CN110487937B - 一种白砂糖来源产地的鉴别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种白砂糖产地的鉴别方法，公开了一种应用超高效液相色谱‑离子淌度‑三重四级杆质谱串联飞行时间质谱技术的方法检测白砂糖的来源产地，首次使用分子碎片峰M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的比值，以及分子碎片峰M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的比值作为白砂糖中蔗糖分子同位素的特征指示；该方法高效、准确、选择性强、灵敏度高，可满足高通量检测需求，能为食糖的指纹谱库提供数据和技术支撑。

Description

一种白砂糖来源产地的鉴别方法
技术领域
本发明涉及白砂糖分析检测领域，具体涉及一种白砂糖来源产地的鉴别方法。
背景技术
据统计，白砂糖在2018年全国消费量达到1500万吨，但累计产糖1031.41万吨，较上制糖期增加102.22万吨，同比增长11％。随着人口增长和生活水平的提升,国内食糖消费将继续增长势头,未来在产需缺口400万吨的基础上仍会进一步增加。由于进口糖价格和国内糖价格有较大差异，存在着走私糖冲击国内糖价的风险，因此行业对糖的产地来源鉴别有着急迫的需求。
白砂糖的主要成分为蔗糖分子且纯度大于99.6％，不同产地的白砂糖在物理化学性质上及其相似，因此现有的检测方法难以对其区分鉴别。
在日常研究中，我们发现不同区域的气候不同会导致区域间植物的光合作用最终产物中C13的含量存在差异，本发明利用这一机理上的差异，通过测定C13同位素的含量来对白砂糖来源产物进行鉴别。
发明内容
基于上述背景，本发明的目的在于提供一种蔗糖来源产地的鉴别方法，以期为食糖产品检测提供高效便捷准确的技术手段，准确辨别白砂糖的来源产地，为食糖产品的指纹谱库提供数据和技术支撑。
本发明提供的技术方案如下：
一种白砂糖来源产地的鉴别方法，包括使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，通过监测白砂糖中的蔗糖分子碎片峰M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的比值，以及M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的比值作图判断白砂糖的来源产地。
在一个实施例中，上述方法包括以下步骤：
S1.标准溶液的制备
称取蔗糖标准品，加水溶解后定容，配置成单标标准储备液，取上述单标标准储备液用水逐级稀释，配置成特定浓度的单标标准工作液，储存待测；
S2.样品的前处理
称取待测样品，加入水，经涡旋振荡和超声溶解后，将样品过滤到进样瓶中，储存待测；
S3.样品分析
将S1中特定浓度的单标标准工作液和S2中经前处理后的样品分别注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，通过保留时间和离子漂移时间定性，记录样品蔗糖分子碎片峰M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的信号值比值，以及分子碎片峰M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的信号值比值，判断蔗糖的作物来源。
在一个实施例中，样品经过0.22μm滤膜过滤到到进样瓶中。
在一个实施例中，超高效液相色谱的色谱柱为ACQUITY UPLC BEH Amide(1.7μm，2.1×50mm)氨基柱。
在一个实施例中，超高效液相色谱的流动相A为氨水，流动相B为乙腈，梯度洗脱程序如下：0-3min，流动相A18％，流动相B 82％，3-6min，流动相A 20％，流动相B 80％，6-7min，流动相A 25％，流动相B 75％,7-10min流动相A18％，流动相B 82％。
在一个实施例中，质谱的条件为：
离子源：负化学源，
离子模式：负离子模式，
电压：-2500V，
电离方式：电喷雾电离，
离子趟度模式：高分辨碰撞面积模式，
离子源温度：90-100℃，
去溶剂气温度：230-280℃，
流速：700-900L/h，
监测方式：高分辨离子淌度全扫描模式，
监测同位素离子对：M/Z＝341.108和M/Z＝342.111，M/Z＝179.057和M/Z＝180.057
在一个实施例中，以X轴为M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的信号比值，Y轴为M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的信号比值作图,所得散点图使用K聚类法得出相应分布范围，对照不同产地标准谱图范围可以得出蔗糖的来源产地。
本发明的有益效果如下：
1.利用甜菜(北方)和甘蔗(南方)的光合作用中碳循环机制不同，存在对同位素碳分馏机制的差别，且不同地区气候导致的C13同位素分布差异，通过使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱对两种质荷比不同的蔗糖分子(白砂糖的主要成分)碎片峰，341.108和342.111以及179.057和180.057的信号比值进行测定，对比两个比值作图发现不同区域来源的蔗糖存在着恒定的、不同的比值，本发明的准确性和普适性基本达到了90％以上，能准确高效的辨别白砂糖的产地来源，为食糖产品的指纹谱库提供数据和技术支撑。
2.通过使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，选择高分辨碰撞面积模式的离子淌度模式和高分辨离子淌度全扫描模式的检测方式，能有效精确分析鉴别白砂糖中的蔗糖子，防止食糖产品中的其他还原性糖、低聚糖中的C13引入导致结果的差异。
附图说明
图1为白砂糖(10mg/L)的总离子流图；
图2为不同来源产地的蔗糖的同位素比率的区域统计图；
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例的内容并非对本发明的限定。
一种蔗糖来源产地的鉴别方法，包括以下步骤：
1.标准储备液制备
准确称取白砂糖标准品10.00mg，分别在10mL容量瓶用超纯水溶解并定容到10mL，配制成1000mg/L的标准储备液单标；并置于4℃冰箱中保存。
取上述的储备液用超纯水逐级稀释，配制浓度为特定浓度的标准系列溶液，于4℃冰箱中保存，待测使用。
2.样品前处理
准确称取白砂糖样品0.1g到50mL离心管中，加入1mL超纯水溶解且充分振荡，经涡旋振荡后再超声5min，然后过0.22μm滤膜到进样瓶中，得到处理后的样品于4℃冰箱中保存，待测使用。
3.仪器条件
超高效液相色谱：使用的色谱柱为1.7μm填料的ACQUITY BEH Amide氨基柱(2.1×50mm)。流动相为A：0.1％氨水溶液，B：乙腈(色谱纯)，柱流量：0.3mL/min；进样量：1μL；梯度洗脱变化如表1所示。
表1梯度洗脱程序
Figure BDA0002201718280000051
三重四级杆串联飞行时间质谱：使用ESI-(负化学源)作为离子源，使用负离子模式，电压为-2500V，离子源温度设为100℃，去溶剂气温度250℃，流速为800L/h。使用HMSE模式(高分辨离子淌度全扫描模式)对样品进行采集和监测，使用一级和二级离子碎片进行定量，保留时间和离子趟度漂移时间进行定性，具体监测条件如表2所示：
表2保留时间与多反应检测条件
Figure BDA0002201718280000061
4.样品检测
a.将步骤1得到的标准系列溶液注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，使用高分辨离子淌度全扫描(HMSE)模式进行分析测定。记录蔗分子的精确保留时间、分子离子碎片漂移时间。
b.将步骤2中经前处理后得到的样品注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，对比步骤a中标准系列溶液保留时间，分子碎片以及离子漂移时间，精确鉴定蔗糖分子峰，排除样品中其他还原性糖及低聚糖的C13丰度的干扰。以X轴为M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的信号比值，Y轴为M/Z＝179.057和M/Z＝180.060的信号比值作图,所得散点图使用K聚类法得出相应分布范围，对照不同产地标准谱图范围可以得出白砂糖的来源产地。
5.准确度分析
如图1所示，通过对30个不同厂家的食糖中两种不同的质荷比的蔗糖分子离子碎片341.108(不含δ)、342.111(含δ)以及179.057(不含δ)、180.060(含δ)进行测定，得到的峰面积两者相除可以得出一个比率，设为M341/M342和M179/M180，108个不同样品的结果如图2所示。从图2可以明显看出不同地区厂家的同位素比值存在差异，通过K均值聚类的方法，可以明显看出6个地区的同位素比值存在差异。每两者之间经过双T检验计算得出显著值P均小于0.01，说明两者存在显著差异，即可以通过M341/M342和M179/M180两个比值比对蔗糖的来源产物进行鉴别。
从图2可看出个别样品的区域分布存在离散现象，使用K均值聚类后分布区域存在少量重叠，即存在误差区域。经过计算新疆和内蒙地区的重叠区域占比为5.53％，内蒙古与东地区的重叠区域占比为5.01％，东北与海南地区的重叠区域占比为7.43％，海南与广西地区的重叠区域占比为6.61％，海南与云南地区重叠区域占比为2.76％，广西与云南地区重叠区域占比为6.02％。即除海南地区鉴别准确率为85％以上外，其余地区鉴别均大于90％。说明方法的对于白砂糖样品的产地来源鉴别有效，仅有较低概率的样品表现出可疑的离散值，可通过增加同一批次样品数量可以有效解决可疑值的问题。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种白砂糖来源产地的鉴别方法，其特征在于，使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，通过监测白砂糖中的蔗糖分子碎片峰M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的比值，以及分子碎片峰M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的比值，判断白砂糖的来源产地；
以X轴为M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的信号比值，Y轴为M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的信号比值作图,所得散点图使用K聚类法得出相应分布范围，对照不同产地标准谱图范围可以得出蔗糖的来源产地；
所述超高效液相色谱的色谱柱为ACQUITY UPLC BEH Amide氨基柱；
所述超高效液相色谱的流动相A为氨水，流动相B为乙腈，梯度洗脱程序如下：0-3min，流动相A18％，流动相B 82％，3-6min，流动相A 20％，流动相B 80％，6-7min，流动相A25％，流动相B 75％,7-10min流动相A18％，流动相B 82％；
所述质谱的条件为：
离子源：负化学源，
离子模式：负离子模式，
电压：-2500V，
电离方式：电喷雾电离，
离子趟度模式：高分辨碰撞面积模式，
离子源温度：90-100℃，
去溶剂气温度：230-280℃，
流速：700-900L/h，
监测方式：高分辨离子淌度全扫描模式，
监测同位素离子对：M/Z＝341.108和M/Z＝342.111，M/Z＝179.057和M/Z＝180.057。
2.如权利要求1所述鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.标准溶液的制备
称取蔗糖标准品，加水溶解后定容，配置成单标标准储备液，取上述单标标准储备液用水逐级稀释，配置成特定浓度的单标标准工作液，储存待测；
S2.样品的前处理
称取待测样品，加入水，经涡旋振荡和超声溶解后，将样品过滤到进样瓶中，储存待测；
S3.样品分析
将S1中特定浓度的单标标准工作液和S2中经前处理后的样品分别注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，通过保留时间和离子漂移时间定性，记录样品蔗糖分子碎片峰M/Z＝341.108和M/Z＝342.111的信号值比值，以及分子碎片峰M/Z＝179.057和M/Z＝180.057的信号值比值，判断蔗糖的作物来源。
3.根据权利要求2所述鉴别方法，其特征在于，步骤S2中，样品经过0.22μm滤膜过滤到进样瓶中。
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