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CM-CRDS技术检测椰子汁掺假调查

更新时间:2023-11-16      点击次数:679
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椰子汁的生产、销售和分销是一个价值数十亿美元的全球产业,其中饮料产品就涉及三十余家不同的公司。鉴于人们对纯正“有机”产品的偏好和消费量不断增加,椰子汁行业在如何确保产品纯度和维护客户信心方面面临着挑战。为迎接这一挑战,需要控制供应链质量,认证椰子水的等级。在此过程中重要的是要对产品的真实性进行评估,即具备对“纯正”不加糖产品和加糖“掺假”产品的绝对辨别能力。本文介绍了 Picarro 燃烧模块-光腔衰荡光谱 (CM-CRDS) 分析仪的应用。该应用是一种低成本、易用、精准、能够根据椰子汁中的碳同位素 (δ13C) 成分来辨别是否添加C4植物糖(掺假成分)的解决方案。这种分析仪使用简易,能够替代同位素比质谱仪 (IRMS),在显著降低购置和使用成本的同时,还能保持精度不变。这一应用表明,Picarro CM-CRDS 可以轻松辨别掺假率(添加C4-糖)低至约 5% 的椰子汁,具有优良的精度 (±0.3‰) 和准确度。

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有机物质来源辨别能力源自构成该物质元素的同位素相对丰度差异。同位素比值的测量可以用来区分两个化学组成相同的样品。在过去十年间,有机食品和饮料成分的防伪认证成为一项日趋突出的应用。许多文献期刊已经证实,CRDS 在一系列自然科学应用与用于同位素分析的 IRMS 同样精准。本文章将 CRDS与IRMS进行了比较,以便实现有机饮料的防伪认证,特别是检测所谓“纯正”椰子汁中的掺假糖的成分。


经测试证明,元素分析仪-同位素比质谱仪(EA-IRMS) 在检测椰子汁掺假成分应用是精准的。但是对于相同应用,燃烧模块-光腔衰荡光谱分析仪 (CM-CRDS) 不但具有堪比EA-IRMS的测量精准度,且还具有以下优势:


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总体来说,与EA-IRMS相比,CM-CRDS能可以节省50%成本,包括仪器折旧、人工成本和耗材等。

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CM-CRDS系统由Picarro光腔衰荡光谱(CRDS)分析仪和燃烧模块(CM)组成。每个样品测量需要5微升(µl) 的椰子汁,无需执行任何复杂的样品制备步骤,只需16分钟即可完成每个样品的测试。该系统实现自动化运行,一次可处理50至147个样品,并且只需供超高纯度N2和O2即可。Picarro CRDS分析仪报告样品燃烧所产生的CO2的δ13C。


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• 运用一级和二级有机同位素标准物对分析仪进行校准。

• 使用移液管或注射器提取 5 微升 (µl) 椰子汁,并放入锡杯中。无需执行其它样品处理操作。

• 将包好的锡杯置于与燃烧模块相连的自动采样器中。自动采样器的默认容量为 50 个样品,可升级至 147 个。

• 当进行测量时,样品会自动落入燃烧模块内的预填充反应器中燃烧。供应纯氧并进行相应调节以促使样品燃烧完全释放出 CO2

• 气体会从反应器传送至分析仪。

• 在对完整的气体进行分析后,系统就会计算样品相对于VPDB国际标准的δ13C 碳同位素比值 (‰)。

• 建议制备三个样品,然后将所测值平均,以获得符合统计要求的标准测量值和样品测量值。

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这项研究分析了生产商所提供的商品椰子汁样品,以验证 Picarro CM-CRDS 线性、再现性和准确性。使用一级和二级标准物对分析仪进行校准,并与无掺杂C4-糖的椰子汁的δ13C值做参照,可绘制线性图 (下图)。在4至100% 的掺假率范围内,数据线性拟合R2值为0.999。分析另一款已知掺糖的商品椰子汁样品,证实了约占其总糖含量 40% 的成分为添加的果糖。将使用 CRDS 测得的两种椰子汁 (纯正和掺假) 的δ13C 数据与椰子汁生产商所提供的独立IRMS数据报告进行比较,发现它们在±0.1‰误差范围内(表1),而从三次样品测量中获得的单个测量值的精度为±0.3‰。


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将纯正椰子汁样品 (绿点) 与大量果糖 (红点) 混合,并测量已知掺假的商业品牌椰子汁 (蓝点)。掺假样品的总糖含量大约有 40% 来自果糖。


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该研究表明,Picarro CM-CRDS可在大范围的椰子汁掺假比率(4至100%)内进行准确的同位素测量,是一款高性能的分析仪。它具有优异的精度、线性和低漂移等特性。对商业椰子汁生产商所提供的样品进行比较得出,纯正椰子汁和掺假椰子汁的δ13C成分存在明显差异,而且CM-CRDS与IRMS的结果相近,但后者价格更昂贵、操作更困难且更耗时。


该分析方法并未涉及复杂的样品制备步骤。可在几分钟内制备多个样品。准备就绪后,自动化系统会连续进行测量直至完成检测,而无需实施额外的人工干预。大多数天然饮料 (例如苹果、橙子和柠檬) 行业都可采用类似的分析方法。

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