氣相色譜法同步測定甜菜果膠中醛糖與糖醛酸

◎ 張海燕，胡波立，李維軍，陳 良

（1.石河子大學化學化工學院，新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，省部共建國家重點實驗室培育基地，新疆 石河子 832003；2.石河子市環境監測站，新疆 石河子 832003）

氣相色譜法同步測定甜菜果膠中醛糖與糖醛酸

◎ 張海燕1，胡波立1，李維軍2，陳 良1

（1.石河子大學化學化工學院，新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，省部共建國家重點實驗室培育基地，新疆 石河子 832003；2.石河子市環境監測站，新疆 石河子 832003）

采用鈣離子螯合劑乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）從甜菜干粕中提取果膠。分別水解所得甜菜果膠樣品和Sigma橘皮果膠，全乙酰化衍生，采用毛細管氣相色譜法同時測定其中的糖醛酸與醛糖組成。結果表明，甜菜果膠樣品和Sigma橘皮果膠單糖組成相似，均由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸等單糖組成，兩者單糖組成的相對質量比分別為8.7∶3.4∶27.0∶7.0∶461.2與3.9∶14.1∶6.3∶3.6∶433.1；從單糖含量上看，兩者均以半乳糖醛酸為主且含量相當。由此推斷，甜菜果膠樣品和Sigma橘皮果膠的分子結構均以同聚半乳糖醛酸（HGA）為主，而聚鼠李糖半乳糖醛酸I（RG-I）含量較低。

甜菜；果膠；糖醛酸；醛糖；氣相色譜法

果膠因其良好的膠凝、乳化與增稠等特性，在食品、醫藥、紡織、化妝品等諸多領域中有廣泛的應用[1]。果膠是一種結構復雜的多糖類高分子化合物，基本結構單元為成分是同聚半乳糖醛酸（HGA）和聚鼠李糖半乳糖醛酸I（RG-I）[2]。無論是果膠深層產品的開發，還是果膠生物功能的研究，都要求分析果膠中單糖的組成。

目前，果膠中單糖含量的常用測定方法有高效陰離子交換色譜-積分脈沖安培檢測法、氣相色譜-質譜分析法、氣相色譜法等。高效陰離子交換色譜-積分脈沖安培檢測法與氣相色譜-質譜分析法對儀器要求較高，氣相色譜法常用來測定果膠中的中性糖含量，而對果膠中單糖的主要成分半乳糖醛酸卻無法同時測定。

由于糖類本身揮發性較差，因此氣相色譜分析時，須先將其轉化成易揮發、熱穩定的衍生物。常用的衍生化方法是硅烷化或乙酰化[3,4]。由于硅烷化會產生衍生物的異構體，在色譜圖上出現多峰，給定性和定量帶來困難。如果先將糖還原為糖醇，再衍生為乙酸酯，可避免衍生物異構體的產生[5]。但該方法只能用于中性糖的測定[5,6]，而不能測定糖醛酸。本文采用全乙酰化法[7]：使糖醛酸轉變為糖酰胺；使醛糖轉變為糖醇；最后，使糖酰胺和糖醇全乙酰化。本方法既避免了硅烷化時異構體的產生，又避免了乙酰化時只能測定中性糖不能測定糖醛酸的缺點，可以同時測定出樣品中的糖醛酸和醛糖（中性糖）的相對含量。與高效陰離子交換色譜-積分脈沖安培檢測法[8]等方法相比，本方法相對簡單，對儀器要求不高，同樣適用于其他多糖中單糖組成的測定。

本文采用全乙酰化法衍生果膠樣品，進而利用氣相色譜實現了果膠中醛糖和糖醛酸的同時測定。

1 材料與儀器

7890A安捷倫氣相色譜儀，氫火焰離子化檢測器（FID），DB1701色譜柱；紅外光譜儀，美國Nicolet公司；Centrifuge5810R高速冷凍離心機，德國Eppendorf公司；FA1104B電子天平，上海越平科學儀器有限公司；KQ-250B型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；R-200/205型旋轉蒸發儀，瑞士Buchi公司；HH-4數顯恒溫水浴鍋，金壇市環宇科學儀器廠；GZX-9140MBE電熱恒溫鼓風干燥箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠。

橘皮果膠購于Sigma-Aldrich；L-鼠李糖、D-半乳糖、D,L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖醛酸、D-葡萄糖醛酸內酯均為分析標準品，購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；吡啶、正丙胺、乙酸酐、三氟乙酸、硼氫化鈉均為分析純，購于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；DH3251強酸型苯乙烯陽離子交換樹脂，購于北京鼎國生物技術有限公司；其他試劑均為分析純，購于天津市富宇精細化工有限公司；甜菜干粕由新疆綠原糖業有限公司提供。

2 實驗方法

2.1 甜菜果膠的提取

按照文獻[9]的方法采用鈣離子螯合劑乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）提取甜菜果膠，得白色粉末狀甜菜果膠樣品。

2.2 果膠中糖醛酸與醛糖含量測定

①標準單糖的衍生。取L-鼠李糖、D-半乳糖、D,L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-木糖、D-葡萄糖、D-半乳糖醛酸、D-葡萄糖醛酸內酯等標準品各2 mg溶于1 mL水中，按照文獻[7]方法衍生。②果膠的水解與衍生[5]。取甜菜果膠樣品5 mg置于衍生管中，加入4 mol/L的三氟乙酸（TFA）溶液1 mL，封管，100 ℃水解4 h，減壓抽干樣品。將水解后的樣品進行衍生化處理。

2.3 色譜條件

氣相色譜條件：進樣量1.0 μL，進樣口溫度260 ℃，分流比 20∶1。色譜柱DB1701（0.25 mm×30 m），柱流量7 mL/min，程序升溫：180 ℃（保持2 min），以6 ℃/min升溫至210 ℃，再以0.2 ℃/min升溫至215 ℃，最后，以6 ℃/min升溫至240 ℃后保持20 min。氫火焰離子化檢測器（FID），檢測溫度270 ℃，氫氣流量35 mL/min，空氣流量400 mL/min，尾吹氣（N2）25 mL/min，運行時間：32 min。

2.4 單糖相對質量比的計算

采用歸一化法處理實驗數據，果膠樣品中各單糖的峰面積與各標準單糖峰面積比值，即為果膠樣品中各單糖的相對質量比。

3 結果與討論

分別利用氣相色譜分析標準單糖衍生物、甜菜果膠樣品衍生物和sigma橘皮果膠的衍生物，結果如圖1所示。

圖1 標準單糖、甜菜果膠和S i g ma橘皮果膠單糖組成的氣相色譜圖

實現了6種中性糖和2種糖醛酸的分離，得到了每種單糖衍生物的單峰。參考文獻[7,10]，采用與標準單糖色譜保留值對照的辦法，對果膠中單糖種類進行定性。同時，計算出果膠樣品中各單糖的相對質量比，結果見表1。

表1 氣相色譜法測定果膠單糖組成表

果膠是一類主要由半乳糖醛酸通過α-1,4糖苷鍵鏈接而成的雜多糖,半乳糖醛酸占70%左右，除半乳糖醛酸外，果膠中還含有鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等中性糖[11]。研究表明，果膠來源及制備方法不同會造成果膠結構上的差異，進而帶來膠凝力、穩定性等果膠性質上的差別[12]。不同來源的果膠，其中的醛糖酸均以半乳糖醛酸為主，但含量上有差異；其中的醛糖（鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等中性糖）在種類或含量上均可能有差異。本文測定的甜菜果膠樣品是按照本實驗室的方法[8]從甜菜中自提出的樣品，為比較該樣品與商品果膠在成分與純度上的差異，特選取常見的商品果膠 sigma橘皮果膠作為比對樣品。

從氣相色譜結果上看，甜菜果膠樣品與Sigma橘皮果膠的單糖組成相似，均由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸等單糖組成，兩者單糖組成的相對質量比分別為8.7∶3.4∶27.0∶7.0∶461.2與3.9∶14.1∶6.3∶3.6∶433.1；從單糖含量上看，兩者均以半乳糖醛酸為主，與文獻[13,14]報道結果一致；由此推斷，兩者的分子結構均以同聚半乳糖醛酸（HGA）為主，而聚鼠李糖半乳糖醛酸I（RG-I）含量較低。兩者的主要區別在中性糖含量上，甜菜果膠中阿拉伯糖含量較高，而sigma橘皮果膠中葡萄糖含量較高。

結果還表明，利用螯合劑法提取出的甜菜果膠樣品的主要成分確系果膠，與商品Sigma橘皮果膠主要成分相同，均以半乳糖醛酸為主且含量相當，均符合國家標準（總半乳糖醛酸≥65%）；只是甜菜果膠分子支鏈上的中性糖含量與Sigma橘皮果膠略有區別，即實驗結果驗證了螯合劑法（EDTA）提取甜菜果膠的可靠性。

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Simultaneous Determination of Aldoses and Uronic Acids in Sugar Beet Pectin by Gas Chromatography

Zhang Haiyan1, Hu Boli1, Li Weijun2, Chen Liang1
(1.School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory for Green Processing of Chemical Engineering of Xinjiang Bingtuan, Shihezi University, Shihezi 832003, China; 2. Shihezi Environmental Monitoring Station, Shihezi 832003, China)

Pectin was extracted with calcium chelating agent disodium EDTA from sugar beet pulp. The sugar beet pectin obtained and citrus peel pectin purchased from Sigma was completely hydrolyzed and totally acetylated，respectively, then simultaneously identifed their composition of aldoses and alduronic acids by capillary gas chromatography(CGC). The results showed that the monosaccharide compositions of sugar beet pectin and Sigma citrus peel pectin are similar. They contain rhamnose, arabinose, glucose, galactose and galacturonic acid and their mass ratios are 8.7∶3.4∶27.0∶7.0∶461.2 and 3.9∶14.1∶6.3∶3.6∶433.1 respectively. Their main component is galacturonic acid, agreeing with literatures reported before. It can be deduced that HGA occupies the main part in the molecular structures of sugar beet pectin and Sigma citrus peel pectin; the content of rhamnogalacturonan-I (RG-I) is much less than that of HGA.

sugar beet pulp; pectin; aldoses; alduronic Acids; GC

TS202.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.24.002

兵團科技人員服務南疆專項（編號：2013BA043）。

張海燕（1980-），女，博士研究生，專業方向為生化分離工程。

陳 良。