幾種甘薯塊根中游離糖氣相色譜分析

秦玉芝，陸 英，高 飛，番 妃，傅鵬飛，李 亞

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128）

幾種甘薯塊根中游離糖氣相色譜分析

秦玉芝1，2，3，陸 英1，高 飛1，番 妃1，傅鵬飛1，李 亞1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128）

以肌醇為內(nèi)標(biāo)物，采用糖-三甲基硅醚衍生物-氣相色譜法，測定8個不同甘薯材料中的游離糖含量。結(jié)果表明：在試驗設(shè)置的色譜條件下，測得甘薯中游離單糖和雙糖主要為果糖、葡萄糖、蔗糖，加標(biāo)回收率分別為93.76 %、91.54 %、95.53 %；8個不同甘薯材料中的所測游離糖總量在85.94～276.41 mg/g之間，其中蔗糖為141.99～35.01 mg/g，葡萄糖為20.11～81.08 mg/g，果糖為8.56～52.82 mg/g，不同甘薯材料中游離糖含量由高到低排列均為蔗糖＞葡萄糖＞果糖；其中水果薯1號的游離糖含量最高，紫色甘薯的游離糖含量均顯著低于其他甘薯類型。

甘薯；游離糖；氣相色譜

甘薯［Ipomoea batatas（L）Lam.］是世界上最重要的糧食、飼料和工業(yè)原料作物之一［1-2］，廣泛種植于100個以上國家，其中中國是甘薯栽培面積最大的國家。糖對甘薯品質(zhì)的形成有著十分重要的影響，新鮮或經(jīng)蒸煮的總糖主要由游離糖中的蔗糖、葡萄糖、果糖組成，游離糖的存在與轉(zhuǎn)化，直接影響甘薯的香氣、品質(zhì)和滋味。同時，糖含量與薯片成色［3］及淀粉產(chǎn)量存在相關(guān)性［4-6］。

目前，糖含量的測定方法主要有紫外分光光度法、高效液相色譜法、氣相色譜法等。紫外分光光度法靈敏度較低，且只能測定糖總量；高效液相色譜法方便、快捷，但色譜柱價格較貴，同時需要專用檢測器，使用范圍受到限制；氣相色譜（gas chromatography，簡稱GC）不能直接用于糖的測定，但糖通過衍生化處理后具有揮發(fā)性，同時具備選擇性好、樣品用量少、分辨率強、靈敏度高、分析速度快以及可用于定性及定量分析等優(yōu)點［7-10］。筆者通過氣相色譜法，分析比較了9種特色甘薯材料的游離糖含量，為闡明不同甘薯類型含糖特性以及研究游離糖與食味的相關(guān)性提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1甘薯樣品供試材料為8種特色甘薯（農(nóng)紫1號，紫羽1號，浙紫1號，紫羽2號，紫薯2-2，高淀粉-1，白10-2，水果薯-1）。新鮮甘薯塊根，洗凈后用刀切成細絲，置電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)60℃烘干，用微型植物粉碎機粉碎成粉末，過90 目分樣篩即得塊根干粉，密封后于4℃冰箱保存。

1.1.2試驗試劑主要試驗試劑有葡萄糖、果糖、蔗糖、肌醇（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、正己烷、吡啶（色譜純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）、三甲基氯硅烷和六甲基二胺烷（化學(xué)純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）。

1.1.3儀器設(shè)備主要儀器有GC2010氣相色譜儀（日本島津公司）、DB-1701毛細管色譜柱（美國瑞斯泰克公司）、電熱恒溫水浴鍋（金壇市金城國盛實驗儀器廠）、電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）。

1.2試驗方法

1.2.1氣相色譜分析條件色譜柱DB-1701毛細管色譜柱：（30 m×φ0.25 mm）；檢測器為氫火焰離子化檢測器（FID）；檢測器溫度為260 ℃；進樣口溫度240 ℃；載氣為氮氣，流速為10.0 mL/min；柱流速0.6 mL/min，空氣流速為400 mL/min，氫氣流速為40.0 mL/min，進樣量1 μL，分流比7∶1，肌醇為內(nèi)標(biāo)物。采用升溫程序，起始溫度120 ℃保持1 min，以8 ℃/ min的速度升至250 ℃，保持13 min。

1.2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制準(zhǔn)確稱取果糖5.40 mg，葡萄糖5.74 mg，蔗糖7.87 mg用吡啶超聲溶解后定容至25 mL，得混合標(biāo)準(zhǔn)母液，該母液用吡啶逐級稀釋至一系列所需濃度。取1 mL標(biāo)樣吡啶溶液，依次加入0.1 mL內(nèi)標(biāo)肌醇（0.5 mg/mL），0.2 mL六甲基二硅胺烷，0.1 mL三甲基氯硅烷，混勻后放入70℃烘箱中反應(yīng)30 min，取出冷卻，加入1 mL蒸餾水和1 mL正己烷，搖勻，靜置30 min，取1 μL正己烷溶液進氣相色譜儀測定。以各游離糖峰面積與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)峰面積的比值為縱坐標(biāo)（y），糖的質(zhì)量為橫坐標(biāo)（x），繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3供試液的制備參考文獻［10］方法，稱取上述甘薯樣品0.100 g，加入200 mL的80 %乙醇，在80℃水浴鍋回流提取2 h；過濾，取濾液加80 %乙醇定容至200 mL，然后取1 mL加入試管用氮氣吹干；加入1 mL吡啶，震振溶解；加入0.1 mL內(nèi)標(biāo)肌醇（與標(biāo)準(zhǔn)曲線測定內(nèi)標(biāo)物相同），搖勻，再加入0.2 mL六甲基、0.1 mL三甲基，搖勻后放入70 ℃烘箱烘30 min；冷卻后加入1 mL蒸餾水、1 mL正己烷，搖勻，靜置30 min；取1 μL混合液進氣相色譜儀測定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算糖含量。

1.2.4精密度試驗按試驗方法對水果薯中進行了5次測定，計算3種糖的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.2.5回收率試驗精密量取5份樣品溶液，其中2份加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液1 mL，按1.2.3中的方法操作，測定樣品含量及加標(biāo)后含量，計算標(biāo)準(zhǔn)品的回收率。

1.2.6數(shù)據(jù)處理試驗數(shù)據(jù)用Excel 2003及DPS7.05軟件進行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1混合標(biāo)樣及樣品的GC圖譜

因為糖本身沒有足夠的揮發(fā)性，在用氣相色譜分析之前必須預(yù)先將其轉(zhuǎn)化成易揮發(fā)、對熱穩(wěn)定的衍生物。糖和六甲基二硅胺烷、三甲基氯硅烷在吡啶中反應(yīng)，生成具有揮發(fā)性的三甲基硅醚衍生物，在衍生化過程中，易產(chǎn)生衍生物的異構(gòu)體［11-12］，因而一種糖得到的色譜峰往往不只是一個單峰，可能是2個或2個以上的色譜峰。因此，試驗時首先對每種糖標(biāo)準(zhǔn)樣品分別進行色譜分析，以確定其色譜峰的個數(shù)及其保留時間，然后進行混合標(biāo)準(zhǔn)樣測定，用單標(biāo)準(zhǔn)對混合標(biāo)準(zhǔn)中色譜峰進行確認，確定對應(yīng)的糖。

根據(jù)單標(biāo)樣的色譜圖，果糖有3個峰，保留時間分別為11.754、11.824和12.025 min；葡萄糖有2個峰，保留時間分別為12.989、14.185 min；蔗糖1個峰，保留時間為22.905 min；內(nèi)標(biāo)物肌醇的保留時間為15.529 min。混合標(biāo)樣的氣相色譜圖見圖1。甘薯樣品的GC圖見圖2。由圖2可知，甘薯中主要含有果糖、葡萄糖、蔗糖3種游離糖，在試驗確定的色譜條件下均得到良好地分離。

圖1　3種混合糖標(biāo)樣氣相色譜圖（1.果糖；2.葡萄糖；3. 蔗糖；4. 肌醇）

圖2　水果薯氣相色譜圖（1.果糖；2.葡萄糖；3. 蔗糖；4. 肌醇）

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按1.2.2方法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)見表1。由表1可知，各糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好。

表1　糖標(biāo)準(zhǔn)品線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)

2.3 精密度試驗

按試驗方法對水果薯樣品進行了5次測定，結(jié)果顯示，3種糖測定值的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為2.62%、5.31%、3.13%，符合檢測要求。

2.4加標(biāo)回收率實驗

加標(biāo)回收率結(jié)果表明，果糖、葡萄糖、蔗糖回收率分別為93.76 %、91.54 %、95.53 %，符合檢測要求。

2.5不同甘薯樣品中3種糖的含量

由表2可知，8個甘薯品種的游離糖總量在85.94～276.41 mg/g之間，蔗糖在141.99～35.01 mg/g之間，葡萄糖在20.11～81.08 mg/g之間，果糖在8.56～52.82 mg/g之間。不同甘薯材料中游離糖含量由高到低排列均為蔗糖＞葡萄糖＞果糖；其中，水果薯1號的游離糖含量最高，達到276.41 mg/g，其果糖、葡萄糖和蔗糖的含量也居所有供試材料之首。供試紫色甘薯的游離糖含量均顯著低于其他甘薯類型，其中農(nóng)紫2號、農(nóng)紫1號的游離糖含量較低，分別為85.94和87.61 mg/g，僅為水果薯1號的30%左右，其余供試材料的游離糖含量在100～140 mg/g之間。

表2　不同甘薯樣品的游離糖含量比較（mg/g）

3 結(jié)論與討論

糖本身不具有揮發(fā)性，其硅醚化衍生物卻具有較好的揮發(fā)性，因而可用于糖的定性定量分析。糖的三甲基硅烷化會產(chǎn)生多種異構(gòu)體，給定性和定量帶來一定困難，因而首先需要用單標(biāo)來確定異構(gòu)體的個數(shù)及保留時間。糖的異構(gòu)體產(chǎn)生與反應(yīng)溫度有很大關(guān)系，預(yù)試驗對衍生溫度及時間作了考察，確定為70 ℃、30 min，雖然有異構(gòu)化，但穩(wěn)定性好，能滿足試驗要求。

定量分析中常采用外標(biāo)法和內(nèi)標(biāo)法，試驗中需要萃取，且萃取劑具有揮發(fā)性，因此內(nèi)標(biāo)法比外標(biāo)定量法更為穩(wěn)定。

對8種甘薯中3種游離糖的測定表明，不同品種間蔗糖和果糖含量均存在顯著差異；葡萄糖含量除水果薯1號和高淀粉薯相對較高以外，其他測試材料為23±2 mg/g；不同甘薯材料中游離糖含量由高到低排列均為蔗糖＞葡萄糖＞果糖；紫色甘薯類型的游離糖總量較其他甘薯類型低。

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（責(zé)任編輯：成 平）

Gas Chromatographic Analysis on Free Sugars in the Roots of Several Types of Sweet Potato

QIN Yu-zhi1，2，3，LU Ying1，GAO Fei1，PAN Fei1，F(xiàn)U Peng-fei1，LI Ya1
（1. College of Horticuture and Landscape， Hunan Agricutural University， Changsha 410128， PRC； 2. Hunan Province Potato Engineering and Technology Research Center， Changsha 410128， PRC； 3. Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China，Changsha 410128， PRC）

Taking inositol as internal standard， determined free sugar from 8 different sweet potato by using sugar - three methyl ether derivatives - gas chromatography method. The results showed that under the test set of chromatographic conditions， measured free monosaccharides and disaccharides in sweet potato is mainly fructose， glucose and sucrose， the recovery of them were 93.76%， 91.54%，and 95.53%； from 8 different sweet potato， the total free sugar was measured between 85.94-276.41 mg/g， the sucrose 141.99-35.01 mg/ g， glucose 20.11-81.08 mg/g， fructose 8.56-52.82 mg/g， the contents of free sugar in all kinds of sweet potato materials were sucrose＞ glucose ＞ fructose. The free sugar content of Fruit Potato No.1 was the highest， the free sugar content of purple sweet potato was significantly lower than that of other sweet potato varieties.

sweet potato； free sugar； gas chromatography

S531

A

1006-060X（2016）08-0096-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.08.028

2016-06-17

湖南省博士后科研資助專項計劃（2014RS4010）

秦玉芝（1971-），女，土家族，湖南永順縣人，副教授，主要從事園藝種質(zhì)資源開發(fā)與利用研究。

陸 英