HPLC Analysis of Soft Drinks Using Alliance™ iS HPLC System

Význam tématu

Analýza složek v nealkoholických nápojích je klíčová pro zajištění kvality, bezpečnosti a souladu s legislativními limity. Přesná kvantifikace kofeinu, konzervačních látek (benzoát, sorbát) a umělých sladidel (acesulfam K, sacharin, aspartam) umožňuje kontrolu výrobních procesů, minimalizaci zdravotních rizik a optimalizaci chuti. Zvlášť důležitá je schopnost odlišit stabilní složky od produktů degradace aspartamu, který se v roztocích rozkládá a může zkreslit výsledky.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo validovat isokratickou HPLC metodu pro separaci a kvantifikaci šesti běžných přísad v nápojích na systému Waters Alliance™ iS HPLC. Metoda měla zajistit:

• rozlišení všech přísad a degradačních produktů aspartamu s USP rozlišením > 2,3,
• excelentní linearitu v širokém rozsahu injekčních objemů (0,2–20 µl),
• vysokou přesnost a opakovatelnost injekcí (%RSD téměř nulové odchylky).

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnovala přípravu standardů z Waters Beverage Analysis Kit (préformulovaná mobilní fáze, mycí roztoky, směs standardů) a přípravu vzorků filtrací a sonikací. Chromatografická separace probíhala na koloně XBridge™ BEH Phenyl XP (4,6×150 mm, 2,5 µm) při 35 °C, průtok 1,6 ml/min, detekce TUV při 214 nm, mobilní fáze isokratická.

Použitá instrumentace:

• HPLC systém: Waters Alliance™ iS HPLC System s integrovaným metrovacím injektorem
• Kolona: XBridge BEH Phenyl XP 130 Å, 4,6×150 mm, 2,5 µm
• Detektor: Tunable UV (TUV), filtrace 10 Hz, λ = 214 nm
• Softwarové řízení: Empower™ 3.6 Feature Release 5
• Préformulovaná mobilní fáze a mycí roztoky z Waters Beverage Analysis Kit

Hlavní výsledky a diskuse

Lineární kalibrace všech analyzovaných složek vykázala koeficient R2 > 0,9999 v rozsahu injekcí 0,2–20 µl. Reziduální graf ukázal, že relativní odchylky jsou v mezích ISO pro pipety, což potvrzuje vysokou přesnost injektoru.

Pro separaci produktů degradace aspartamu (např. DKP) byla porovnána chromatogramy čerstvě připraveného standardu a vzorku po dvou týdnech při pokojové teplotě. Dva nové vrcholy při 2,1 a 4,3 min byly jednoznačně rozlišeny a nezasahovaly do kvantifikace ostatních látek. Kritické USP rozlišení nejméně oddělené dvojice dosáhlo 2,3.

Aplikace na pěti komerčních nápojích ukázala koncentrace kofeinu v rozpětí 96–300 mg/l. Vysoká přesnost injekčního objemu umožnila kvantifikaci bez dodatečného ředění vzorků. RSD aspartamu během dvoudenního sledování byla vyšší, což odpovídá jeho nižší stabilitě ve vodném roztoku.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá isokratická analýza v čase 17 min pro kompletní rozbor šesti přísad
• Odstranění interference degradátů aspartamu
• Možnost přesných malých injekcí místo časově náročného ředění
• Použití předformulovaných činidel a standardů pro zjednodušení přípravy
• Snížení nákladů na likvidaci díky ethanolu v mobilní fázi

Budoucí trendy a možnosti využití

Systémy s vysokotlakou odolností a precizními injektory umožňují nasazení ještě menších částic kolony pro vyšší účinnost a zkrácení doby analýzy. Integrace s online vzorkovači či miniaturizované mikrofluidní HPLC může dále zrychlit kontrolu kvality v lineárních provozech. Rozšíření metodiky o hmotnostní detekci by umožnilo širší spektrum analyzovatelných složek a vyšší selektivitu.

Závěr

Prezentovaná metoda na systému Waters Alliance™ iS HPLC prokázala vysokou přesnost, linearitu a schopnost rozlišit stabilní složky od degradátů aspartamu. Díky rychlému isokratickému běhu a precizním injekcím může být metoda efektivně využita pro rutinní kontrolu kvality nealkoholických nápojů.

Reference

1. Li R. et al., Simultaneous Determination of Synthetic Edible Pigments in Beverages by Titania-Based RP-HPLC, Arabian J. of Chemistry, 2020, 13(2):3875–3881.
2. Lino C.M., Pena A., Occurrence of Caffeine, Saccharin, Benzoic Acid and Sorbic Acid in Soft Drinks and Nectars in Portugal, Food Chemistry, 2010, 121(2):503–508.
3. Yang J., Rainville P.D., Analysis of Soft Drink Additives with No Interference from Aspartame Degradants Using Arc HPLC System with PDA Detection, Waters Corp., 2021.
4. Pipette Standards Handbook, Troemner, dostupné online.
5. Van Vliet K. et al., Aspartame and Phe-Containing Degradation Products in Soft Drinks Across Europe, Nutrients, 2020, 12(6).
6. Perzborn M., Syldatk C., Rudat J., Enzymatical and Microbial Degradation of Cyclic Dipeptides, AMB Express, 2013, 3(1):51.