使用UPLC和QDa质谱检测器快速同步分析多种食品中的甜味剂

糖类以其甜味而著称，常被用于加工食品中以增加食品风味。由于过量摄取糖类会影响人类健康，非营养性甜味剂常常作为糖类的替代品被用于食品和饮料产品中，例如软饮料、袋装甜味剂、巧克力、乳制品和许多其他所谓的“减肥”食品。在很多情况下，可将多种甜味剂结合使用，为这些产品赋予总体的甜味。阿斯巴甜、糖精、乙酰磺胺酸钾、纽甜和三氯蔗糖是经过美国FDA批准的人造甜味剂。源自南美植物甜菊的莱苞迪甙A和甜菊苷等甜味剂在美国也越来越受到欢迎。 2010年，欧洲食品安全局（EFSA）批准可将甜菊苷作为甜味剂使用。

欧盟（EU）指令94/35/EC以及其他四项修正案： 96/83/EC、2003/1 15/EC、2006/52/EC和2009/163/EU限制了甜味剂在特定类型食品中的含量水平。欧盟委员会法规1129/2011列出了甜味剂在多种食品中的最高允许含量。因此，食品中这些甜味剂含量的测定对于确保产品质量的一致性也是非常重要的。

测定甜味剂最常用的方法是将HPLC与UV检测器联用。使用这样的配置可检测某些甜味剂，如乙酰磺胺酸钾、阿斯巴甜、糖精和纽甜。然而，由于不含发色团，甜蜜素和三氯蔗糖无法通过UV进行分析。但如果能使用单一方法通过质谱检测分析所有这些甜味剂，将是最理想的。为此，沃特世开发了ACQUITY QDa检测器，让食品和饮料科学家们可以将质谱检测技术结合到他们现有的色谱工作流程中。 ACQUITY QDa检测器不仅可以在单次运行中完成所有甜味剂的检测，还提高了分析的识别能力，因而在测定时无需保证所有化合物都实现基线分离。

Waters UPLC H-Class系统和ACQUITY QDa检测器的结合对于食品和饮料生产商尤为有利，现在他们使用一种分析方法就能对产品中的甜味剂进行鉴定和定量。本应用纪要开发了一种快速、可靠且高灵敏度的方法来分析食品和饮料样品中的甜味剂。

样品制备

本研究中共分析了七种不同的样品。所有样品均购自本地市场。样品包括两种饮料（健怡可乐和减肥茶）、两种袋装甜味剂、即食布丁、硬糖以及减肥橘子酱。

结果与讨论

本研究中分析的八种甜味剂的化学结构如图1所示。这些甜味剂在反相色谱柱上进行分离并通过ACQUITY QDa检测器进行测定。这些甜味剂的保留时间、单离子扫描（SIR）质荷比（m/z）以及锥孔电压如下表所示。

阿斯巴甜（3.20）和三氯蔗糖（3.20）同时被洗脱，莱苞迪甙A（4.11）和甜菊苷（4.14）也几乎在同一时间洗脱。但是，由于阿斯巴甜（m/z 293）和三氯蔗糖（m/z 395）的质量数不同，质谱检测仍然可以分离并测定这两种化合物。同样地，莱苞迪甙A（m/z 965.5）和甜菊苷（m/z 803.3）发生了共洗脱，但它们仍然可通过ACQUITY QDa检测器分别测定。

所分析甜味剂的化学结构。

尽管这两种化合物无法通过色谱方法进行分离，但质谱检测的选择性仍能提供准确的定量结果。质谱检测的区分能力让我们无需为了实现共洗脱化合物的基线分离进一步进行繁琐的方法开发和/或方法优化。

质谱检测能够区分由于化学结构中不含发色团而导致UV无法检测的甜味剂。即使像甜蜜素和三氯蔗糖这种具有UV透光性的化合物，ACQUITY QDa检测器也能轻而易举地进行检测。下图显示了甜蜜素（RT 1.77）和三氯蔗糖（RT 3.20）的SIR色谱图及它们的5 mg/L混合标准品在254 nm处的UV色谱图。

A.三氯蔗糖和B.甜蜜素的SIR色谱图，以及C.二者的5mg/L混合标准品在254 nm处的UV色谱图。

样品分析

按照前述方法制备七个样品，每个样品平行分析两次。全部七个样品的定量结果如表4所示。第一种桌面甜味剂含有乙酰磺胺酸钾（98 mg/kg）、阿斯巴甜（15,080 mg/kg）和糖精（3798 mg/kg）。第二种桌面甜味剂含有莱苞迪甙A（3105 mg/kg）和甜菊苷（630 mg/kg）。质谱检测的区分能力和灵敏度让我们很容易就能明确地知道样品中同时存在着两种共洗脱的甜味剂，即使其中一种的含量远远低于另一种并且没有在标签上标示出来。

健怡可乐和减肥茶中检出的阿斯巴甜含量分别为30 mg/L和489 mg/L。硬糖和橘子酱中检出了三氯蔗糖，含量分别为145 mg/kg和297 mg/kg。橘子酱中检出的三氯蔗糖含量在欧盟委员会法规1129/2011规定的范围之内。

所检测七个样品的定量结果。

溶剂和样品（袋装甜味剂2）中甜菊苷和莱苞迪甙A的SIR色谱图。

结论

本应用纪要介绍了一种通过将ACQUITY UPLC H-Class系统与ACQUITY QDa检测器联用，在10分钟内对天然和人造非营养性甜味剂进行分离、检测和定量的方法。

ACQUITY QDa检测器使用单一方法即可分析具有UV透光性和UV不可透性的甜味剂，而且无论现有工作流程中是否配备UV检测器，此方法都能与之结合。质谱检测具有更高水平的分析物区分能力，并且无需不同质量数的分析物都实现基线分离。这有助于缩短方法开发时间，也无需为了验证化合物鉴定结果对单独的标准品进行进样。