甘露醇分析检测技术研究进展

林咸真

(温州中测环保检测技术有限公司,325600)

甘露醇的应用十分广泛,可直接用于生产甘露醇注射液、药品辅助添加剂和无糖食品添加剂。甘露醇的分析和检测都是其中重要的一环,分析检测的结果可以作为指导甘露醇生产及应用的依据,本文对甘露醇的性质以及现有的分析检测方法进行了总结。

1 甘露醇的物化性质

甘露醇具有爽口的清凉甜味,又称 D-甘露糖醇、木蜜醇,它广泛存在于植物的叶茎根等中,在食物菌类、地衣类及胡萝卜等中含量较多。1806年,普鲁斯特首先从甘露蜜树中分离得到,甘露醇由此而得名。甘露醇学名己六醇,是一种白色针状或斜方柱状晶体或结晶性粉末,分子量 182.178,熔点 165-168℃,沸点 290-295℃,相对密度 1.489(20/40),熔解热 120.92J/g(25℃),能量为 8.368J/g,溶于水、吡啶和苯胺,微溶于甲醇、乙醇,不溶于醚类,无吸湿性。甘露醇与山梨醇、艾杜糖醇等互为同分异构体,具有多元醇的化学性质,可以被酯化、醚化、氧化、脱水。甘露醇的这些物化性质,可以为其检测提供相应的思路和依据。

2 甘露醇的分析检测

2.1 定性检测 在实际的分析检测工作中,有时仅需要对未知样品进行定性判定。甘露醇的定性检测基本原理是:晶体甘露醇在碱性条件下与三氯化铁反应生成棕黄色沉淀,振荡不消失,加过量的碱液即溶解生成棕色溶液,这种现象可以作为甘露醇的定性检测,该方法简便、快捷,但是这种方法仅局限于纯度较高的甘露醇晶体,如果样品中所含杂质较多,则这种检测方法的准确性将无法保证,因此这种定性的检测方法在实际应用中亦有较大的局限性。

2.2 定量检测

2.2.1 碘量法 碘量法即中华人民共和国药典中规定的容量法,其原理是:甘露醇与过量的高碘酸盐反应,反应完全后再加入过量的碘化钾,剩余的高碘酸盐及反应生成的碘酸盐都能与碘化钾作用生成游离碘出来,游离碘用硫代硫酸钠标准溶液滴定。碘量法可用于纯度较高的甘露醇样品,如一定浓度的注射液等,但对于含有其他还原性物质如单糖等的样品来说,这些还原性物质也可以被高碘酸氧化,测定结果偏高。此外,碘量法虽然简便快捷,不需要特殊的检测仪器,但操作较为繁琐。近年来也有将碘量法用于测定发酵制品或中草药等复杂体系中的甘露醇含量,这种方法一般需要对样品进行预处理,通过溶剂将样品中的甘露醇提取、纯化,然后对提取液中的甘露醇进行测定。如蔡仲军等人研究了使用不同溶剂处理样品对虫草甘露醇测定结果的影响,结果表明,在虫草甘露醇含量的测定中,样品预处理采用水提法的准确性和精确性均大大高于醇提取法。

2.2.2 薄层层析法 薄层层析是一种微量、快速和简便的色谱方法。其原理是:根据各种化合物的极性不同,吸附能力不相同,在展开剂上移动,进行不同程度的解析。这种方法既可以用于定性检测,也可以用于定量检测。汪宝琪等人采用薄层色谱法,对冬虫夏草中甘露醇进行分离后,用高碘酸钾 -联苯胺显色,采用薄层扫描法,在λS=295nm,λR=370nm的条件下进行双波长反射锯齿形扫描,测得西藏产冬虫夏草中甘露醇的含量为 8.4%,回收率为 98%-101.6%。

2.2.3 比色法 比色法分析测定甘露醇,是利用高碘酸钠与甘露醇反应产生黄色的 3,5-乙酰 -1,4-脱氢二甲基吡啶,此化合物在 412nm左右处有最大吸收,并且单糖如半乳糖、葡萄糖、甘露糖等对甘露醇的影响很少。李雪芹、包天桐等人比较了测定冬虫夏草中甘露醇含量的两种方法,认为用比色法测定虫草中甘露醇含量较容量法更具特异性且快速简便。在一些较为复杂的体系中,如果含有一定量的果糖,果糖会对甘露醇测定产生较大的干扰,这是因为甘露醇、果糖都可以参与高碘酸氧化反应呈色,且在 412nm处有重叠,但通过一定的处理手段可以去除检测体系中的这种影响。蒋华、陈卫等人建立了一种比较简便和精确的分光光度分析法,用以测定乳酸菌发酵体系中的甘露醇含量,通过与盐酸共热脱水反应去除发酵体系中果糖对甘露醇分析测定的干扰和影响,精密度实验和回收率实验表明,此法准确可靠。

2.2.4 旋光度法 甘露醇具有一定的旋光性,但比旋度低,一般采用添加附加剂的方法提高甘露醇的旋光度,然后用旋光仪进行检测分析。王金成、王亚东等人以钼酸铵为附加剂,应用钼酸铵与甘露醇作用产生旋光型,用旋光法测定甘露醇注射液含量,取得了良好效果。旋光法一般用来检测纯度较高的甘露醇制剂,检测复杂体系中的甘露醇目前还未见报道,但用这种方法可以检测含有甘露醇同分异构体山梨醇的混合物。张越、崔宝秋等人对甘露醇和山梨醇在硼砂水溶液中的旋光性进行了研究,其实测值与理论值的误差很小,所以认为用改进的旋光度法检测甘露醇和山梨醇的质量分数是一种简单又经济实用方法。

2.2.5 折光法 折光法一般用于注射液制剂的快速检测,其原理是利用甘露醇具有一定的折光度,其含量与折光度具有一定的对应关系来进行检测。曹家惠、肖顺林等人为适应医院制剂生产的快速检验,采用折光法,用葡萄糖量计测定不同浓度甘露醇溶液的含量与用药典规定的方法测定的含量相比较,发现两种方法检测的结果相近,误差较小,在允许范围内。贾金凤、台鸿军确定了用折光法测定甘露醇注射液半成品含量的方法,测试浓度在标示量的范围内折光率与样品浓度成线性关系,与法定检验方法测定结果比较无显著性差异,由此认为甘露醇的含量测定用折光法测定是切实可行的。

2.2.6 高效液相色谱法 近年来由于高效液相色谱仪的逐渐普及,利用高效液相色谱法检测甘露醇的研究也越来越多,这种方法对于检测复杂体系中的甘露醇含量具有明显的优势。黎海芪等人采用 HPLC法 (示差折光检测器、糖专用柱)检测研究尿液标本中甘露醇和乳果糖浓度,能使甘露醇和乳果糖得到良好分离,甘露醇的回收率在 93%-98%之间。陈坚毅、张灼示利用差折光检测 &高效液相色谱内标法测定虫草中的甘露醇,该方法采用水超声浸取提取虫草中的甘露醇,提取液用 ZORBAX-C18固相萃取小柱预分离纯化,然后用 ZORBAX钙型阳离子交换柱为固定相,示差折光仪为检测器测定虫草样品中的甘露醇含量。采用该法可消除示差折光检查器信号不够稳定造成的误差,用于虫草样品的测定,结果更为准确可靠。甘宾宾、马彦、叶志云等人用反相高效液相色谱法,以 NueleosilNH3,示差折光仪为检测器,一次进样同时测定了样品中山梨醇和甘露醇的含量,所得结果良好,山梨醇和甘露醇最低检出限在微克级。王琳、王炯等研究了用固相萃取预分离高效液相色谱法测定冬虫夏草中甘露醇的方法。冬虫夏草样品用水超声振荡提取后用Waters Sep-Pak-C18固定相,水为流动相,示差折光仪为检测器,测定冬虫夏草样品中的甘露醇含量。

2.2.7 气象色谱法 采用气相色谱分析甘露醇这样的多羟基化合物时,由于多羟基化合物极性大、沸点高,直接进样分析无法进行,一般是将甘露醇转化为极性小、易挥发的衍生物,再进行气相色谱分析,这种方法可以检测复杂体系中的甘露醇。刘敬兰、陈连文用衍生化毛细管气相色谱法分离测定山梨醇和甘露醇,该方法采用乙酸酐为衍生化试剂,吡啶为溶剂和催化剂,将山梨醇和甘露醇转化成易挥发的糖醇乙酰酯衍生物。用苯基氰丙基聚硅氧烷 (BPX-70)毛细管色谱柱分离分析,使同分异构体的六元醇得到了很好的分离,山梨醇和甘露醇的线性范围均为 2.5-12.5g/L,检测限分别为 0.6ng和 0.68ng。刘晓宇、谢勇用气相色谱法测定太白洋参中的甘露醇含量,其方法是采用氢火焰离子化检测器测定太白洋参中的甘露醇含量,用 OV-225填充柱分离,该方法平均回收率为 90.66%,检出限为 0.1mg/kg。王波、徐哲、金顺姬等人采用气相色谱法测定蛹虫草中的甘露醇含量,采用毛细管柱、用无水吡啶进行衍生,检测结果比较稳定,平均回收率 101.45%,方法简便可行。

2.2.8 差示扫描量热法 当材料纯度降低时,它的熔点也会降低,而且其熔化区间 (吸热 DSC峰)会变宽,即使极少量的杂质也会极大地改变熔化区间 (峰)的宽度,根据这一原理,甘露醇的纯度可通过此宽度来检测。

2.2.9 人工神经网络 +近红外光谱法 近红外光谱是近年兴起的绿色分析技术,具有快速、无损、原位与无消耗等特点,己广泛地用于石化、农业和食品等领域,在制药行业中,该技术被应用于药物混合过程的监控、水分测定和药效成分分析等。

2.2.10 一阶导数紫外光谱法 导数光谱是紫外光谱的延伸,由紫外光谱经一定的数学处理后得到,其定量测定的基本原理系根据朗伯 +比尔定律,对其取%阶导数,其结果均与浓度成正比,由光谱法获得的导数光谱表现为其波峰或波谷与波长垂直距离及浓度成正比。

2.2.11 毛细管电泳电化学法 具有多羟基的糖类物质在碱性条件下,易在铜电极上发生氧化还原反应,使用电化学检测器进行检测,不需衍生直接测定,可以得到较高的灵敏度和选择性,利用这个原理可以用来检测甘露醇。程宏英、钱蕙等人利用毛细管电泳 -电化学检测研究菊花中的糖类,测定出 D-甘露醇的含量,并且比较了不同种菊花中 D-甘露醇及 6种糖含量的差异。研究了电极电位、运行液的浓度、电泳电压及进样时间等对D-甘露醇及糖类成分分离的影响,得到了较优化的测定条件。结果表明,电泳 -电化学检测运用 Cu电极进行测定,对菊花和野菊样品中的 D-甘露醇和糖类成分具有很好的选择性。

3 总结

甘露醇分析检测的方法有很多,一般采用中华人民共和国药典规定的的碘量法,这种方法属于化学法,适用于高纯度的甘露醇制剂,对于复杂体系,特别是含有还原性物质的样品,除非通过提纯,否则甘露醇的测定会产生较大误差,因此化学法有较大限制。利用甘露醇的物理性质,发展了很多新的方法。在实际生产中,有时需要对中间过程中的甘露醇的含量进行检测,如对发酵过程中甘露醇的检测,这需要快速、灵敏的方法,本文中介绍的人工神经网络—近红外光谱法为这种需要在线监控检测的技术提供了可能。

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