Centrul pentru Protecția Sănătății, Institutul Național pentru Sănătate Publică și Mediu, Bilthoven, Olanda

* Autor corespondent: Eugene Jansen
Centrul pentru Protecția Sănătății
Institutul Național pentru Sănătate Publică și Mediu
Căsuța poștală 1, 3720 BA Bilthoven, Olanda
Tel: +31-30-2742940
E-mail: [e-mail protejat]

Data primirii: 24 octombrie 2014; Data acceptată: 07 noiembrie 2014; Data publicării: 11 noiembrie 2014

Citare: Jansen E, Cremers J, Borst S, Talhout R (2014) Determinarea simplă a zaharurilor din țigări. J Anal Bioanal Tech 5: 219 doi: 10.4172/2155-9872.1000219

Vizitați pentru mai multe articole similare la Jurnalul de tehnici analitice și bioanalitice

Abstract

Zaharurile simple sunt un component important al tutun, variind între aproape 0 și 20% din greutatea tutunului. Unii producători adaugă zaharuri la conținutul natural din tutun. În prezentul raport, este prezentată o metodă simplă și rapidă pentru a analiza concentrațiile de zaharuri zaharoză, glucoză și fructoză din țigări. După o etapă de extracție, probele diluate sunt aplicate unui sistem HPLC izocratic cu detectare prin împrăștiere a luminii evaporate (ELSD). Metoda este foarte stabilă și sensibilă cu un bun reproductibilitate. Într-o zi lucrătoare, 80 de probe de țigări pot fi procesate și pregătite pentru analiza HPLC peste noapte de către un tehnician. Conținutul mediu total de zahăr din 58 comerciale țigări mărcile sunt de 17,4% (g/g), cu o gamă cuprinsă între 1,9 și 18,3%.

Cuvinte cheie

Zaharoza; Fructoză; Glucoză; HPLC; ELSD; Tutun; Ţigară

Introducere

Zaharurile sunt componente naturale ale tutunului și pot fi prezente la niveluri de până la 20% în greutate. Zaharurile pot fi, de asemenea, adăugate tutunului în timpul procesului de fabricație. Zaharurile simple cu greutate moleculară mică pot servi de obicei ca substanță aromatizantă și ca umectant. Zaharurile promovează, de asemenea, fumatul de tutun, deoarece au un gust dulce, iar la procesul de fumat zaharurile pot genera un miros atractiv de zahăr caramelizat [1]. În plus, zaharurile pot genera și aldehide, care sunt compuși toxici pentru inhalare și probabil și compuși cancerigeni [2].

Prin urmare, concentrația și determinarea zaharurilor în tutun este o problemă importantă pentru autoritățile de reglementare. În literatura de specialitate au fost descrise multe metode pentru analiza și cuantificarea zaharurilor simple din tutun. Aceste metode sunt adesea destul de laborioase și nu prea potrivite pentru scopuri de screening la scară largă. În această lucrare prezentăm o metodă destul de simplă pentru determinarea monomerilor și dimerilor zahărului din țigări folosind faza inversată cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC) cu detectare prin detectare prin dispersie a luminii prin evaporare (ELSD).

Experimental

Materiale

Sistemul HPLC a constat dintr-un autosampler, două pompe de înaltă presiune (ProStar, Varian Inc, Middelburg, Olanda) și un detector ELSD. Detectorul ELSD (ZAM 3000, Schambeck SFD GmbH, Bad Honnef, Germania) a funcționat la 80 ° C cu un debit de azot la 1,7 ml/min. Cromatogramele au fost recodificate și integrate cu sistemul de date Galaxie (Varian Inc.). Standardele de D-glucoză, L-ramnoză, D-fructoză, D-manitol, D-sorbitol și D-riboză au fost obținute de la AccuStandard, Da Vinci Laboratory Solutions B.V. Rotterdam, Olanda.

Țigările au fost cumpărate de la magazinele locale. Pentru fiecare analiză, aproximativ 100 mg de tutun din țigări au fost cântărite și calculate înapoi la exact 100 mg pentru comparație.

Metode

țigări proba (aproximativ 100 mg) este extrasă cu 10 ml MilliQ timp de 60 de minute pe o bancă de rulare. Din acest amestec, s-au luat 2 ml și s-au centrifugat la 14.000 rpm timp de 10 minute. Volumul injecției a fost de 20 μl. Curba de calibrare a fost realizată cu glucoză, fructoză și zaharoză (Sigma Aldrich, Zwijndrecht, Olanda) în concentrații de 31,25, 62,5, 125, 250 și 500 mg/L. Ca standard intern, D-sorbitolul a fost utilizat într-o concentrație de 1000 mg/L.

Pentru separarea diferitelor zaharuri, a fost utilizată o coloană MetaCarb 67C (250 × 4,6 cm) (Agilent, Amstelveen, Olanda), funcționând la 85 ° C. Eluția izocratică a fost efectuată folosind apă MilliQ cu un debit de 0,5 ml/min. Durata de rulare a fost setată la 20 de minute.

Rezultate

Extracția zaharurilor din tutun a fost testată în mai multe moduri prin diferite sisteme de solvenți și proceduri de extracție. Se pare că nu există nicio diferență între diferitele proceduri testate, cum ar fi tratamentul cu ultrasunete timp de 1 oră. Prin urmare, a fost selectată prezenta metodă care constă dintr-o extracție simplă de 100 mg de tutun cu 10 ml de apă purificată pe o bancă de rulare timp de 1 oră.

Cu condițiile de eluare, o separare completă de bază ar putea fi obținută cu un amestec de zaharuri așa cum se arată în figura 1. În Figura 2 un exemplu tipic de extract de tutun dintr-o țigări este arătat. În tutunul din țigări sunt prezente doar zaharoza, glucoza și fructoza.

zaharurilor

Figura 1: Separarea prin HPLC a unui amestec standard de 7 zaharuri diferite cu greutate moleculară mică. Condițiile de eluare sunt similare celor descrise în secțiunea M&M. Detectarea a fost efectuată de ELSD. Identificare vârf: 1 = zaharoză; 2 = D-glucoză; 3 = L-ramnoză; 4 = D-fructoză; 5 = D-manitol; 6 = D-sorbitol; 7 = D-riboză.

Figura 2: Separarea HPLC a probei de tutun de țigări. Condițiile de eluare sunt similare celor descrise în secțiunea M&M. Detectarea a fost efectuată de ELSD.

Caracteristicile metodei

Domeniul de măsurare este de la limita de detectare (LOD) la aproximativ 500 mg zahăr/g tutun. LOD pentru glucoză este de 0,3 mg/g tutun, pentru fructoză 0,4 mg/g tutun și pentru zaharoză 0,5 mg/g tutun, unde LOD este definit ca o concentrație care este de trei ori nivelul de zgomot.

Reproductibilitatea și repetabilitatea sunt destul de bune. Coeficientul de variație intra-test (N = 8) este de 7,9, 5,6 și 9,8% pentru zaharoză, glucoză și respectiv fructoză. Același experiment a fost repetat (N = 5) într-o altă zi, care a dat concentrații medii de 99,5, 103,9 și 95,5% în prima zi, pentru zaharoză, glucoză și respectiv fructoză.

Procedura simplă permite prepararea a 80 de probe de țigări într-o zi lucrătoare de către un lucrător calificat de laborator. Probele pot fi analizate peste noapte prin sistemul HPLC echipat cu un eșantionator automat.

Măsurători în țigări

Cu metoda prezentată, au fost determinate concentrațiile de zahăr în 58 de mărci diferite. În probe au fost prezente doar zaharoză, glucoză și fructoză. Rezultatul este prezentat în Figura 3.

Figura 3: Concentrațiile de zahăr în 58 de mărci diferite de țigări. Bară neagră: zaharoză, bară albă: glucoză și fructoză bară gri.

În aproape toate mărcile glucoză, fructoza și zaharoza sunt prezente în diferite cantități. Cantitățile medii sunt pentru zaharoză 34,5 mg/g tutun, pentru glucoză 52,3 mg/g tutun și pentru fructoză 87,6 mg/g tutun. Conținutul mediu total de zahăr este de 17,4% (greutate/greutate), cu un interval cuprins între 1,9 și 18,3%.

Discuţie

Metoda de cuantificare a zaharurilor simple din țigări, prezentată aici, este o metodă rapidă și precisă care poate fi efectuată cu un sistem simplu HPLC isocratic utilizând un detector ELSD. Tehnica de detectare ELSD sa dovedit a avea o sensibilitate mai bună și este mai stabilă în ceea ce privește stabilitatea de bază decât detectarea indicelui de refracție [3,4]. După o extracție simplă cu apă purificată urmată de o etapă de centrifugare, o alicotă a fost injectată pe sistemul HPLC fără a fi necesară o purificare suplimentară. În cromatogramă doar trei vârfuri sunt prezente de obicei în țigări, fiind zaharoză, glucoză și fructoză. Acești compuși sunt separați de bază și pot fi cuantificați cu corecție utilizând un standard intern. Limita de detectare a celor trei zaharuri este în intervalul 0,3-0,5 mg/g tutun. Într-o serie de 58 de mărci diferite de țigări, cea mai mică cantitate de glucoză găsită a fost de 10,8 mg/g tutun și de fructoză 7,9 mg/g tutun, fiind de aproximativ 20 de ori mai mare decât LOD-urile.

Procedura simplă permite prelucrarea și detectarea zahărului în aproximativ 80 de țigări pe zi de către un lucrător calificat de laborator.

A fost determinat conținutul de zahăr din 58 de mărci de țigări. În aproape toate probele au fost prezente cele trei zaharuri zaharoză, glucoză și fructoză. O singură marcă nu conținea zaharoză. S-a raportat că, în medie, doar 1,8% din zahăr se adaugă la tutunul unei țigări [5]. Nu se poate concluziona din acest studiu dacă zaharurile provin din surse naturale sau au fost adăugate de producători.

În literatura de specialitate, a fost găsit un singur raport cu detectarea zaharurilor din frunzele de tutun folosind detecția ELSD [6]. Autorii au descoperit aproximativ aceleași caracteristici în ceea ce privește LODs și reproductibilitate. Procedura a fost oarecum mai laborioasă prin adăugarea unei etape de extracție în fază solidă înainte de separarea HPLC. Deoarece ne-am concentrat pe analiza zaharurilor din țigări, nu am efectuat experimente standard de adăugare în frunzele de tutun.

Metoda prezentată pentru detectarea zaharurilor simple în țigări are o serie de avantaje în comparație cu alte metode raportate [7-9]. În special utilizarea detecției ELSD sa dovedit a fi avantajoasă prin temperatura și stabilitatea solventului în timpul funcționării. Combinată cu simpla pretratare a probei, este posibilă analiza zaharurilor de 80 de probe pe zi. Atât LOD, cât și gama dinamică a metodei sunt adecvate pentru reglarea zaharurilor din țigări.

Mulțumiri

Acest studiu a fost realizat cu sprijin financiar din partea Autorității olandeze pentru siguranța produselor alimentare și a consumatorilor (NVWA) și a Inițiativei fără tutun a Organizației Mondiale a Sănătății (OMS HQ/TFI).