培安有限公司
【CEM】營養(yǎng)飲料中膳食成分的快速測定
檢測樣品:飲料
檢測項目:水分 脂肪 蛋白質(zhì) 總固體
方案概述:本文探討了使用CEM儀器(包括SMART 6,、ORACLE和Sprint)快速分析營養(yǎng)飲料中的總固體,、脂肪和蛋白質(zhì)含量的方法。與傳統(tǒng)濕化學(xué)方法相比,,這些現(xiàn)代儀器在效率,、準(zhǔn)確性和精確度方面表現(xiàn)優(yōu)異,,并且操作更簡便、安全,。Discover Prep微波反應(yīng)器也成功用于18種氨基酸的水解制備,,為營養(yǎng)飲料的成分分析提供了高效可靠的解決方案。
一,、引言
在過去的20年里,,公眾對營養(yǎng)補充品的興趣迅速增長。許多人將營養(yǎng)飲料作為代餐和膳食補充劑,。多種因素影響著這些飲料的購買和消費,。其中一個關(guān)注點包括這些飲料以蛋白質(zhì)、氨基酸和/或脂肪含量的形式為個人飲食增加的營養(yǎng)價值,。此外,,制造商分析并控制這些主要成分至關(guān)重要,,以便優(yōu)化生產(chǎn)、控制成本并生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品,。
傳統(tǒng)方法通常依賴于繁瑣且耗時的天平濕化學(xué)技術(shù),。1 作為替代方案,CEM提供了一系列儀器,,以更高效,、可靠和環(huán)保的方式滿足這些需求。例如,,粗脂肪分析的參考方法包括索氏提取法(Soxhlet),、巴布科克法(Babcock)和莫尼耶法(Mojonnier extraction)。這些技術(shù)依賴于添加溶劑溶解并分離樣品基質(zhì)中的所需脂肪,,并且通常伴隨著酸/堿水解,。ORACLE™ 提供了一種吸引人的替代方法,無需校準(zhǔn)或方法開發(fā)即可測量任何樣品類型的脂肪,。ORACLE可以與SMART 6™ 配對使用,,直接在幾分鐘內(nèi)準(zhǔn)確測定固體和脂肪含量。
總蛋白質(zhì)測定也依賴于苛刻的凱氏定氮硫酸消化,,隨后通過滴定或燃燒方法來確定總氮含量,。Sprint® 使用染料結(jié)合技術(shù),其中CEM的iTag® 染料分子選擇性地結(jié)合到蛋白質(zhì)中的基本氨基酸側(cè)鏈上,。這不僅提供了針對性的方法,,還允許測試在不到五分鐘內(nèi)完成,且使用的試劑不需要化學(xué)廢物處理,。
除了總蛋白測量外,,構(gòu)成這些蛋白質(zhì)的氨基酸殘基的數(shù)量和身份也很重要。為了分析這些部分,,必須切割蛋白質(zhì)酰胺鍵以釋放單個氨基酸,。樣品通常在110°C下在酸性或堿性條件下處理18至24小時,然后通過LC-UV或LC-MS技術(shù)分析所得水解產(chǎn)物,。傳統(tǒng)加熱機制的特點,,如反應(yīng)時間長和不希望發(fā)生的副反應(yīng),困擾著傳統(tǒng)的烘箱方法,。CEM的Discover® Prep微波反應(yīng)器為優(yōu)化氨基酸水解(AAH)反應(yīng)提供了一條快速高效的途徑,。2,3
在此,我們使用CEM儀器分析了各種營養(yǎng)飲料的總脂肪,、固體和蛋白質(zhì)含量,,并為LC-UV氨基酸分析進行了準(zhǔn)備??偟膩碚f,,這些結(jié)果與其各自的傳統(tǒng)濕化學(xué)技術(shù)相比表現(xiàn)良好,,但以更快速、精確和安全的方式實現(xiàn),。
二,、材料與方法
實驗細(xì)節(jié)
化學(xué)品購自商業(yè)供應(yīng)商并直接使用,無需進一步純化,。所有溶液在使用前均新鮮配制,。各種營養(yǎng)飲料從當(dāng)?shù)仉s貨店購買,并在分析前儲存在干燥陰涼的地方,。所有樣品一經(jīng)開封即進行分析,,并儲存在4°C的環(huán)境中。
分析
SMART 6,、ORACLE和Sprint獲得的分析結(jié)果與傳統(tǒng)濕化學(xué)法(分別來自相應(yīng)的AOAC參考方法:固體990.20,、脂肪989.05和蛋白質(zhì)981.10)進行比較。
Discover Prep的有效性與傳統(tǒng)烘箱進行了比較,。簡要來說,,將200毫克的營養(yǎng)飲料用移液管轉(zhuǎn)移到干凈且干燥的10毫升玻璃小瓶中,隨后加入2毫升含有1%苯酚(w/v)的6 N HCl,。然后將小瓶用氮氣吹掃,,迅速密封,然后放入110°C的烘箱中24小時,。色氨酸的分析遵循堿性水解協(xié)議,,其中使用4 N NaOH代替HCl。Discover Prep微波輔助AAH反應(yīng)的準(zhǔn)備如下:將200毫克樣品添加到配有卵形攪拌棒的35毫升Pyrex小瓶中,。分別向每個小瓶中加入5毫升含有1%苯酚(w/v)的6 N HCl或4 N NaOH用于酸性或堿性水解,。用氮氣流吹掃小瓶五分鐘,迅速用Teflon®襯硅膠帽密封,,并放置在自動進樣器架上以自動化方式放入Discover Prep腔體中。Discover Prep AAH方法參數(shù)見表1,。完成烘箱和微波反應(yīng)后,,冷卻的樣品被中和并過濾,為柱前衍生做準(zhǔn)備,。所有氨基酸水解產(chǎn)物使用Waters AccQ-Tag™ Ultra衍生試劑盒進行衍生,,并通過注射到連接有PDA檢測器(260 nm)的Waters Acquity H-Class UPLC上的Waters AccQ-Tag Ultra C18柱(1.7 µm, 2.1 x 100 mm)進行分析。4
表1. Discover Prep氨基酸水解參數(shù)
三,、結(jié)果與討論
表2和表3分別展示了從SMART 6和ORACLE獲得的固體總量和脂肪結(jié)果,。在各種營養(yǎng)飲料中,這些結(jié)果與傳統(tǒng)的烘箱干燥法測定固體和莫尼耶醚提取法測定脂肪的結(jié)果非常一致,。在所有情況下,,CEM儀器的結(jié)果與傳統(tǒng)方法在±0.10%的范圍內(nèi)匹配,,無論樣品成分如何。此外,,就精確度而言,,結(jié)果也相當(dāng)可比,所有百分比相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(%RSD)均保持在1%以下,。
Sprint在分析成人和兒童營養(yǎng)飲料風(fēng)味時也表現(xiàn)出色,,如表4所示。在這種情況下,,Sprint結(jié)果顯示的%RSD低于傳統(tǒng)的凱氏定氮法,。進一步地,面對使用各種蛋白質(zhì)來源配制的樣品,,包括豌豆蛋白,、牛奶蛋白分離物和乳清蛋白時,Sprint也證明了其成功性,。
表2. 使用SMART 6與烘箱干燥法測定各種營養(yǎng)飲料中固體百分比的結(jié)果比較
表3. 使用ORACLE與傳統(tǒng)莫尼耶脂肪提取法測定各種營養(yǎng)飲料中脂肪百分比的結(jié)果比較
表4. 使用Sprint與傳統(tǒng)凱氏定氮法測定各種營養(yǎng)飲料中蛋白質(zhì)百分比的結(jié)果比較
對于氨基酸水解,,選擇了一款巧克力和香草味的成人營養(yǎng)飲料進行分析。樣品進行了酸性和堿性水解,,以準(zhǔn)備進行18種氨基酸的LC-UV分析,。使用Discover Prep微波反應(yīng)器獲得的結(jié)果在準(zhǔn)確性和精確度方面與傳統(tǒng)烘箱水解法相當(dāng),回收率在80%至120%之間(見圖1和圖2),。
圖1. 巧克力營養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率
圖2. 香草營養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率
四,、結(jié)論
消費者對食品營養(yǎng)價值的關(guān)注顯著影響了全球產(chǎn)品的生產(chǎn)、監(jiān)管和分銷,。這一點與嚴(yán)格的監(jiān)管要求相結(jié)合,,凸顯了對高效、可靠且穩(wěn)健的成分分析方法的不斷增長的需求,。傳統(tǒng)的分析方法通常耗時較長,,常常需要數(shù)小時,并且需要使用有害化學(xué)品,。SMART 6,、ORACLE和Sprint成功地以比傳統(tǒng)濕化學(xué)法更高效的方式分析了營養(yǎng)飲料中的總固體、脂肪和蛋白質(zhì)含量,。Discover Prep被用來成功地準(zhǔn)備各種營養(yǎng)飲料進行18種氨基酸的LC-UV分析,。在準(zhǔn)確性和精確度方面,Discover Prep與傳統(tǒng)烘箱水解法相當(dāng),。CEM儀器系列的額外關(guān)鍵優(yōu)勢包括易于使用的軟件和更安全的實驗室操作流程,,同時保持了準(zhǔn)確性和精確度。
五,、引用
1.Otles, S., Ozyurt, V.H. Classical Wet Chemistry Methods. In Handbook of Food Chemistry.; Springer, 2014; pp 1-14.
2.Chen, P.-K.; Rosana, M. R.; Dudley, G. B.; Stiegman, A. E.Parameters Affecting the Microwave-Specific Acceleration of a Chemical Reaction. J. Org. Chem. 2014, 79 (16), 7425-7436.
3.Dudley, G. B.; Richert, R.; Stiegman, A. E. On the existence of and mechanism for microwave-specific reaction rate enhancement. Chem. Sci. 2015, 6, 2144-2152.
4.Hong, P.; Johnson, D.; Trinite, D. A.; Warren, B.; Zhang, N.Hydrolysis and Analysis of Amino Acids from Purified Peptides/Proteins, Foods, and Feeds; Waters Corporation, 2019.
Teflon® is a registered trademark of the DuPont Corporation,now Chemours.
AccQ-Tag™ is a trademark of Waters Corporation.
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