注入到高效液相色谱（HPLC）中即可。

在本篇技术文章中，我们介绍了两种饮料用快速高效液相色谱柱的应用。这类色谱柱适用于各类HPLC系统，其中的一个优势是它们能够达到UHPLC系统上使用亚2微米柱相关的分辨率、效率和速度，而不会产生高背压。本篇技术文章选择的为化学柱（RP-酰胺和HILIC），因为它们与C18相比具有更强的极性化合物特征。

无糖汽水的分析

人工甜味剂通常以特定的组合在饮料中使用，以模拟天然糖的甜度。它们所含的能量比糖少，添加它们是为了保持口感而不额外增加热量。除了甜味剂，苏打水还可能含有防腐剂，添加防腐剂是为了抑制微生物生长，以延长饮料的保质期。因为人造甜味剂和防腐剂都被认为是添加剂，所以它们经常受到管制；因此，必须确定它们的性质和添加浓度。

图1展示了三种人工甜味剂（安赛蜜、阿斯巴甜和纽甜）、两种防腐剂（苯甲酸和山梨酸）咖啡因的高效液相色谱分离。在这个例子中，使用快速RP-酰胺柱。酰胺柱中的酰胺官能团提供了不同于烷基纯相（如C18）的选择性。极性化合物的选择性差异最明显，如本应用中的化合物。在快速RP-酰胺柱上，所有主要成分的分离能够在1分钟内实现，使用的是可接受背压（3200 psi/220 bar）的传统HPLC系统。

图1. 用高效液相色谱分析无糖汽水中的人工甜味剂，防腐剂和咖啡因

HPLC条件

色谱柱: 快速RP-酰胺柱，3 cm x 4.6 mm I.D., 2.7 µm粒径；

流动相：（A）100 mM 醋酸铵溶液，pH = 5.6，用乙酸滴定标定浓度；（B）水；（C）乙腈；

梯度：20%恒速的A，1分钟内C由5到60% C，并保持60% C持续0.1分钟；

流速：3 mL/分钟；

柱温：40 °C；

检测器：214 nm处UV；

注射容量：1 µL；

样品：缓冲溶液中的无糖汽水，浓度为100-500 µg/mL。

咖啡因能量饮料分析

能量饮料含有多种可营销的组分，如糖、维生素和咖啡因，和苏打水一样，它们通常也含有防腐剂，在快速 HILIC色谱柱上分析能量饮料的色谱图如图2所示。选择HILIC色谱法是因为它适用于保留和分离基于极性差异的亲水化合物，无论这些分析物是酸性、碱性、带电的还是中性的。采用紫外分光光度法和ELSD法能够检测不同类型的化合物；ELSD可以检测不吸收紫外线的糖。

分析使用的是MS友好型流动相，分析速度快（2分钟以内），背压低（815 psi）。由于这些优势的存在，HILIC色谱柱可以被用分析饮料成分。

图2. 用HPLC分析能量饮料中的糖、维生素、防腐剂和咖啡因

HPLC条件

色谱柱: 快速HILIC柱，10 cm x 3.0 mm I.D., 2.7 µm粒径；

流动相：（A）100 mM 醋酸铵溶液，pH = 5.0；（B）水；（C）乙腈；（A: B: C = 9:1:90）；

流速：0.6 mL/分钟；

柱压：815 psi；

柱温：35 °C；

检测器：254 nm处UV或ELSD，55 °C，3.5 bar氮气；

注射容量：2 µL；

样品：用乙腈1:9稀释的商品化功能饮料。

结论

这些简单的例子展示了两个快速色谱柱在饮料分析中的应用，这类色谱柱都适用于极性化合物的分析，能够成功地用于分析几种饮料成分，包括糖类、维生素、甜味剂、防腐剂和咖啡因。快速柱提供了传统高效液相色谱系统的快速分离方法，而与亚2微米柱相关的背压没有显著增加。两柱之间的选择性差异可以进一步用于改变洗脱顺序和化合物保留时间。

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