何偉霞

(廣東省科學(xué)院工業(yè)分析檢測(cè)中心，廣東 廣州 510650)

木糖醇是一種非糖甜味劑，作為蔗糖的理想替代品之一，目前被廣泛應(yīng)用于食品或藥品的研發(fā)與生產(chǎn)。白砂糖的主要成分為蔗糖，是日常生活最常用的糖類(lèi)物質(zhì)。在食品加工時(shí)，蔗糖受熱易和氨基酸產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，生成褐色并有焦糖味物質(zhì)，而木糖醇在加熱時(shí)不產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，在食物加工過(guò)程中比較穩(wěn)定[1]，因此對(duì)于某些需要保持淺色的食品，用木糖醇代替蔗糖有特別的意義。另外，木糖醇也具有一定的醫(yī)用價(jià)值。它既能防止齲齒和降低血糖[2]，也能調(diào)節(jié)人體脂肪代謝，降低游離脂肪酸，同時(shí)促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌群的繁殖，是普通食品和保健食品中常用的功能性添加因子[3]。

我國(guó)食品和藥品領(lǐng)域當(dāng)前執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分別為：《GB 1886.234-2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 木糖醇》[4]和《中國(guó)藥典》2020年版四部藥用輔料木糖醇[5]，其中關(guān)于木糖醇水分的測(cè)定方法均為減壓干燥法，該方法耗時(shí)長(zhǎng)、操作復(fù)雜，不利于產(chǎn)品的快速檢測(cè)與放行。本研究擬建立一種簡(jiǎn)便、快速測(cè)定木糖醇水分的方法，為木糖醇水分的快速測(cè)定提供便利。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

V20S型卡爾費(fèi)休水分儀，Mettler Toledo；ME204型萬(wàn)分之一天平，Mettler Toledo；XPR205D5/AC型十萬(wàn)分之一天平，Mettler Toledo)。

水;無(wú)水甲醇;單組分滴定液(含碘、吡啶、二氧化硫);固體水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW13519，含水量0.878 mg/g)。

1.2 實(shí)驗(yàn)樣品

木糖醇,湖南九典制藥股份有限公司。

1.3 方法原理

卡爾·費(fèi)休容量法的原理為：滴定液中的二氧化硫與甲醇反應(yīng)生成酸性脂類(lèi)，然后被堿類(lèi)(以下用“RN”表示，如吡啶)中和，形成烷基亞硫酸陰離子。在有水存在的情況下，烷基亞硫酸陰離子又被碘氧化為烷基硫酸鹽，同時(shí)，棕黃色的碘被分解為無(wú)色的碘化物。整個(gè)反應(yīng)過(guò)程持續(xù)到全部的水消耗完畢，并在滴定溶液中檢測(cè)到游離碘。滴定液在使用前需用水標(biāo)定。其中甲醇既是反應(yīng)試劑，又是樣品溶劑。因此，卡爾·費(fèi)休容量法適用于在甲醇中溶解度高的物質(zhì)的水分測(cè)定，不適用于在甲醇中溶解度低或不溶的物質(zhì)的水分測(cè)定。反應(yīng)式如下：

H2O+I2+SO2+CH3OH+3RN → [RNH]SO4CH3+2[RNH]I

1.4 方法設(shè)計(jì)

由于木糖醇微溶于甲醇(每1 g能在溶劑100～1000 mL中溶解)，卡爾費(fèi)休水分儀滴定杯容積為100 mL(甲醇的加入量一般為40～60 mL)，木糖醇的取樣量不宜低于0.4 g(按木糖醇水分含量0.25%計(jì)，絕對(duì)含水量不低于1 mg)，即在測(cè)定時(shí)，木糖醇不能完全溶解。因此，一般而言木糖醇的水分測(cè)定并不適用卡爾·費(fèi)休容量法。本文嘗試?yán)眯滦涂栙M(fèi)休水分儀的加樣后攪拌功能，在添加樣品后，設(shè)置一定的攪拌時(shí)間，使木糖醇中的水分充分釋放。同時(shí)，在連續(xù)測(cè)樣時(shí)，定期排空滴定杯中的廢棄物，更換溶劑，防止因樣品不完全溶解造成的不溶物逐漸堆積，減少干擾，增加方法的精密度和準(zhǔn)確度。

1.5 方法研究

1.5.1 攪拌時(shí)間

使用儀器默認(rèn)的30%轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，否則易產(chǎn)生大量氣泡，干擾電極對(duì)滴定終點(diǎn)的判定)，考察添加樣品后不同攪拌時(shí)間，對(duì)樣品水分測(cè)定結(jié)果的影響。結(jié)果顯示，樣品攪拌90 s后，水分結(jié)果已達(dá)到最大值，繼續(xù)增加攪拌時(shí)間，測(cè)定結(jié)果沒(méi)有顯著變化，因此，攪拌時(shí)間設(shè)置120 s即可。詳見(jiàn)表1。

表1 不同攪拌時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

1.5.2 更換溶劑間隔

使用新鮮的溶劑，連續(xù)測(cè)定樣品，以首次測(cè)定為零點(diǎn)，考察每次測(cè)定與零點(diǎn)的偏差，以不大于5%為接受標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)果顯示，隨著連續(xù)測(cè)定次數(shù)逐步增加，測(cè)定值有逐步變小的趨勢(shì)，測(cè)定值與零點(diǎn)的偏差逐漸增大。連續(xù)測(cè)定4次以?xún)?nèi)時(shí)，測(cè)定值與零點(diǎn)的偏差不大于5%；當(dāng)連續(xù)測(cè)定超過(guò)4次時(shí)，測(cè)定值與零點(diǎn)的偏差超出5%的接受標(biāo)準(zhǔn)。因此，應(yīng)每連續(xù)測(cè)定不超過(guò)4次便更換溶劑，排盡滴定杯中的不溶物，以保證測(cè)定結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。詳見(jiàn)表2。

表2 連續(xù)測(cè)定一定次數(shù)時(shí)與零點(diǎn)的偏差

1.5.3 最終條件

稱(chēng)樣量：0.5 g，加樣后的攪拌時(shí)間：120 s，更換溶劑間隔：連續(xù)測(cè)定不超過(guò)4次。

1.5.4 方法對(duì)比

采用最終條件，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的減壓干燥法對(duì)比，測(cè)試三個(gè)批次木糖醇，各重復(fù)測(cè)定6次，比較RSD。結(jié)果顯示，卡爾·費(fèi)休容量法的RSD在1.8%～3.4%之間，減壓干燥法的RSD在7.9%～13.6%之間，卡爾·費(fèi)休容量法的RSD相對(duì)較低，重復(fù)性較好，且實(shí)測(cè)值不低于減壓干燥法，說(shuō)明不會(huì)導(dǎo)致不合格產(chǎn)品的放行。詳見(jiàn)表3。

表3 方法對(duì)比

1.6 方法學(xué)驗(yàn)證

1.6.1 線性

分別稱(chēng)取木糖醇0.40 g、0.45 g、0.50 g、0.55 g、0.60 g，采用卡爾費(fèi)休水分儀測(cè)定水分，以取樣量(g)為橫坐標(biāo)，實(shí)測(cè)絕對(duì)含水量(mg)為縱坐標(biāo)，繪制線性回歸直線，計(jì)算線性系數(shù)R2。結(jié)果顯示，線性方程為y=2.5386x+0.0293，線性系數(shù)R2=0.9987，表明取樣量在0.4～0.6 g范圍內(nèi)時(shí)線性關(guān)系良好，此時(shí)樣品的絕對(duì)含水量約為1.051～1.585 mg。詳見(jiàn)表4。

表4 線性

1.6.2 檢測(cè)限和定量限

按線性的方法重復(fù)繪制6條回歸直線，計(jì)算截距的標(biāo)準(zhǔn)偏差δ，斜率的平均值S，以3.3 δ/S作為檢測(cè)限，10 δ/S作為定量限[6]。結(jié)果顯示，檢測(cè)限為0.0478 mg絕對(duì)含水量，定量限為0.145 mg絕對(duì)含水量。即在取樣量為0.5 g的情況下，樣品的水分含量不小于0.010%時(shí)，樣品中的水分可被檢出；樣品的水分含量不小于0.029%時(shí)，樣品中的水分可被準(zhǔn)確定量。詳見(jiàn)表5。

表5 檢測(cè)限和定量限

1.6.3 精密度

取三個(gè)批次木糖醇，各重復(fù)測(cè)定6次，結(jié)果顯示，三個(gè)批次木糖醇的均值分別為0.260%、0.229%、0.246%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD%分別為1.8%、1.6%、3.4%，均不超過(guò)5%，表明方法精密度良好。詳見(jiàn)表6。

表6 精密度結(jié)果

1.6.4 準(zhǔn)確度

往木糖醇中分別加入約相當(dāng)于其水分含量80%、100%、120%的固體水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，測(cè)定總水分，每組平行測(cè)定3次，扣除本底值后，以水分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的實(shí)測(cè)值與理論值的比值計(jì)算回收率。結(jié)果顯示，回收率在95.6%～102.5%之間，均在90%～110%范圍內(nèi)，表明方法準(zhǔn)確度高。詳見(jiàn)表7。

表7 準(zhǔn)確度結(jié)果

續(xù)表7

2 結(jié) 論

采用卡爾·費(fèi)休容量法測(cè)定木糖醇的水分，相比食品和藥品領(lǐng)域當(dāng)前普遍采用的減壓干燥法而言，精密度有較為明顯的提升；且該方法準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)便，完成一個(gè)樣品的測(cè)定僅需3～4 min，而減壓干燥法包括烘干及恒重在內(nèi)，一般檢測(cè)時(shí)間不小于4 h?？枴べM(fèi)休容量法大幅縮短了木糖醇水分的檢測(cè)時(shí)間，提高了檢測(cè)效率，為木糖醇水分的測(cè)定提供了非常便利的方法。尤其對(duì)于將木糖醇作為合成原料或者中間體生產(chǎn)其它產(chǎn)品的企業(yè)而已，采用該方法也能實(shí)現(xiàn)木糖醇的快速實(shí)時(shí)檢驗(yàn)放行。