一种蔗糖的作物来源鉴别方法与流程

本发明涉及蔗糖分析检测领域，具体涉及一种蔗糖的作物来源鉴别方法。

背景技术：

食糖，即白砂糖，在2018年全国消费量达到1500万吨，但累计产糖1031.41万吨，较上制糖期增加102.22万吨，同比增长11％。随着人口增长和生活水平的提升,国内食糖消费将继续增长势头,未来在产需缺口400万吨的基础上仍会进一步增加。随着人们对食品安全卫生问题的关注,白砂糖生产和消费及其产品质量安全也会越来越受到重视。

白砂糖的主要成分为蔗糖分子且纯度大于99.6％，主要由甜菜和甘蔗经过不同的工艺生产而来。由于甜菜白砂糖和甘蔗白砂糖的主体成分均为蔗糖分子，相似达99.8％以上，因此，现有的检测方法难以对其区分鉴别。

在日常研究中，我们发现甘蔗是c4植物，甜菜是c3植物，两者的光合作用的过程与中间产物不同，对同位素碳分馏机制的差别，导致其光合作用最终产物中c13的含量存在差异，利用这一机理上的差异，可以通过测定c13同位素的含量来对蔗糖来源产物进行鉴别。

技术实现要素：

基于上述背景，本发明的目的在于提供一种蔗糖的作物来源鉴别方法，以期为食糖产品检测提供高效便捷准确的技术手段，准确辨别蔗糖的作物来源，为食糖产品的指纹谱库提供数据和技术支撑。

本发明提供的技术方案如下：

一种蔗糖的作物来源鉴别方法，使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，通过监测蔗糖分子碎片峰m/z＝341.108和m/z＝342.111的比值，判断蔗糖的作物来源。

在一个实施例中，上述方法包括以下步骤：

s1.样品的前处理

称取待测样品，加入水，经涡旋振荡和超声溶解后，将样品过滤到进样瓶中，待上机检测；

s2.样品分析

将s1中经前处理后样品注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，记录样品蔗糖分子碎片峰m/z＝341.108和m/z＝342.111的信号值比值，判断蔗糖的作物来源。

在一个实施例中，样品经过0.22μm滤膜过滤到到进样瓶中。

在一个实施例中，超高效液相色谱的色谱柱为acquityuplcbehamide(1.7μm，2.1×50mm)氨基柱。

在一个实施例中，超高效液相色谱的流动相a为氨水，流动相b为乙腈，梯度洗脱程序如下：0-3min，流动相a18％，流动相b82％，3-6min，流动相a20％，流动相b80％，6-7min，流动相a25％，流动相b75％,7-10min流动相a18％，流动相b82％。

在一个实施例中，所述蔗糖作物来源鉴别方法，其质谱的条件为：

离子源：负化学源，

离子模式：负离子模式，

电压：-2500v，

电离方式：电喷雾电离，

离子趟度模式：高分辨碰撞面积模式，

离子源温度：90-100℃，

去溶剂气温度：230-280℃，

流速：700-900l/h，

监测方式：高分辨离子淌度全扫描模式，

监测同位素离子对：m/z＝341.108和m/z＝342.111。

在一个实施例中，当m/z＝341.108和m/z＝342.111的比值为9.92±0.9时，该蔗糖来源于甜菜，当m/z＝341.108和m/z＝342.111的比值为8.31±0.72时,该蔗糖来源于甘蔗。

本发明的有益效果如下：

1.利用甜菜和蔗糖的光合作用中碳循环机制不同，存在对同位素碳分馏机制的差别，通过使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱对两种质荷比不同的蔗糖分子碎片峰，341.108和342.111进行测定，发现来源于甘蔗和甜菜的蔗糖存在一个较为恒定的、不同的比值，当蔗糖来源于甜菜时，该比值为9.92±0.9，当蔗糖来源于甘蔗时，该比值为8.31±0.72，本发明的准确性和普适性达到了95.74％，能准确高效的辨别蔗糖的作物来源，为食糖产品的指纹谱库提供数据和技术支撑。

2.通过使用超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，选择高分辨碰撞面积模式的离子淌度模式和高分辨离子淌度全扫描模式的检测方式，能有效精确分析鉴别蔗糖分子，防止白砂糖产品中的其他还原性糖、低聚糖c13引入导致结果的差异。

附图说明

图1为白砂糖(10mg/l)的总离子流图；

图2a为不同作物来源的蔗糖的m341/m342的区域统计图；

图2b为不同作物来源的蔗糖的m341/m342的区域箱式图；

图2c为不同作物来源的蔗糖的m341/m342的区域正态分布图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例的内容并非对本发明的限定。

一种蔗糖的作物来源鉴别方法，包括以下步骤：

1.标准储备液制备

准确称取蔗糖标准品10.00mg，分别在10ml容量瓶用超纯水溶解并定容到10ml，配制成1000mg/l的标准储备液单标；并置于4℃冰箱中保存。

取上述的储备液用超纯水逐级稀释，配制浓度为特定浓度的标准系列溶液，于4℃冰箱中保存，待测使用。

2.样品前处理

准确称取白砂糖样品0.1g到50ml离心管中，加入1ml超纯水溶解且充分振荡，经涡旋振荡后再超声5min，然后过0.22μm滤膜到进样瓶中，得到处理后的样品于4℃冰箱中保存，待测使用。

3.仪器条件

超高效液相色谱：使用的色谱柱为1.7μm填料的acquitybehamide氨基柱(2.1×50mm)。流动相为a：0.1％氨水溶液，b：乙腈(色谱纯)，柱流量：0.3ml/min；进样量：1μl；梯度洗脱变化如表1所示。

表1梯度洗脱程序

三重四级杆串联飞行时间质谱：使用esi^-(负化学源)作为离子源，使用负离子模式，电压为-2500v，离子源温度设为100℃，去溶剂气温度250℃，流速为800l/h。使用hms^e模式(高分辨离子淌度全扫描模式)对样品进行采集和监测，使用一级和二级离子碎片进行定量，保留时间和离子趟度漂移时间进行定性，具体监测条件如表2所示：

表2蔗保留时间与多反应检测条件

4.样品检测

a.将步骤1得到的标准系列溶液注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，使用高分辨离子淌度全扫描(hms^e)模式进行分析测定。记录蔗糖分子的精确保留时间、分子离子碎片漂移时间。

b.将步骤2中经前处理后得到的样品注入超高效液相色谱-离子淌度-三重四级杆质谱串联飞行时间质谱，对比步骤a中标准系列溶液保留时间，分子碎片以及离子漂移时间，精确鉴定蔗糖分子峰，排除样品中其他还原性糖及低聚糖的c13丰度的干扰。记录样品蔗糖分子峰中m/z＝341.108(不含c13)和m/z＝342.111(含c13)的信号值比值。当m341/m342比值为9.92±0.9时，该白砂糖来源于甜菜，当m341/m342比值为8.31±0.72时,该白砂糖来源于甘蔗。

5.准确度分析

如图1所示，通过对30个不同厂家的白砂糖中两种不同的质荷比的蔗糖分子离子碎片341.108(不含δ)和342.111(含δ)进行测定，得到的峰面积两者相除可以得出一个比率，设为m341/m342，30个不同样品的结果如图2a、图2b、图2c所示。从图2a可以明显看出不同地区厂的白砂糖比值存在差异，通过图2b箱式统计图两者的四分位区间(即图2b中的方框区域，意味着主要概率区间)存在着明细的分布差异，经过双t检验计算得出显著值p＝0.00013<0.01，说明两者存在显著差异，即可以通过m341/m342的比率对白砂糖的来源产物进行鉴别。

从图2a可看出个别样品的m341/m342存在离散现象，通过对30个不同区域的样品进行正态分布的计算，如图2c所示，发现两者交界处分别为甘蔗蔗糖为(μ±1.92σ)，甜菜蔗糖为(μ±2.16σ)处，说明使用m341/m342检测甘蔗白砂糖有2.67％和甜菜白砂糖有1.59％概率得出离散的可疑值，方法的对于上述白砂糖样品适用率达到95％以上，仅有4.26％的样品表现出可疑的离散值，可通过增加同一批次样品数量可以有效解决可疑值的问题。即当白砂糖中的蔗糖m341/m342比值为9.92±0.9时，该白砂糖来源于甜菜；当m341/m342比值为8.31±0.72时,该白砂糖来源于甘蔗，方法准确性和普适性达到了95.74％。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。