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1、目录1.前言.12糖的种类和物理性质12 1单糖12 2二糖低聚糖?3. 在糖分析中使用的色谱柱331正相色谱柱-332聚合体系强阴离子交换色谱柱-43 3反相色谱柱-54. 在糖分析中使用的检测器64 1差示折射率计（RI检测器）一64 2脉冲式电化学（PAD）检测器一74 3萤光检测器一8【参考文献】-85. 糖分析实例95 1利用RI检测器进行糖分析的案例95 2利用PAD进行糖分析的案例1155 3利用PAD进行糖分析的案例2195 4 利用PAD进行糖分析的案例3-235 5利用FL检测器进行糖分析的案例1-255 6利用FL检测器进行糖分析的案例2-285 7利用LC-MS进行分析
2、的案例一311. 前言糖是三大营养素之一，是人体的构成成分及能源。糖是由C、H、O三种元素构成，由于 可用一般式Cm（H20）n表示，所以也被称为碳水化合物（carbohydrate） o广义地说，如“氨糖V “酸性糖”那样，有时将含氨基以及酸性基的物质也分为糖类。或者是根据分子大小不同，有时也可将糖分为单糖、二糖等在20碳单位以内的低聚糖和淀粉、糊精、纤维素等多糖。在本手册中，将对单糖、二糖的分析系统以及分析手法作以介绍。在使用HPLC进行分析 时，由于一般的中性糖在紫外不产生吸收，所以必须对中性糖的检测方法进行深入探讨。在 这里，将对糖分析中使用的色谱柱、检测器的特点、实际的测定系统以及分
3、析案例作以介绍。2. 糖的种类和物理性质2- 1单糖单糖类可能形成环状以及直锁状的构造。如果是直锁状的构造，其末端是醛的单糖类（醛 糖），在水溶液中二种环状构造通过直锁型构造而保持平衡状态。如果是环状构造，羰基的 碳（C1）也形成不齐碳，该位置的氢氧基不同方向的二种异性体被称为各自正位异构体。而且 将C1称为正位异构体碳，将与C1相结合的0H称为正位异构体氢氧基。：形成直锁状而且具有酮基的糖被称为酮糖。HCa-D-glucopyranosech2ohD-glucoseB -D-glucopyranose图1水溶液中D-葡萄糖的构造单糖类一般极易溶于水，难溶于甲醇、乙醇、丙酮等。另外，不溶于苯、
4、酯、氯仿等。2 2二糖低聚糖二糖就是两个单糖，低聚糖是比较多的单糖通过糖苷结合而形成的糖类。如蔗糖、乳糖 那样，二糖类具有人的营养所需要的重要成分。一般的低聚糖，有作为游离型或者是配糖体 （糖和另外的化学种类相结合的物质）而在生理学上具有意义的大小而合成的、或者是作为 多糖类的加水分解物而生成的。从不同结合方式看，由于单糖间的结合方式不同，有还原性二糖类（麦芽糖型）和非还 原性二糖类（海藻糖型）两种。在还原二糖类中，由于单方的正位异构体氢氧基和另外的乙 醇性氢氧基结合，具有游离的正位异构体氢氧基，所以具有还原性，存在a型和8型两种异 性体。在还原型二糖类中，有麦芽糖、乳糖、纤维素二糖、龙胆二糖
5、等。如果是非还原性二 糖类，由于构成单糖的正位异构体氢氧基相结合，不显示还原性。在非还原性二糖类中，有 蔗糖、海藻糖等。低聚糖易溶于水或者水和甲醇或者水和乙月青的混合溶液，不溶于苯、酯、氯仿等。3. 在糖分析中使用的色谱柱作为糖分析中使用的色谱柱，大致有正相色谱柱、糖分析用色谱柱（强阴离子交换色谱 柱）、可使用100%水的反相色谱柱等。3- 1 正相色谱柱在糖类分析中最常使用的色谱柱是NH2色谱柱。但是存在一个问题，就是在传统的nh2色 谱柱中，氨丙基直接与硅胶结合，氨基的强碱性会使基质硅胶溶出，在含水率高的流动相中， 色谱柱寿命比较短。在CAPCELL PAK NH2 UG80中，硅胶表面被
6、硅酮聚合体保护，而且，在NH2基导入前，设置 具有架桥构造的聚胺层。因此，与传统的NH2色谱柱比较，具有极强的化学稳定性。在SG80 类（分离特性相同）中，充填剂表面的聚合体更加严密，其耐久性更加优越。CAPCELL PAK NH2 UG80的物性值如表1所示。表1 CAPCELL PAK NH2 UG80 的物性值基材高纯度硅胶官能团含聚胺的架桥构造的nh2（氨基）细孔径（nm ）8比表面积（m2/g）450C%14密度（mol/m2）1.4可使用的pH范围2 - 8流动相使用乙腈/水的混合液。通过变化乙腈/水的比率，调整保留时间，水的比率越 高，溶出越快。在使用NH2色谱柱的场合，如用水作
7、样品溶剂，与流动相比较，溶出力比较强， 会出现保持时间短的峰比较宽的情况。样品溶剂至少应该选择50%以上的乙腈，最好尽量作成 与流动相相近的组成。糖类一般易溶于水，不溶于乙腈，所以在溶解样品时，应该采取首先 将糖类于溶解水，再加乙腈或者是用流动相稀释等方法。32聚合体系强阴离子交换色谱柱糖类的乙醇性氢氧基，其pH如达到13以上，就会如图1一样发生解离，成为阴离子。 使用pH13附近的流动相，利用离子交换作用分离糖类的色谱柱，就是聚合体系强阴离子交换 色谱柱。CHO-CHOHOH图2强碱条件下的糖类解离所谓SUCREBEADI，是在利用二阶段膨润法合成的均一粒径的苯乙烯二乙烯基苯共重合体 的单体
8、中，充填结合了4级烷基胺基的强阴离子交换充填剂的糖分析专用色谱柱。图3苯乙烯二乙烯基苯共重合体的单体的显微箓写真SUCREBEAD I的物性值如表2所示。由于基材是聚合体，可使用pH范围非常广，在1 - 14之间都可以使用，在强碱性条件下也可能使用。因此，具有解离后乙醇性氢氧基的糖，可 通过离子交换作用进行保持、分离。表2 SUCREBEAD I的物性值基材苯乙烯二乙烯基苯共重合体官能基4级烷基胺粒径(nm )7离子交换容量(meq/g )2可使用pH范围1 - 1433逆相系色谱柱由于糖的极性非常高，所以在逆相状态下保持时间很小。因此，可使用水系100%的特殊 C18色谱柱进行分离。虽然分离
9、单糖比较困难，但是可分离单糖和低聚糖。在CAPCELL PAK七 中，AQ系列可使用水系100%进行分离。AQ的物性值如表3所示。表3 CAPCELL PAK C18 AQ 的物性值基材高纯度硅胶官能基C 18粒径(nm )5以及3比表面积(m2/g)330以及300C%12以及11密度(mol/m2)1.7可使用的pH范围2 - 9另外，在萤光衍生化的糖的分析等方面，可使用通常的C18色谱柱。4. 在糖分析中使用的检测器由于糖类在构造上不具有吸收，所以不能使用普通的UV检测器。因此，一般都使用差示 折射率计、脉冲式电化学检测器、蒸发光散射检测器等进行检测。另外，对于进行了萤光衍 生化的糖类，
10、可使用萤光检测器进行检测。在这里，我们对差示折射率计、脉冲式电气化学 检测器、萤光检测器进行简单说明。4 1 差示折射率计（Differential Refractometer,通称：RI 检测器）在RI检测器中，当在夹有检测池结构的对照液和试料液中通过光时，与两液的折射率差 相对应，将产生的光的变异转换为电气信号后，以色谱进行记录。表4 RI检测器的特征优点1.是万能型检测器（对于不具有吸收的乙醇、糖、高分子等，都可使用）缺点1. 灵敏度低2. 没有选择性3. 对温度变化敏感4. 受流速变化的影响5. 不能在梯度溶离法中使用因此，可以说本检测器是适用于高浓度而且纯度高的糖样品的等梯度分析的检
11、测器。4 2 脉冲式电化学检测器(Pulsed Amperometric Detector : PAD)3 2 如在SUCREBEAD I的项目(p. 4)中所述，糖类的乙醇性氢氧基在pH13以上时， 发生解离，成为离子状态。该离子化的氢氧基不只是发生分离，同时还可利用在检测上。由 于离子化的氢氧基具有电化学活性，但是，如果在一定电压下使用通常的电化学检测器(Electrochemical detector : ECD)，反应后的生成物会不可逆地附着在电极表面上，灵敏 度会急速降低。因此，如图4所示，采用阶越程序脉冲方式使电位发生变化，以电气方式除 去生成物，避免产生蓄积。利用本方法，可对一般
12、糖类进行检测。表5 PAD的特征优点1. 选择性高2. 灵敏度高缺点1. 安定性不好2. 在正相HPLC上不能使用13. 有溶存氧的弊端。洪1由于资生堂NANOSPACE ECD 3016的电极采用二重构造，参照电极()不直接和流 动相接触。因此，通过变更外筒液，可将有机溶剂使用在流动相中。图5特殊构造的参照电极（已申请专利）4 3萤光检测器萤光检测器的特征，由于以励起波长和萤光波长两种因素为基础，所以选择性比较高， 同时由于采用发光分析法而灵敏度比较好。糖的萤光衍生化的分析实例一一2-氨毗啶化。表6萤光检测器的特征优点1. 选择性高2. 灵敏度高缺点1. 流动相的pH以及溶剂的种类会对发光强
13、度产生影响2. 有浓度消光现象3. 励起光源的寿命短4. 有未反应诱导体化试剂的弊端【参考文献】1) 儿岛明次，松本久男，山本郁男，新卫生学 第2版 广川书店。2) 理化学辞典 第3版 岩波书店。3) H. Kutsuna, Y. Ohtsu, M. Yamaguchi, J.Chromatogr 635, 35 (1993).4) A. Ohkubo, O. Shirota, A Kobayashi, T. Kimura, Y. Ohtsu, K. Hosoda, N. Tanaka,J. Microcolumn Separations.13, No.1, (2001).5) 高速液体色谱
14、改正2版 日本分析化学会关东支部编 丸善。6) D. C. Johnson, Nature, 321, 451 (1986).5. 糖分析的案例5-1利用RI检测器进行糖分析的案例脱气装置柱温箱泵自动进样器本系统是使用在异构糖分析的系统。由于采用RI检测器，样品中所有成分都可以被检测， 因此，本系统是面向高浓度的糖分析以及结构不复杂的高纯度样品的检测系统。(1) 单糖二糖是使用NH2色谱柱的分析实例。在色谱柱中一般使用SG品级，但是UG品级由于采用硅胶 聚合体涂层，所以涂层更加细密，推荐今后从事分析的可采用NH2 UG80进行。由于RI检测器 的灵敏度比较低，含有%的浓度是前提。可通过提高乙腈比率，提高全体的保留时间。1. Rhamnase（鼠李糖）2.Xylose（木糖）3. Fructose （果糖）4. Mannose （甘露糖）5. Glucose （葡萄糖）6. Sucrose （蔗糖）7. Lactose（乳糖）8. Maltose（麦芽糖）【HPLC ConditionsColumnMobile phase Flow rate Temperature Detect Inj.vol.Sample:CAPCELL PAK NH2 SG80 S5： 4.6 mm i.d.:CH CN / HO = 85 / 15 32：1.0 mL/min:40 C：RI:10叱:将
