Prev
Next 
4. Mézminták cukorösszetételének meghatározása HPLC és GC alapú eljárások segítségével
Tanulási célok
Mézminták cukorösszetételének meghatározása HPLC és GC alapú eljárások segítségével

Bevezetés

A mézek minőségének előírásaival a Magyar Élelmiszerkönyv, a Codex Alimentarius Hungaricus foglalkozik. A mézre vonatkozó definíciója a következő:
"A méz a mézelő méhek (Apis mellifera) által a virágok nektárjából és egyéb nedvekből származó méz. Színe a világos zöldesbarnától a csaknem feketéig terjedhet."
A mézek cukortartalmának analitikai vizsgálatára laboratóriumok által validált módszerek állnak rendelkezésre, vonatkozó MSZ és ISO szabványok hiánya miatt. A mézekben túlnyomórészt jelen lévő monoszacharidok – a glükóz és fruktóz – mennyisége a fajta-mézek minőségének fontos paraméterei. Ezen kívül tartalmaznak di- és oligoszacharidokat is csekély mennyiségben. Ilyen cukrok a szacharóz, maltóz, izomaltóz, turanóz, erlóz és a melicitóz (1.ábra). A különböző cukrok abszolút mennyiségének és egymáshoz viszonyított arányának ismerete mind a mézek minősítése, mind pedig a hamisítás felismeréséhez szükséges analitikai vizsgálatok szempontjából fontos.
Mivel a mézekben található invertcukrok szacharózból enzimatikus úton keletkeznek, a szacharóz csekély mennyiségben jelen lehet a végtermékben is. Az alábbi táblázatban összefoglaljuk a mézek legfontosabb fizikai-kémiai tulajdonságait (1.táblázat).
1. táblázat A mézek legfontosabb fizikai-kémiai jellemzői
Minőségi jellemzők
Akácméz
Virágmézek
Víztartalom, legfeljebb, m/m%
18,5
18,5
Szacharóz-tartalom, legfeljebb, m/m%
6
3
HMF-tartalom, legfeljebb, mg/kg
20
25
Fruktóz-Glükóz arány
1,5-1,8
-
Prolin-tartalom, legalább, mg/kg
200
200
Diasztázaktivitás (Schade-skála szer.,legalább)
10
10
Invertcukor-tartalom, legalább, g/100g
60
60
Savfok, legfeljebb, milliekvivalens/1000g
50
50
Elektromos vezetőképesség, legalább, mS/cm
0,8
0,8
Vízben oldhatatlan szilárdanyag-tart., legf., g/100g
0,5
0,5
(HMF= hidroximetil-furfurol)

A cukortartalom meghatározásának kromatográfiás módszerei

A cukortartalom meghatározásának kromatográfiás módszerei

A HPLC és GC alapú módszerekről
Mivel az egyszerű cukrok oldatai gyakorlatilag szabadon átengedik és nem nyelik el a 200-700 nm hullámhosszú fény sugarait, így ezek nem vizsgálhatók a klasszikus értelemben alkalmazott UV-VIS tartományban. Az optikai forgatóképességüket kihasználva azonban az erre a célra kifejlesztett detektorokkal (törésmutató[RI], lézer elpárologtatásos fényszórásos [ELSD]) lehetőség nyílik a cukrok kvalitatív és kvantitatív elemzésére is.
A HPLC-s módszerek nagy előnye a rövid analízis-idő; a minta közvetlen analizálhatósága (nem igényel származékképzést) és az a tény, hogy még az oligoszacharidok is könnyedén eluálhatók, akár több mint 30 monoszacharid egységig. A GC-s módszerekkel azonban már a tetraszacharid méretű cukrok detektálása is komoly akadályokba ütközik.
A viszonylag kis érzékenységű refraktív index detektorokat lassan felváltják a lézer elpárologtatásos fényszórásos detektorok, melyek sokkal nagyobb érzékenységgel és stabilitással rendelkeznek. Az alábbiakban részletesebben a gázkromatográfiás cukor-meghatározással foglalkozunk.
Mivel a cukrok csekély illékonysága és hőérzékenysége lehetetlenné teszi a közvetlen gázkromatográfiás elemzést, származékképzésre van szükség. A legegyszerűbb módszerek egyike az illékony trimetilszilil-éter-származékok előállítása piridines közegben, mely régóta ismert módszernek számít a gyógyszeranalitikában. Az így képzett cukorszármazék polaritása lecsökken, hőstabilitása megnő; ebből következik, hogy ez a kvantitatív származékképzési módszer különösen alkalmas GC-FID és GC-MS mintaelemzésekre. Példaként a D-ribóz trimetilszililezését a 2. ábrán mutatjuk be. Ezzel a módszerrel a mézekben található glükóz, fruktóz és az oligoszacharidok a D-ribózhoz hasonlóan perszilileződnek.

Mintaelőkészítés és meghatározás

A gázkromatográfiás mérés leírása

A vizsgálathoz szükséges műszerek és eszközök
  • Kapilláris oszloppal felszerelt gázkromatográf
  • 4,0 ml-es vial edények
  • 5,0 ml-es mérőlombik
  • 100-1000 μl-es tartományban mérő automata pipetta
  • Szárítószekrény
A vizsgálathoz szükséges vegyszerek
  • n-Tetrakozán ([nC_24], belső standard)
  • D-Glükóz standard
  • D-Fruktóz standard
  • Piridin
  • BSTFA (N,O-Bisz-trimetilszilil-trifluoro-acetamid, származékképző ágens)
Származékképző-elegy készítése
Egy 5,0 ml-es mérőlombikba 10,0 mg (±2,0 mg) tetrakozán standardot mérünk be, majd azt 2,50 ml piridin és 2,50 ml BSTFA elegyével jelre töltjük.

Standard törzsoldat készítése

A kereskedelmileg hozzáférhető autentikus szénhidrát-standardokból 10,0 mg-ot (±2,0 mg) bemérünk egy 4,0 ml-es vial edénybe, majd a standardokhoz 1000 μl származékképző elegyet adagolunk. Ezután az oldatokat 1 órán át 80°C-on szárítószekrényben termosztáljuk.

Mintaelőkészítés a gázkromatográfiás elemzéshez
10,0 mg (±2,0 mg) mézmintát 4,0 ml-es vial edénybe bemérünk, majd a mintához 1000 μl származékképző elegyet adagolunk. Az oldatot 1 órán át 80°C-on termosztáljuk, majd közvetlenül gázkromatografáljuk.

Gázkromatográfiás paraméterek
Készülék: Chrompack CP-9000 gázkromatográf
Oszlop: RH5ms^+ (30m x 0,25mm) ömlesztett kvarc kapilláris
Injektor hőmérséklet: 250 °C
Detektor hőmérséklet: 250 °C
Detektor típusa: F.I.D.
Hőprogram: 2 percig izoterm 85 °C-tól 325 °C- ig programozva 12 °C /min-es felfűtési sebességgel, majd 10 percig a véghőmérsékleten tartva.
p_N2(be) : 35 kPa
Injektálás: 1 μl, split
Adatfeldolgozás és kiértékelés: Maitre - adatfeldolgozó és kiértékelő rendszerrel.


A 3. és 4. ábra a standardok ill. egy virágméz minta GC-FID kromatogramjait mutatja be.
(A retenciós időket lásd a 2.táblázatban)
(A retenciós időket lásd a 2.táblázatban)

Kiértékelés

Kalibráció és linearitás
Az elkészült standart törzsoldatból 4 pontos kalibrációs oldatsorozatot készítünk, majd felvesszük a kalibrációt.

A mérési adatok kiértékelése, azonosság
Kvalitatív vizsgálat
A minta oldatokból 5 párhuzamos beadagolással meghatározzuk a minta komponens(ek) belső standardra vonatkoztatott relatív retencióját (\alpha) a következő képlet szerint:
\alpha = \fracRt_xRt_b.st. (min/min)
Rt_x: a minta cukor-TMS-éter komponensének retenciós ideje;
Rt_b.st. : a belső standard retenciós ideje.
A minta komponenseit akkor tekintjük azonosnak az autentikus standarddal, ha a fenti méréssorozatban kapott relatív retenciók szórása kisebb, mint ± 0,5 RSD%.
A mutarotáció következménye, hogy a gázkromatogramon az egyes cukorkomponensek több csúcsban jelentkeznek (2.táblázat). A detektálható fruktóz és glükóz izomerek jól elválasztható csúcsokat adnak. A gázkromatogram végén jelentkező csúcsok di- és oligoszacharidok, melyek mennyisége szükség esetén szintén meghatározható.
Cukor izomer neve
Abszolút Ret.idő [min]
Relatív retenció [α]
Fruktóz 1.
16,21
0,7653
Fruktóz 2.
16,29
0,7691
Fruktóz 3.
16,41
0,7747
Fruktóz 4.
16,51
0,7795
Fruktóz 5.
16,81
0,7936
Glükóz 1.
17,13
0,8087
Glükóz 2.
17,85
0,8427
nC_24 belső standard
21,18
1
2. táblázat A cukor izomerek abszolút és relatív retenciói RH-5ms^+ oszlopon
A komponensek abszolút területeinek szórása akkor megfelelő, ha az 5 injektálás csúcsterületeinek relatív standard deviációja (RSD) nem haladja meg az 5,0 %-ot.
Kvantitatív vizsgálat
A cukrok mennyisége az alábbi képlet alapján számítható ki:
S [m/m \%] = \left [ \frac\overline T_1\overline T_2 * c_1 \right ] * \frac100c_2
S: a minta cukor-tartalma [m/m%-ban];
\overlineT_1 : 5 párhuzamos minta injektálás területeinek átlaga;
\overlineT_2: 5 párhuzamos standard injektálás területeinek átlaga;
 c_1: a standard oldatának koncentrációja [mg/ml]-ben;
 c_2: a minta bemérési koncentrációja [mg/ml]-ben.
Mivel a szililezett minták rendkívül vízérzékenyek, a mintaoldatok mérés után hűtést igényelnek. Az oldatok 4-8 °C hőmérsékleten hűtés mellett 2-3 hétig eltarthatók.

A meghatározáshoz felhasznált, jelenleg érvényben lévő előírások
  • Magyar Élelmiszerkönyv (Codex Alimentarius Hungaricus) 2-100 számú irányelv Megkülönböztetett minőségi jelöléssel ellátott mézfélék, 1. kiadás 2009.
  • Magyar Élelmiszerkönyv (Codex Alimentarius Hungaricus) 1-3-2001/110 számú előírás, Méz.
Áttekintő-kiegészítő kérdések
  1. Milyen hibákat követhet el a származékképzés során?
  2. Melyik lépés járul hozzá legnagyobb mértékben a mérés bizonytalanságához?
  3. Milyen alternatív módszert tudna javasolni erre a feladatra?
 Prev
Next