高效液相色譜法測定棉纖維中含糖量的研究

趙海浪　韓寧　王麟　周兆懿　陳璐

摘要：本文通過高效液相色譜（HPLC）分離棉纖維中各類糖分，采用示差折光檢測器（RID）對水萃取溶液中的糖進行測定，方法具有檢測糖種類多、色譜分離效果好的特點，適合棉纖維中含糖量的檢測。

關鍵詞：高效液相色譜；含糖量；棉纖維

現國內雖有棉花含糖量檢測的高效液相色譜（HPLC）方法[1]，但研究的糖品種有待完善，液相色譜的分離效果差。為準確檢測棉纖維中的果糖、葡萄糖、麥芽糖、蜜二糖、松三糖，本研究采用水溶液萃取棉纖維中各類糖分，通過高效液相色譜（HPLC）分離萃取液中各類糖分，最后，示差折光檢測器（RID）對分離的各類糖分進行測定，得到棉纖維的含糖量。本液相色譜法檢測棉纖維含糖量，液相色譜的分離效果好，增加了糖檢測種類，方法適合推廣應用。

1 試驗

1.1 材料與試劑

棉花（產地：蘇丹、印度等）。果糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；葡萄糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；麥芽糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；蜜二糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；松三糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；棉籽糖標準品，純度不低于99.00%，購自德國Dr.Ehrenstorfer；乙腈，色譜純，購自德國Merck公司，試驗用水為超純水。

1.2 儀器

1260型高效液相色譜儀（配備示差折光檢測器，美國安捷倫科技有限公司）； DKZ-2型電熱恒溫振蕩水槽（上海福瑪試驗設備有限公司）；Satorius BSA2245-CW分析天平（精確至0.1mg，德國賽多利斯集團）；旋轉蒸發儀（配備蒸發儀油浴鍋，上海愛朗儀器有限公司）；0.45 μm水相微孔濾膜及水系微孔濾膜（上海安譜科學儀器有限公司）。

1.3 高效液相色譜分析條件

色譜柱：ZORBAX 4.6mm×150mm，5-Micron糖分析柱；流動相：乙腈-水（75：25，V/V）；流速：1.0mL/min；柱溫：40℃；進樣量：5?L；檢測器，示差折光檢測器（RID）溫度：35 ℃；分析時間：20min。

1.4 棉花表面可溶性糖的萃取

取10 g的棉花加200 mL的超純水，攪拌至棉花完全浸透無氣泡后，置于75℃的水浴鍋水浴加熱30 min，取出冷卻后過濾[2]，取50 mL的濾液于150 mL的旋轉蒸發瓶中，置于60 ℃的旋轉蒸發儀上旋轉至近干，取出用氮氣吹干，加入5 mL的超純水，供高效液相色譜（HPLC）分析。

2 結果與討論

2.1 色譜分離條件的優化

2.1.1 試驗結果

本試驗采用固定相為極性的糖分析柱色譜柱（ZORBAX 4.6mm×150mm，5-Micron），考察6種糖分在不同配比流動相（乙腈-水）下的分離情況。在不同比例流動相（乙腈-水）下，6種糖分的分離效果見圖1～圖3。

2.1.2 分析與討論

由于糖分子含有羥基、醛基、酮基極性基團，根據相似相溶的原理，采用非極性（C18、C8）的色譜柱，6種糖分與固定相發生作用力較弱，在固定相中滯留時間較短，從而很快從色譜柱中流出，保留時間一致，不能夠分離。本試驗采用固定相為極性的糖分析柱色譜柱從圖1～圖3可知，隨著水比例減少，6種糖分離變好，但相應的分析時間增加。如圖2采用乙腈-水（75：25，V/V）流動相，6種糖分得到有效分離，且分析時間適中，流動相合適。

圖4為SN/T 2331—2009《紡織原料 棉花含糖量檢測方法 高效液相色譜法》檢測棉纖維含糖量的高效液相色譜圖，方法亦采用示差折光檢測器進行檢測，由色譜圖看出溶劑峰、葡萄糖、乳糖、麥芽糖、蜜二糖、松三糖依次出峰，但同樣可以看出各組分糖分離效果差，色譜分析條件仍不完善。采用本研究得到的色譜圖在分離度上得到了大幅度的改善，解決了以往高效液相色譜（HPLC）研究中各組分糖分離效果差的問題。

2.2 方法的驗證試驗

2.2.1 方法的線性和相關系數試驗結果

標準品母液用超純水配成100 mg/mL的儲備液，貯存在4℃冰箱中，使用時根據需要配成混合標準工作溶液。配制一系列不同濃度的混合標準工作溶液（1mg/mL、2mg/mL、4mg/mL、8mg/mL、10mg/mL），在選定的色譜條件下進行依次進樣，果糖、葡萄糖、麥芽糖、蜜二糖、松三糖、棉籽糖在1mg/mL～10mg/mL線性范圍內線性關系良好相關系數均大于0.995。以信噪比（RSN）為3作為檢測限，本方法各糖的線性相關系數及檢測限見表1。

2.2.2 方法的準確度和精密度試驗結果

在棉纖維樣品中分別添加不同濃度的標準溶液，按照上述方法進行提取和檢測步驟，其中每個水平重復測定6次，最后計算得到各種糖的平均回收率和精密度如表2所示。

2.2.3 分析與討論

在棉纖維樣品中分別添加不同濃度的標準溶液，按照上述方法進行提取和檢測步驟，其中每個水平重復測定6次， 6種糖在其線性范圍內平均回收率均在83.6%～103.4%之間，相對標準偏差（RSD）均小于8.6%。在測定的范圍內各種棉標準糖液均具有良好的線性關系（r2>0.995），平均加標回收率均在83.6%～103.4%之間，相對標準偏差（RSD）均小于8.6%，方法的準確性和精密度符合檢測要求。

2.3 實際樣品的檢測

2.3.1 試驗結果

對不同種類的棉纖維糖溶液按照上述測試條件進行液相色譜分析，檢測得到不同棉花中的含糖量見表3。

2.3.2 分析與討論

從表3中分析可知，在6種棉花中，只檢出果糖和葡萄糖的含量，而麥芽糖、蜜二糖、松三糖、棉籽糖均未檢出，說明這4種糖在棉花中的含量偏低，從而印證了棉纖維中糖分主要是由果糖和葡萄糖組成的。從測試結果中還可以看出，非洲棉以及印度棉等大陸性氣候地區的棉花的含糖量較高，而且檢出的糖分種類主要為葡萄糖和果糖等小分子糖。

3 結論

通過本研究的高效液相色譜（HPLC）法檢測棉纖維中各類糖分，與以往的液相色譜檢測棉纖維含糖量研究相比，具有各組分糖分的色譜分離效果更好、準確性高等特點，方法更加科學完善，適合實際棉纖維樣品的檢測和研究工作。

參考文獻：

[1] SN/T 2331—2009 紡織原料 棉花含糖量檢測方法 高效液相色譜法[S].

[2] 陳曉旋，李衛東，周兆懿. DNS法測定棉花總糖含量的影響因素[J]. 上海紡織科技，2014，42（3）：51-53.

（作者單位：上海市質量監督檢驗技術研究院）