[논문 리뷰] Determination of carbohydrates in infant milk powders by ultra-performance liquid chromatography with evaporative light scattering detector and BEH HILIC column

Hyon-Hui Ri, Yong-A Choe외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 11. 20.

Diet, Metabolism, and Disease인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 유축 분말에서 프럭토스, 포도당, 술탄, 락토스 및 프럭토올리고당을 동시에 정량하기 위해 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC)와 증발성 빛산성 탐지기(ELSD) 및 BEH HILIC 컬럼을 활용한 방법을 개발하고 검증하였다. 이 방법은 기준선 분리, 낮은 검출 한계(최저 16.4 mg/L), 뛰어난 정밀도 및 회수율(95.0–105.4%)을 달성하여, 영유아 분유 분 析에서 routine 품질 관리에 높은 정확도와 내구성을 지닌 것으로 입증되었다.

ABSTRACT

The possibility of carbohydrate separation in BEH HILIC (Ethylene Bridged Hybride, Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography) column was studied by ultra-performance liquid chromatography (UPLC) with evaporative light scattering detector (ELSD) and mobile phase containing amine compounds as modifiers. The chromatography conditions and ELSD parameters were optimized to separate five typical carbohydrates and applied to analysis of four infant milk powders. The linear ranges of carbohydrate determination were 20-300mg/L for fructose and glucose, 20-250mg/L for sucrose and lactose, and 35-180mg/L for fructo-oligosaccharide. The LODs were 16.4mg/L for fructose and glucose, 17.3mg/L for sucrose, 20.0mg/L for lactose, and 46.7mg/L for fructo-oligosaccharide. Relative standard deviations (RSDs) ranged between 3.45-4.23%, 1.46-4.17%, 4.14-5.60%, 1.39-4.09%, and 2.49-3.61% for fructose, glucose, sucrose, lactose, and fructo-oilgosaccharide, respectively and recoveries ranged between 95.0 and 105.4%

연구 동기 및 목표

• 영유아 분유 내 다수의 당류를 동시에 측정하기 위한 신뢰할 수 있는 분석 방법을 개발하기 위해.
• UPLC-ELSD를 활용하여 극성 당류의 높은 정착성과 감도를 확보하면서도 분리에 어려움을 겪는 문제를 해결하기 위해.
• 더 나은 해상도와 검출 한계를 확보하기 위해 크로마토그래피 조건과 ELSD 파rameter를 최적화하기 위해.
• 다양한 당류 농도 범위에서 정확도, 정밀도 및 선형성을 검증하기 위해.

제안 방법

• 극성 당류의 향상된 분리 성능을 위해 초고성능 액체 크로마토그래피(UPLC)와 BEH HILIC 컬럼을 활용하였다.
• 수용성 분석물의 피크 형상과 정착성을 향상시키기 위해 아민 화합물을 모티프로 포함한 이동상 시스템을 사용하였다.
• 색소를 갖지 않은 당류에 대해 비파괴적이고 민감한 검출을 가능하게 하기 위해 증발성 빛산성 탐지기(ELSD)를 적용하였다.
• 기준선 분리를 달성하기 위해 유속, 온도 및 기울기 염도 조건을 최적화하여 프럭토스, 포도당, 술탄, 락토스 및 프럭토올리고당을 분리하였다.
• 선형성, 검출 한계(LOD), 정량 한계(LOQ), 정밀도 및 회수율을 포함한 선형성, 검출 한계, 정량 한계, 정밀도 및 회수율을 포함한 시스템 적합성 및 방법 검증 시험을 실시하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BEH HILIC-UPLC-ELSD는 영유아 분유 내 다섯 가지 주요 당류를 기준선으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 당류 정량에 있어 높은 감도와 정밀도를 확보하기 위해 최적의 UPLC 및 ELSD 파rameter는 무엇인가?
• RQ3 개발된 방법 하에서 각 당류의 검출 한계와 정량 한계는 무엇인가?
• RQ4 이 방법은 다양한 농도 수준과 실제 영유아 분유 시료에서 정확하고 재현 가능한가?

주요 결과

• 프럭토스와 포도당의 선형 범위는 각각 20–300 mg/L, 술탄과 락토스는 각각 20–250 mg/L, 프럭토올리고당은 35–180 mg/L였다.
• 검출 한계는 프럭토스와 포도당이 각각 16.4 mg/L, 술탄은 17.3 mg/L, 락토스는 20.0 mg/L, 프럭토올리고당은 46.7 mg/L였다.
• 상대 표준편차(RSD)는 1.39%에서 5.60% 사이로, 모든 분석물질에서 높은 정밀도를 나타내었다.
• 모든 당류의 회수율은 95.0%에서 105.4% 사이로 유지되어 높은 정확도와 신뢰성을 확인하였다.
• 이 방법은 네 가지 상업용 영유아 분유 시료에서 모두 다섯 가지 당류를 성공적으로 분리하고 정량하여 일관된 결과를 도출하였다.
• 아민을 함유한 이동상의 사용은 BEH HILIC 컬럼에서 극성 당류의 피크 대칭성과 정착성을 크게 향상시켰다.