椰子汁的生產(chǎn)、銷售和分銷是一個(gè)價(jià)值數(shù)十億美元的全球產(chǎn)業(yè),其中飲料產(chǎn)品就涉及三十余家不同的公司。鑒于人們對(duì)純正“有機(jī)”產(chǎn)品的偏好和消費(fèi)量不斷增加,椰子汁行業(yè)在如何確保產(chǎn)品純度和維護(hù)客戶信心方面面臨著挑戰(zhàn)。為迎接這一挑戰(zhàn),需要控制供應(yīng)鏈質(zhì)量,認(rèn)證椰子水的等級(jí)。在此過(guò)程中重要的是要對(duì)產(chǎn)品的真實(shí)性進(jìn)行評(píng)估,即具備對(duì)“純正”不加糖產(chǎn)品和加糖“摻假”產(chǎn)品的絕對(duì)辨別能力。本文介紹了 Picarro 燃燒模塊-光腔衰蕩光譜 (CM-CRDS) 分析儀的應(yīng)用。該應(yīng)用是一種低成本、易用、精準(zhǔn)、能夠根據(jù)椰子汁中的碳同位素 (δ13C) 成分來(lái)辨別是否添加C4植物糖(摻假成分)的解決方案。這種分析儀使用簡(jiǎn)易,能夠替代同位素比質(zhì)譜儀 (IRMS),在顯著降低購(gòu)置和使用成本的同時(shí),還能保持精度不變。這一應(yīng)用表明,Picarro CM-CRDS 可以輕松辨別摻假率(添加C4-糖)低至約 5% 的椰子汁,具有優(yōu)良的精度 (±0.3‰) 和準(zhǔn)確度。
有機(jī)物質(zhì)來(lái)源辨別能力源自構(gòu)成該物質(zhì)元素的同位素相對(duì)豐度差異。同位素比值的測(cè)量可以用來(lái)區(qū)分兩個(gè)化學(xué)組成相同的樣品。在過(guò)去十年間,有機(jī)食品和飲料成分的防偽認(rèn)證成為一項(xiàng)日趨突出的應(yīng)用。許多文獻(xiàn)期刊已經(jīng)證實(shí),CRDS 在一系列自然科學(xué)應(yīng)用與用于同位素分析的 IRMS 同樣精準(zhǔn)。本文章將 CRDS與IRMS進(jìn)行了比較,以便實(shí)現(xiàn)有機(jī)飲料的防偽認(rèn)證,特別是檢測(cè)所謂“純正”椰子汁中的摻假糖的成分。
經(jīng)測(cè)試證明,元素分析儀-同位素比質(zhì)譜儀(EA-IRMS) 在檢測(cè)椰子汁摻假成分應(yīng)用是精準(zhǔn)的。但是對(duì)于相同應(yīng)用,燃燒模塊-光腔衰蕩光譜分析儀 (CM-CRDS) 不但具有堪比EA-IRMS的測(cè)量精準(zhǔn)度,且還具有以下優(yōu)勢(shì):
總體來(lái)說(shuō),與EA-IRMS相比,CM-CRDS能可以節(jié)省50%成本,包括儀器折舊、人工成本和耗材等。
CM-CRDS系統(tǒng)由Picarro光腔衰蕩光譜(CRDS)分析儀和燃燒模塊(CM)組成。每個(gè)樣品測(cè)量需要5微升(µl) 的椰子汁,無(wú)需執(zhí)行任何復(fù)雜的樣品制備步驟,只需16分鐘即可完成每個(gè)樣品的測(cè)試。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行,一次可處理50至147個(gè)樣品,并且只需供超高純度N2和O2即可。Picarro CRDS分析儀報(bào)告樣品燃燒所產(chǎn)生的CO2的δ13C。
• 運(yùn)用一級(jí)和二級(jí)有機(jī)同位素標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)。
• 使用移液管或注射器提取 5 微升 (µl) 椰子汁,并放入錫杯中。無(wú)需執(zhí)行其它樣品處理操作。
• 將包好的錫杯置于與燃燒模塊相連的自動(dòng)采樣器中。自動(dòng)采樣器的默認(rèn)容量為 50 個(gè)樣品,可升級(jí)至 147 個(gè)。
• 當(dāng)進(jìn)行測(cè)量時(shí),樣品會(huì)自動(dòng)落入燃燒模塊內(nèi)的預(yù)填充反應(yīng)器中燃燒。供應(yīng)純氧并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)以促使樣品燃燒完全釋放出 CO2。
• 氣體會(huì)從反應(yīng)器傳送至分析儀。
• 在對(duì)完整的氣體進(jìn)行分析后,系統(tǒng)就會(huì)計(jì)算樣品相對(duì)于VPDB國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的δ13C 碳同位素比值 (‰)。
• 建議制備三個(gè)樣品,然后將所測(cè)值平均,以獲得符合統(tǒng)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值和樣品測(cè)量值。
這項(xiàng)研究分析了生產(chǎn)商所提供的商品椰子汁樣品,以驗(yàn)證 Picarro CM-CRDS 線性、再現(xiàn)性和準(zhǔn)確性。使用一級(jí)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn),并與無(wú)摻雜C4-糖的椰子汁的δ13C值做參照,可繪制線性圖 (下圖)。在4至100% 的摻假率范圍內(nèi),數(shù)據(jù)線性擬合R2值為0.999。分析另一款已知摻糖的商品椰子汁樣品,證實(shí)了約占其總糖含量 40% 的成分為添加的果糖。將使用 CRDS 測(cè)得的兩種椰子汁 (純正和摻假) 的δ13C 數(shù)據(jù)與椰子汁生產(chǎn)商所提供的獨(dú)立IRMS數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)它們?cè)?plusmn;0.1‰誤差范圍內(nèi)(表1),而從三次樣品測(cè)量中獲得的單個(gè)測(cè)量值的精度為±0.3‰。
將純正椰子汁樣品 (綠點(diǎn)) 與大量果糖 (紅點(diǎn)) 混合,并測(cè)量已知摻假的商業(yè)品牌椰子汁 (藍(lán)點(diǎn))。摻假樣品的總糖含量大約有 40% 來(lái)自果糖。
該研究表明,Picarro CM-CRDS可在大范圍的椰子汁摻假比率(4至100%)內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)確的同位素測(cè)量,是一款高性能的分析儀。它具有優(yōu)異的精度、線性和低漂移等特性。對(duì)商業(yè)椰子汁生產(chǎn)商所提供的樣品進(jìn)行比較得出,純正椰子汁和摻假椰子汁的δ13C成分存在明顯差異,而且CM-CRDS與IRMS的結(jié)果相近,但后者價(jià)格更昂貴、操作更困難且更耗時(shí)。
該分析方法并未涉及復(fù)雜的樣品制備步驟??稍趲追昼妰?nèi)制備多個(gè)樣品。準(zhǔn)備就緒后,自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)連續(xù)進(jìn)行測(cè)量直至完成檢測(cè),而無(wú)需實(shí)施額外的人工干預(yù)。大多數(shù)天然飲料 (例如蘋果、橙子和檸檬) 行業(yè)都可采用類似的分析方法。
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