椰子汁的生產(chǎn)、銷售和分銷是一個價值數(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。鑒于人們對純正“有機”產(chǎn)品的偏好和消費量不斷增加,椰子汁行業(yè)在如何確保產(chǎn)品純度和維護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,認證椰子水的等級。在此過程中重要的是要對產(chǎn)品的真實性進行評估,即具備對“純正”不加糖產(chǎn)品和加糖“摻假”產(chǎn)品的絕對辨別能力。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、能夠根據(jù)椰子汁中的碳同位素 (δ13C) 成分來辨別是否添加C4植物糖(摻假成分)的解決方案。這種分析儀使用簡易,能夠替代同位素比質(zhì)譜儀 (IRMS),在顯著降低購置和使用成本的同時,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‰) 和準確度。
有機物質(zhì)來源辨別能力源自構(gòu)成該物質(zhì)元素的同位素相對豐度差異。同位素比值的測量可以用來區(qū)分兩個化學組成相同的樣品。在過去十年間,有機食品和飲料成分的防偽認證成為一項日趨突出的應(yīng)用。許多文獻期刊已經(jīng)證實,CRDS 在一系列自然科學應(yīng)用與用于同位素分析的 IRMS 同樣精準。本文章將 CRDS與IRMS進行了比較,以便實現(xiàn)有機飲料的防偽認證,特別是檢測所謂“純正”椰子汁中的摻假糖的成分。
經(jīng)測試證明,元素分析儀-同位素比質(zhì)譜儀(EA-IRMS) 在檢測椰子汁摻假成分應(yīng)用是精準的。但是對于相同應(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的測量精準度,且還具有以下優(yōu)勢:
總體來說,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。每個樣品測量需要5微升(µl) 的椰子汁,無需執(zhí)行任何復雜的樣品制備步驟,只需16分鐘即可完成每個樣品的測試。該系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運行,一次可處理50至147個樣品,并且只需供超高純度N2和O2即可。Picarro CRDS分析儀報告樣品燃燒所產(chǎn)生的CO2的δ13C。
• 運用一級和二級有機同位素標準物對分析儀進行校準。
• 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采樣器中。自動采樣器的默認容量為 50 個樣品,可升級至 147 個。
• 當進行測量時,樣品會自動落入燃燒模塊內(nèi)的預填充反應(yīng)器中燃燒。供應(yīng)純氧并進行相應(yīng)調(diào)節(jié)以促使樣品燃燒完全釋放出 CO2。
• 氣體會從反應(yīng)器傳送至分析儀。
• 在對完整的氣體進行分析后,系統(tǒng)就會計算樣品相對于VPDB國際標準的δ13C 碳同位素比值 (‰)。
• 建議制備三個樣品,然后將所測值平均,以獲得符合統(tǒng)計要求的標準測量值和樣品測量值。
這項研究分析了生產(chǎn)商所提供的商品椰子汁樣品,以驗證 Picarro CM-CRDS 線性、再現(xiàn)性和準確性。使用一級和二級標準物對分析儀進行校準,并與無摻雜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,證實了約占其總糖含量 40% 的成分為添加的果糖。將使用 CRDS 測得的兩種椰子汁 (純正和摻假) 的δ13C 數(shù)據(jù)與椰子汁生產(chǎn)商所提供的獨立IRMS數(shù)據(jù)報告進行比較,發(fā)現(xiàn)它們在±0.1‰誤差范圍內(nèi)(表1),而從三次樣品測量中獲得的單個測量值的精度為±0.3‰。
將純正椰子汁樣品 (綠點) 與大量果糖 (紅點) 混合,并測量已知摻假的商業(yè)品牌椰子汁 (藍點)。摻假樣品的總糖含量大約有 40% 來自果糖。
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)進行準確的同位素測量,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。對商業(yè)椰子汁生產(chǎn)商所提供的樣品進行比較得出,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,但后者價格更昂貴、操作更困難且更耗時。
該分析方法并未涉及復雜的樣品制備步驟。可在幾分鐘內(nèi)制備多個樣品。準備就緒后,自動化系統(tǒng)會連續(xù)進行測量直至完成檢測,而無需實施額外的人工干預。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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