The Determination of Sugars in Molasses by High-Performance Anion Exchange with Pulsed Amperometric Detection

Význam tématu

Analýza sacharidů v konečných melasách je klíčová pro stanovení obchodní hodnoty produktu a optimalizaci provozu cukrovarů. Rychlá a přesná kvantifikace glukózy, fruktózy, sacharózy (a rafinózy u řepné melasy) umožňuje efektivní kontrolu kvality a kalkulaci cen.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout a ověřit metodiku vysokovýkonné aniontové výměnné chromatografie s pulzní amperometrickou detekcí (HPAE-PAD) pro přesné stanovení sacharidů v cane a beet molasses. Metoda má nahradit časově náročné GC a méně selektivní HPLC na aminových sloupcích.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: Dionex HPAE-PAD systém (vysokotlaký pumpovací modul, HPLC modul, pulzní elektrochemický detektor, odplyňovač eluenta, software PeakNet/AI-450).
• Kolony: CarboPac PA1 analytická (4×250 mm) + předkolona guard (4×50 mm).
• Eluent: 150 mM NaOH (pH >12), průtok 1 mL/min, tlak 8–10 MPa.
• Detekce: pulzní amperometrie optimalizovaná pro ozonaci cukrů.
• Interní standardy: 32 g/L laktóza; u řepy navíc 7,05 g/L rafinóza.
• Příprava vzorků: vážení ~0,7–1,0 g melasy, přidání interního standardu, dvojí ředění (1:100), filtrace 0,45 µm.

Hlavní výsledky a diskuse

• Cane molasses: glukóza 4,39 %, fruktóza 6,67 %, sacharóza 30,8 % (v rámci očekávaných rozsahů a s RSD <1–2 %).
• Beet molasses: sacharóza 47,7 %, rafinóza 2,10 % (s přesností odpovídající analytickým požadavkům, RSD <6 % pro nízké koncentrace).
• HPAE-PAD prokázala selektivní oddělení monosacharidů, disacharidů a trisacharidů bez interferencí z matric.

Přínosy a praktické využití metody

• Bez nutnosti derivatizace, šetří čas a materiál.
• Vysoká citlivost a selektivita pro sacharidy v komplexních matricích.
• Implementace v procesním řízení a laboratořích QA/QC cukrovarů.
• Možnost standardizace dle ICUMSA a AOAC.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na další typy sacharidů a derivátů.
• Automatizované vzorkování a on-line monitoring výrobních procesů.
• Využití multidimenzionálních chromatografických technik pro komplexnější analýzu.
• Mezi-laboratorní validace a integrace s průmyslovými informačními systémy.

Závěr

HPAE-PAD se ukázala jako robustní a spolehlivá metoda pro stanovení cukrů v konečných melasách z cukrové třtiny i řepy. Kombinace pevné aniontové kolony a pulzní amperometrické detekce poskytuje přesnou kvantifikaci v širokém pH rozsahu a podporuje ekonomické a kvalitativní požadavky cukrovarnického průmyslu.

Reference

1. Kort MJ – High-Pressure Liquid Chromatography, SMRI Annual Report 1979–1980.
2. Day-Lewis CMJ, Schäffler KJ – HPLC of Sugars: The Analytical Technique for the 1990’s?, Fourth African Sugar Technologists Association, Durban 1990.
3. Day-Lewis CMJ, Schäffler KJ – Analysis of Sugars in Final Molasses by Ion Chromatography, South African Sugar Technologists Association, 1992.
4. Morel du Boil PG, Schäffler KJ – Comparison Between Anion and Cation Exchange HPLC for Carbohydrates, Sugar Processing Research Conference 1990.
5. Thompson JC – Methods for the Determination of Carbohydrates by Ion Chromatography, Sugar Processing Research Conference 1990.
6. Dionex Technical Note 21 – Optimal settings for pulsed amperometric detection of carbohydrates.
7. Dionex Technical Note 20 – Analysis of carbohydrates by anion exchange chromatography with PAD.