[論文レビュー] 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 Choe+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 20, 2017

Diet, Metabolism, and Disease被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、乳児ミルクパウダーに含まれるフルクトース、グルコース、ショ糖、ラクトース、フラクトオリゴサッカライドの5つの主要な炭水化物を同時に定量するため、超高速液体クロマトグラフィー（UPLC）とエバポレーティブライトスキャッタリング検出器（ELSD）、BEH HILICカラムを用いた分析法を開発および検証した。この手法は基線分離を達成し、検出限界が16.4 mg/Lまで低下し、優れた精度と回収率（95.0–105.4%）を示しており、乳児フォーミュラ分析における日常的な品質管理において高い正確性と頑丈さを有することが示された。

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%

研究の動機と目的

• 乳児ミルクパウダーに含まれる複数の炭水化物を同時に測定可能な信頼性の高い分析法の開発を目的とする。
• UPLC-ELSDを用いて、高い保持および感度を有する極性炭水化物を分離する課題に対処することを目的とする。
• 分離能と検出限界の向上を目的として、クロマトグラフィー条件およびELSDパラメータの最適化を行う。
• 炭水化物濃度の広い範囲において、正確性、再現性、直線性を検証する。

提案手法

• 極性炭水化物の分離を向上させるために、BEH HILICカラムを用いた超高速液体クロマトグラフィー（UPLC）を採用した。
• 親水性 analyte のピーク形状および保持を改善するために、アミン化合物をモバイル相に添加した。
• クロモフォアを有しない炭水化物の感度の高い非破壊的検出を実現するため、エバポレーティブライトスキャッタリング検出器（ELSD）を用いた。
• 流量、温度、勾配洗い出しを含むUPLCパラメータを最適化し、フルクトース、グルコース、ショ糖、ラクトース、フラクトオリゴサッカライドの基線分離を達成した。
• システム適合性およびメソッド検証テスト（直線性、検出限界（LOD）、定量限界（LOQ）、精度、回収率）を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BEH HILIC-UPLC-ELSDは、乳児ミルクパウダーに含まれる5つの主要炭水化物を基線分離できるか？
• RQ2 炭水化物定量において高い感度と再現性を達成するための最適なUPLCおよびELSDパラメータは何か？
• RQ3 開発された手法下での各炭水化物の検出限界および定量限界は何か？
• RQ4 本手法は、異なる濃度レベルおよび実際の乳児ミルクパウダー試料において、正確かつ再現可能か？

主な発見

• フルクトースおよびグルコースの線形範囲は20–300 mg/L、ショ糖およびラクトースは20–250 mg/L、フラクトオリゴサッカライドは35–180 mg/Lであった。
• 検出限界は、フルクトースおよびグルコースで16.4 mg/L、ショ糖で17.3 mg/L、ラクトースで20.0 mg/L、フラクトオリゴサッカライドで46.7 mg/Lであった。
• 相対標準偏差（RSD）は1.39%～5.60%の範囲にあり、全 analyte において高い精度を示した。
• 全炭水化物の回収率は95.0%～105.4%の間であり、高い正確性と信頼性が確認された。
• 本手法は、4種類の市販乳児ミルクパウダー試料において、すべての5つの炭水化物を一貫した結果で分離・定量に成功した。
• アミン修飾モバイル相の使用は、BEH HILICカラム上での極性炭水化物のピーク歪みおよび保持の著しい改善をもたらした。