综述：《简单糖类与寡糖简介：离子色谱法及其在食品分析中的应用十年回顾（结合离子色谱/质谱联用技术）》

《Food Science & Nutrition》：An Introduction to Simple Saccharides and Oligosaccharides, and a Decadal Review of Their Analysis in Food by Ion Chromatography and Ion Chromatography/Mass Spectrometry

本文对过去十年离子色谱法（IC）及其衍生技术（如IC/PAD和IC/MS）在食品中简单糖类和多糖类分析中的应用进行了回顾。重点讨论了IC/PAD的高灵敏度（检测限低至20 μg/L）、高分辨率（可分离DP1-80糖类）和无需衍生化的优势，以及其检测非还原糖和复杂基质的能力。通过分析蜂蜜、乳制品、水果蔬菜等样品，发现了如异麦芽糖、阿拉伯糖等未报道糖类，并验证了IC在食品掺假检测和健康影响评估（如乳糖不耐症）中的价值。未来需标准化方法、扩展至新型食品基质及结合IC/MS提高特异性。

　　在过去的十年中，离子色谱法（IC）及其与脉冲安培检测（PAD）和质谱（MS）的结合，已经成为分析食品中简单糖类和寡糖类的重要技术。这些糖类不仅是食品风味和口感的重要组成部分，还对健康有深远的影响。本文对这一领域的研究进展进行了回顾，分析了IC/PAD和IC/MS在食品糖类分析中的应用、优势、局限性以及未来发展方向。

### 糖类的基本概念与分类

糖类，又称为碳水化合物，是地球上最丰富的有机分子之一。根据其分子结构，糖类可以分为四类：单糖（DP 1）、双糖（DP 2）、寡糖（DP 3–10）和多糖（DP 10+）。单糖是最基本的单位，由3到9个碳原子组成，通常具有(CH?O)?的化学式。它们不能通过水解分解为更小的分子，而是在复杂的糖类中作为基础单元。双糖由两个单糖通过糖苷键连接而成，常见的有蔗糖、乳糖和麦芽糖。寡糖由3到10个单糖组成，而多糖则包含超过10个单糖，如淀粉、膳食纤维和果胶等。

单糖具有重要的生理功能，它们的甜度和血糖反应直接影响食品的感官体验和营养价值。例如，葡萄糖和果糖的甜度较高，而阿拉伯糖和核糖的甜度较低。此外，糖类的结构和空间构型使其具有多种同分异构体，包括对映体（镜像异构体）、差向异构体（非镜像异构体）和差向异构体（仅在单个手性碳上不同）。这些化学差异导致了不同的物理和生理特性，对食品的营养价值和健康影响具有重要意义。

### 糖类在食品中的来源与变化

糖类主要来源于植物的光合作用，是植物细胞壁、能量储存、芳香化合物和信号分子的基础结构。然而，糖类的浓度在不同植物、蔬菜和水果中因生长条件而异，包括环境因素如温度、光照和地理来源，以及种植因素如成熟度、品种和储存方式。例如，水果和蔬菜的糖类含量会随着成熟度的增加而升高，而乳制品中的糖类则可能因发酵过程而减少。

此外，糖类的种类和含量在收获后也会发生变化，尤其是在植物具有呼吸作用（如苹果、香蕉）的情况下。这些变化对食品的营养价值和加工方式具有重要影响，也对消费者健康产生直接关联。

### 糖类的健康影响

糖类在人类饮食中占有重要地位，提供了40%至80%的能量。然而，过量摄入或摄入不足都可能对健康造成不良影响。例如，摄入过多添加糖可能导致肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、高血压和某些癌症。此外，一些人由于遗传或代谢问题，对特定糖类存在不耐受现象，如乳糖不耐受、果糖不耐受和葡萄糖不耐受等。

近年来，研究发现某些糖类如L-阿拉伯糖和果糖，能够抑制某些酶的活性，从而有助于控制血糖水平。这种特性使得这些糖类在功能性食品和健康食品中具有应用潜力。此外，糖类还可能引发肠易激综合征（IBS）等肠道疾病，因此，了解糖类的种类和含量对于预防和管理这些疾病至关重要。

### 糖类分析技术的发展

在糖类分析领域，多种技术被广泛应用，包括物理方法（如折射率检测和荧光检测）、化学方法（如铜硫酸盐法和银硝酸盐法）以及色谱技术（如HPLC、GC、CE和IC）。然而，这些方法各有优缺点，例如，HPLC和GC需要对样品进行衍生化，这不仅增加了分析成本，还可能引入杂质和干扰物。

相比之下，IC/PAD技术无需衍生化，具有高灵敏度和选择性。它能够分析糖类至DP 80，检测限（LOD）通常在20 μg/L或1 mg/kg的食品中，优于HPLC/RID（检测限为2 g/kg）和GC/MS（检测限为2 mg/kg）。此外，IC/PAD的分析时间较短，通常为90分钟，且对盐分不敏感，适合食品中的常规检测。

### IC/PAD与IC/MS的应用

IC/PAD在食品糖类分析中表现出色，能够检测到许多之前未被发现的糖类，如在面粉中发现的异麦芽糖，在无花果蜂蜜中发现的果糖和阿拉伯糖，在红椒中发现的阿拉伯糖、核糖、半乳糖、木糖、甘露糖、海藻糖、麦芽糖和棉籽糖。这些发现不仅丰富了我们对食品中糖类组成的理解，也为食品安全和营养评估提供了新的视角。

IC/MS作为新兴技术，结合了色谱分离和质谱鉴定的优势，能够通过质量与电荷比（m/z）来确认糖类的分子身份，而不仅仅是通过保留时间。尽管IC/MS的检测限与IC/PAD相近，但其在分析复杂样品时具有更高的选择性和分辨率。然而，由于糖类的非挥发性和亲水性，IC/MS的使用受到一定限制，通常需要使用特定的抑制器（如ASRS 300）来去除色谱柱中的碱性物质，以确保质谱分析的准确性。

### 糖类分析的挑战与未来发展方向

尽管IC/PAD和IC/MS在糖类分析中表现出色，但仍存在一些挑战。例如，某些糖类在色谱柱上可能共洗脱，导致难以区分。此外，某些糖类的检测限较高，难以满足食品工业对高灵敏度分析的需求。因此，未来的研究需要集中在以下几个方面：

1. **开发更高效的分析方法**：针对不同食品类型，开发适用于复杂样品的分析方法，以提高检测的准确性和灵敏度。
2. **推广IC/MS技术**：尽管IC/MS技术在分析复杂样品时具有优势，但其应用仍较为有限。未来需要进一步推广其使用，特别是在食品质量和安全评估中。
3. **标准化分析流程**：为了确保不同实验室和食品类型之间的数据可比性，需要建立统一的分析方法和标准操作流程（SOP）。
4. **研究新型和混合食品**：当前的分析方法主要针对传统的食品类型，如谷物、乳制品和蜂蜜。未来需要扩展到新型食品，如昆虫食品、大麻籽食品和混合食品（如三明治和即食食品），以确保技术的适用性和可靠性。
5. **关注不常见的糖类**：许多研究集中在常见的糖类，如葡萄糖、果糖和蔗糖。然而，食品中可能还存在其他不常见的糖类，如L-阿拉伯糖、海藻糖和棉籽糖，这些糖类的分析仍需进一步研究。

### 结论

综上所述，IC/PAD和IC/MS技术在食品糖类分析中具有重要的应用前景。它们不仅提高了分析的准确性和灵敏度，还减少了样品处理的复杂性。未来的研究应集中在新型食品、混合食品以及不常见糖类的分析上，以确保这些技术能够满足食品工业和消费者对健康和质量的需求。同时，推动这些技术的标准化和广泛应用，将有助于提高食品分析的科学性和可靠性，为食品安全和营养评估提供强有力的技术支持。