高效液相色谱法测定棉纤维中含糖量的研究

赵海浪　韩宁　王麟　周兆懿　陈璐

摘要：本文通过高效液相色谱（HPLC）分离棉纤维中各类糖分，采用示差折光检测器（RID）对水萃取溶液中的糖进行测定，方法具有检测糖种类多、色谱分离效果好的特点，适合棉纤维中含糖量的检测。

关键词：高效液相色谱；含糖量；棉纤维

现国内虽有棉花含糖量检测的高效液相色谱（HPLC）方法[1]，但研究的糖品种有待完善，液相色谱的分离效果差。为准确检测棉纤维中的果糖、葡萄糖、麦芽糖、蜜二糖、松三糖，本研究采用水溶液萃取棉纤维中各类糖分，通过高效液相色谱（HPLC）分离萃取液中各类糖分，最后，示差折光检测器（RID）对分离的各类糖分进行测定，得到棉纤维的含糖量。本液相色谱法检测棉纤维含糖量，液相色谱的分离效果好，增加了糖检测种类，方法适合推广应用。

1 试验

1.1 材料与试剂

棉花（产地：苏丹、印度等）。果糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；葡萄糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；麦芽糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；蜜二糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；松三糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；棉籽糖标准品，纯度不低于99.00%，购自德国Dr.Ehrenstorfer；乙腈，色谱纯，购自德国Merck公司，试验用水为超纯水。

1.2 仪器

1260型高效液相色谱仪（配备示差折光检测器，美国安捷伦科技有限公司）； DKZ-2型电热恒温振荡水槽（上海福玛试验设备有限公司）；Satorius BSA2245-CW分析天平（精确至0.1mg，德国赛多利斯集团）；旋转蒸发仪（配备蒸发仪油浴锅，上海爱朗仪器有限公司）；0.45 μm水相微孔滤膜及水系微孔滤膜（上海安谱科学仪器有限公司）。

1.3 高效液相色谱分析条件

色谱柱：ZORBAX 4.6mm×150mm，5-Micron糖分析柱；流动相：乙腈-水（75：25，V/V）；流速：1.0mL/min；柱温：40℃；进样量：5?L；检测器，示差折光检测器（RID）温度：35 ℃；分析时间：20min。

1.4 棉花表面可溶性糖的萃取

取10 g的棉花加200 mL的超纯水，搅拌至棉花完全浸透无气泡后，置于75℃的水浴锅水浴加热30 min，取出冷却后过滤[2]，取50 mL的滤液于150 mL的旋转蒸发瓶中，置于60 ℃的旋转蒸发仪上旋转至近干，取出用氮气吹干，加入5 mL的超纯水，供高效液相色谱（HPLC）分析。

2 结果与讨论

2.1 色谱分离条件的优化

2.1.1 试验结果

本试验采用固定相为极性的糖分析柱色谱柱（ZORBAX 4.6mm×150mm，5-Micron），考察6种糖分在不同配比流动相（乙腈-水）下的分离情况。在不同比例流动相（乙腈-水）下，6种糖分的分离效果见图1～图3。

2.1.2 分析与讨论

由于糖分子含有羟基、醛基、酮基极性基团，根据相似相溶的原理，采用非极性（C18、C8）的色谱柱，6种糖分与固定相发生作用力较弱，在固定相中滞留时间较短，从而很快从色谱柱中流出，保留时间一致，不能够分离。本试验采用固定相为极性的糖分析柱色谱柱从图1～图3可知，随着水比例减少，6种糖分离变好，但相应的分析时间增加。如图2采用乙腈-水（75：25，V/V）流动相，6种糖分得到有效分离，且分析时间适中，流动相合适。

图4为SN/T 2331—2009《纺织原料 棉花含糖量检测方法 高效液相色谱法》检测棉纤维含糖量的高效液相色谱图，方法亦采用示差折光检测器进行检测，由色谱图看出溶剂峰、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蜜二糖、松三糖依次出峰，但同样可以看出各组分糖分离效果差，色谱分析条件仍不完善。采用本研究得到的色谱图在分离度上得到了大幅度的改善，解决了以往高效液相色谱（HPLC）研究中各组分糖分离效果差的问题。

2.2 方法的验证试验

2.2.1 方法的线性和相关系数试验结果

标准品母液用超纯水配成100 mg/mL的储备液，贮存在4℃冰箱中，使用时根据需要配成混合标准工作溶液。配制一系列不同浓度的混合标准工作溶液（1mg/mL、2mg/mL、4mg/mL、8mg/mL、10mg/mL），在选定的色谱条件下进行依次进样，果糖、葡萄糖、麦芽糖、蜜二糖、松三糖、棉籽糖在1mg/mL～10mg/mL线性范围内线性关系良好相关系数均大于0.995。以信噪比（RSN）为3作为检测限，本方法各糖的线性相关系数及检测限见表1。

2.2.2 方法的准确度和精密度试验结果

在棉纤维样品中分别添加不同浓度的标准溶液，按照上述方法进行提取和检测步骤，其中每个水平重复测定6次，最后计算得到各种糖的平均回收率和精密度如表2所示。

2.2.3 分析与讨论

在棉纤维样品中分别添加不同浓度的标准溶液，按照上述方法进行提取和检测步骤，其中每个水平重复测定6次， 6种糖在其线性范围内平均回收率均在83.6%～103.4%之间，相对标准偏差（RSD）均小于8.6%。在测定的范围内各种棉标准糖液均具有良好的线性关系（r2>0.995），平均加标回收率均在83.6%～103.4%之间，相对标准偏差（RSD）均小于8.6%，方法的准确性和精密度符合检测要求。

2.3 实际样品的检测

2.3.1 试验结果

对不同种类的棉纤维糖溶液按照上述测试条件进行液相色谱分析，检测得到不同棉花中的含糖量见表3。

2.3.2 分析与讨论

从表3中分析可知，在6种棉花中，只检出果糖和葡萄糖的含量，而麦芽糖、蜜二糖、松三糖、棉籽糖均未检出，说明这4种糖在棉花中的含量偏低，从而印证了棉纤维中糖分主要是由果糖和葡萄糖组成的。从测试结果中还可以看出，非洲棉以及印度棉等大陆性气候地区的棉花的含糖量较高，而且检出的糖分种类主要为葡萄糖和果糖等小分子糖。

3 结论

通过本研究的高效液相色谱（HPLC）法检测棉纤维中各类糖分，与以往的液相色谱检测棉纤维含糖量研究相比，具有各组分糖分的色谱分离效果更好、准确性高等特点，方法更加科学完善，适合实际棉纤维样品的检测和研究工作。

参考文献：

[1] SN/T 2331—2009 纺织原料 棉花含糖量检测方法 高效液相色谱法[S].

[2] 陈晓旋，李卫东，周兆懿. DNS法测定棉花总糖含量的影响因素[J]. 上海纺织科技，2014，42（3）：51-53.

（作者单位：上海市质量监督检验技术研究院）