气相色谱法同步测定甜菜果胶中醛糖与糖醛酸

◎ 张海燕，胡波立，李维军，陈 良

（1.石河子大学化学化工学院，新疆兵团化工绿色过程重点实验室，省部共建国家重点实验室培育基地，新疆 石河子 832003；2.石河子市环境监测站，新疆 石河子 832003）

气相色谱法同步测定甜菜果胶中醛糖与糖醛酸

◎ 张海燕1，胡波立1，李维军2，陈 良1

（1.石河子大学化学化工学院，新疆兵团化工绿色过程重点实验室，省部共建国家重点实验室培育基地，新疆 石河子 832003；2.石河子市环境监测站，新疆 石河子 832003）

采用钙离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠（EDTA）从甜菜干粕中提取果胶。分别水解所得甜菜果胶样品和Sigma橘皮果胶，全乙酰化衍生，采用毛细管气相色谱法同时测定其中的糖醛酸与醛糖组成。结果表明，甜菜果胶样品和Sigma橘皮果胶单糖组成相似，均由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸等单糖组成，两者单糖组成的相对质量比分别为8.7∶3.4∶27.0∶7.0∶461.2与3.9∶14.1∶6.3∶3.6∶433.1；从单糖含量上看，两者均以半乳糖醛酸为主且含量相当。由此推断，甜菜果胶样品和Sigma橘皮果胶的分子结构均以同聚半乳糖醛酸（HGA）为主，而聚鼠李糖半乳糖醛酸I（RG-I）含量较低。

甜菜；果胶；糖醛酸；醛糖；气相色谱法

果胶因其良好的胶凝、乳化与增稠等特性，在食品、医药、纺织、化妆品等诸多领域中有广泛的应用[1]。果胶是一种结构复杂的多糖类高分子化合物，基本结构单元为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]。无论是果胶深层产品的开发，还是果胶生物功能的研究，都要求分析果胶中单糖的组成。

目前，果胶中单糖含量的常用测定方法有高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培检测法、气相色谱-质谱分析法、气相色谱法等。高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培检测法与气相色谱-质谱分析法对仪器要求较高，气相色谱法常用来测定果胶中的中性糖含量，而对果胶中单糖的主要成分半乳糖醛酸却无法同时测定。

由于糖类本身挥发性较差，因此气相色谱分析时，须先将其转化成易挥发、热稳定的衍生物。常用的衍生化方法是硅烷化或乙酰化[3,4]。由于硅烷化会产生衍生物的异构体，在色谱图上出现多峰，给定性和定量带来困难。如果先将糖还原为糖醇，再衍生为乙酸酯，可避免衍生物异构体的产生[5]。但该方法只能用于中性糖的测定[5,6]，而不能测定糖醛酸。本文采用全乙酰化法[7]：使糖醛酸转变为糖酰胺；使醛糖转变为糖醇；最后，使糖酰胺和糖醇全乙酰化。本方法既避免了硅烷化时异构体的产生，又避免了乙酰化时只能测定中性糖不能测定糖醛酸的缺点，可以同时测定出样品中的糖醛酸和醛糖（中性糖）的相对含量。与高效阴离子交换色谱-积分脉冲安培检测法[8]等方法相比，本方法相对简单，对仪器要求不高，同样适用于其他多糖中单糖组成的测定。

本文采用全乙酰化法衍生果胶样品，进而利用气相色谱实现了果胶中醛糖和糖醛酸的同时测定。

1 材料与仪器

7890A安捷伦气相色谱仪，氢火焰离子化检测器（FID），DB1701色谱柱；红外光谱仪，美国Nicolet公司；Centrifuge5810R高速冷冻离心机，德国Eppendorf公司；FA1104B电子天平，上海越平科学仪器有限公司；KQ-250B型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；R-200/205型旋转蒸发仪，瑞士Buchi公司；HH-4数显恒温水浴锅，金坛市环宇科学仪器厂；GZX-9140MBE电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂。

橘皮果胶购于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-葡萄糖醛酸内酯均为分析标准品，购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、硼氢化钠均为分析纯，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；DH3251强酸型苯乙烯阳离子交换树脂，购于北京鼎国生物技术有限公司；其他试剂均为分析纯，购于天津市富宇精细化工有限公司；甜菜干粕由新疆绿原糖业有限公司提供。

2 实验方法

2.1 甜菜果胶的提取

按照文献[9]的方法采用钙离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠（EDTA）提取甜菜果胶，得白色粉末状甜菜果胶样品。

2.2 果胶中糖醛酸与醛糖含量测定

①标准单糖的衍生。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-葡萄糖醛酸内酯等标准品各2 mg溶于1 mL水中，按照文献[7]方法衍生。②果胶的水解与衍生[5]。取甜菜果胶样品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，减压抽干样品。将水解后的样品进行衍生化处理。

2.3 色谱条件

气相色谱条件：进样量1.0 μL，进样口温度260 ℃，分流比 20∶1。色谱柱DB1701（0.25 mm×30 m），柱流量7 mL/min，程序升温：180 ℃（保持2 min），以6 ℃/min升温至210 ℃，再以0.2 ℃/min升温至215 ℃，最后，以6 ℃/min升温至240 ℃后保持20 min。氢火焰离子化检测器（FID），检测温度270 ℃，氢气流量35 mL/min，空气流量400 mL/min，尾吹气（N2）25 mL/min，运行时间：32 min。

2.4 单糖相对质量比的计算

采用归一化法处理实验数据，果胶样品中各单糖的峰面积与各标准单糖峰面积比值，即为果胶样品中各单糖的相对质量比。

3 结果与讨论

分别利用气相色谱分析标准单糖衍生物、甜菜果胶样品衍生物和sigma橘皮果胶的衍生物，结果如图1所示。

图1 标准单糖、甜菜果胶和S i g ma橘皮果胶单糖组成的气相色谱图

实现了6种中性糖和2种糖醛酸的分离，得到了每种单糖衍生物的单峰。参考文献[7,10]，采用与标准单糖色谱保留值对照的办法，对果胶中单糖种类进行定性。同时，计算出果胶样品中各单糖的相对质量比，结果见表1。

表1 气相色谱法测定果胶单糖组成表

果胶是一类主要由半乳糖醛酸通过α-1,4糖苷键链接而成的杂多糖,半乳糖醛酸占70%左右，除半乳糖醛酸外，果胶中还含有鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等中性糖[11]。研究表明，果胶来源及制备方法不同会造成果胶结构上的差异，进而带来胶凝力、稳定性等果胶性质上的差别[12]。不同来源的果胶，其中的醛糖酸均以半乳糖醛酸为主，但含量上有差异；其中的醛糖（鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等中性糖）在种类或含量上均可能有差异。本文测定的甜菜果胶样品是按照本实验室的方法[8]从甜菜中自提出的样品，为比较该样品与商品果胶在成分与纯度上的差异，特选取常见的商品果胶 sigma橘皮果胶作为比对样品。

从气相色谱结果上看，甜菜果胶样品与Sigma橘皮果胶的单糖组成相似，均由鼠李糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、半乳糖醛酸等单糖组成，两者单糖组成的相对质量比分别为8.7∶3.4∶27.0∶7.0∶461.2与3.9∶14.1∶6.3∶3.6∶433.1；从单糖含量上看，两者均以半乳糖醛酸为主，与文献[13,14]报道结果一致；由此推断，两者的分子结构均以同聚半乳糖醛酸（HGA）为主，而聚鼠李糖半乳糖醛酸I（RG-I）含量较低。两者的主要区别在中性糖含量上，甜菜果胶中阿拉伯糖含量较高，而sigma橘皮果胶中葡萄糖含量较高。

结果还表明，利用螯合剂法提取出的甜菜果胶样品的主要成分确系果胶，与商品Sigma橘皮果胶主要成分相同，均以半乳糖醛酸为主且含量相当，均符合国家标准（总半乳糖醛酸≥65%）；只是甜菜果胶分子支链上的中性糖含量与Sigma橘皮果胶略有区别，即实验结果验证了螯合剂法（EDTA）提取甜菜果胶的可靠性。

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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

兵团科技人员服务南疆专项（编号：2013BA043）。

张海燕（1980-），女，博士研究生，专业方向为生化分离工程。

陈 良。