Süß, aber auch sauber?

Süß, aber auch sauber?
Neue UHPLC-Methode zur Analyse von Stevia
Dr. Brigitte Richrath
© viperagp - Fotolia.com
Z
u wenig Bewegung und zu viel kalorienreiche Nahrung vor allem in
der westlichen Welt werden dafür
verantwortlich gemacht, dass ein erheblicher Teil der Bevölkerung an Übergewicht leidet. Die Nahrungsmittelindustrie
sucht daher nach Stoffen, die Kalorien
reduzieren, dennoch den Genussfaktor der
Lebensmittel beibehalten. Die UHPLC ist
dabei ein wichtiger Begleiter in der Spurenanalytik, um Produkt- und somit Verbrauchersicherheit zu gewährleisten.
Abb. 1: Steviolglykoside vermessen mit
HPLC und DAD (Beispiel der Fa.
ChromaDex). Messparameter s. Tabelle.
Säule
Phenomenex Luna C18(2)
5 µm; 250 x 4,6 mm
Mobile Phase
10 mM NaH2PO4, pH 2,6
in H2O:ACN (68:32)
Flussrate
1 ml/min (isokratisch)
Temperatur
40 °C
Injektionsvolumen
5 µl
Probenkonzentration
0,2 mg/ml jeder Komponente
in MeCN/H2O (30:70)
Es wird heutzutage immer mehr Wert auf
eine kalorienarme und gesunde Ernährung
gelegt. Hierbei spielt Zucker eine große Rolle, weil er in vielen Getränken und Speisen
vorkommt, durchaus auch in herzhaften Gerichten, wo man ihn eher nicht vermutet. Der
handelsübliche kalorienreiche Zucker (Brennwert: 4 kcal/g) kann durch eine Vielzahl von
Süßstoffen ersetzt werden. Im Gegensatz zu
den synthetisch gefertigten Substanzen wie
Aspartam oder Saccharin gibt es auch eine
natürliche, pflanzliche Alternative. Die Stevia-Süßstoffe sind seit Dezember 2011 auch
in der EU als Zusatzstoff E960 zugelassenen
und versprechen einen kalorienarmen Genuss
von süßen Speisen. Stevia ist eine in Süd-
Abb. 2: Steviolglykoside vermessen mit
einer Nexera SR und der StandardMesszelle 1 µl. Messparameter s. Tabelle.
amerika beheimatete Pflanze, welche eine bis
zu 450-fach höhere Süßkraft als herkömmlicher Zucker besitzen kann. Verantwortlich
für diese enorme Süße sind Steviolglykoside,
die Hauptbestandteile der Stevia-Pflanze.
Schnellere und empfindlichere Analyse
Die neue UHPLC-Methode für die Analyse
von Steviolglykosiden basiert auf einer etablierten HPLC-Methode (> 30 min Laufzeit)
zur Analyse einer Standardlösung von neun
Steviolglykosiden (Abb. 1). Die Neuentwicklung erfolgte aufgrund des Bedarfs nach einer schnelleren, empfindlicheren Methode für
die quantitative und qualitative Analyse der
Steviolglycoside. Neben der Zeitersparnis für
eine Analyse sowie geringeren Kosten durch
geringeren Ressourcenverbrauch kann auch
die Zahl der Analysen deutlich erhöht werden. Diese Methode wurde mit Hilfe der neuen
Nexera SR von Shimadzu entwickelt. Durch
die Integration des sehr empfindlichen Photodiodenarray-Detektors SPD-M30A bildet das
Gerät eine gute Plattform für Anwendungen,
die höchste Empfindlichkeiten erfordern, etwa
Analysen von Kontaminationen im Spurenbereich oder gefährliche Substanzen in Nahrungs- oder Arzneimitteln. Somit können die
Steviolglycoside in einem sehr großen Bereich
von minimalen Mengen bis hin zu hohen
Konzentrationen nachgewiesen werden.
Empfindlicher Detektor ermöglicht
verbesserte Qualitätskontrolle
Die Kombination aus UHPLC und Photodiodenarry-Detektor bietet effektive Trenn-
Säule
ACE Excel 2 Super C18,
150 x 2,1 mm
Mobile Phase
A: 10 mM NaH2PO4, pH 2,8 in H2O
B: 10 mM NaH2PO4, pH 2.8 in
MeCN/H2O (80:20 v/v)
Gradient
39.5 – 48 % B in 4 min
(7 min Gesamtlaufzeit)
Flussrate
0.6 ml/min
Temperatur
50 °C
Injektionsvolumen
1 µl
Probenkonzentration
0,04 mg/ml jeder Komponente
in MeCN/H2O (6:94)
leistung bei hoher spektraler Auflösung und
Empfindlichkeit. Dies bildet die Voraussetzung für den korrekten quantitativen und
qualitativen Nachweis der Inhaltsstoffe und
ist im Bereich der Qualitätskontrolle von
äußerster Wichtigkeit. Im Detektor wurde
die optische Einheit für den Einsatz von
Kapillar-Durchflusszellen optimiert. Des
Weiteren ist die komplette optische Einheit
thermostatisiert. Dadurch ist das Gerät nach
dem Einschalten schneller betriebsbereit und
wesentlich unempfindlicher gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur.
Die Analyse derselben Steviolglykoside
wie in Abbildung 1 zeigt bei nur einem
Fünftel des Injektionsvolumens (1 µl) und
einem Fünftel der Probenkonzentration (0,04
mg/ml) für alle Signale annähernd die gleiche Peak-Höhe wie bei 5 µl Injektionsvolumen und einer Konzentration von 0,2 mg/ml
Abb. 3: Steviolglykoside vermessen
mit einer Nexera SR und der HighSensitiv Messzelle 8,5 µl
jeder Komponente. Durch die Verwendung
einer kleineren Trennsäule mit 2 µm Partikelgröße wurde in kürzerer Laufzeit eine bessere Auflösung erzielt. Bei einem kleineren
Fluss ermöglicht dies die Kosten pro Analyse
deutlich zu reduzieren (Abb. 2).
HS-Zelle für extrem
hoch-empfindliche Messungen
Die neue Kapillar-Durchflusszelle hat eine
optische Weglänge von 1 cm und erfüllt damit den Standard. Besonders jedoch ist, dass
diese Zelle ein Volumen von lediglich 1 µl
hat und wegen der besonders effektiv reflektierenden Kapillare und dem Einsatz moderner Lichtleitertechnologie die Streulicht und
Brechungsindexeffekte auf ein Minimum
reduziert werden. Für hochempfindliche
Messungen steht die optionale HS-Zelle mit
einer Schichtdicke von 85 mm und einem
Volumen von nur 8,5 µl zur Verfügung.
Das Chromatogramm dieser Messzelle zeigt
Peak-Höhen der Steviolglykoside, welche im
Vergleich zur Standardmesszelle ca. 6-8-mal
höher sind (Abb. 3).
Diese deutlich höhere Empfindlichkeit
wird in Abbildung 4 noch weiter veranschaulicht und verdeutlicht, wie niedrig die
Nachweisgrenzen von Substanzen oder Verunreinigungen mit der Nexera SR und der
HS-Zelle sind.
sonders durch die gute Auflösung der Einzelsubstanz-Peaks bei gleichzeitig schneller
Laufzeit aus. Darüber hinaus lassen sich
mit der empfindlichen Detektortechnik des
neuen Photodiodenarray-Detektors kleinste Konzentrationen oder Verunreinigungen
erfassen.
Zusammenfassung
Dr. Brigitte Richrath
Shimadzu Europa GmbH
Duisburg
[email protected]
Die entwickelte UHPLC-Methode zur Analyse der Steviolglycoside zeichnet sich beMehr Informationen
zum Thema:
http://bit.ly/GIT-Stevia
Abb. 4: Vergleich der Steviolglycoside mit 1-µl-Messzelle (schwarz) und 8,5-µl-Messzelle (rosa)
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