一、引言

在過(guò)去的20年里，公眾對(duì)營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充品的興趣迅速增長(zhǎng),。許多人將營(yíng)養(yǎng)飲料作為代餐和膳食補(bǔ)充劑。多種因素影響著這些飲料的購(gòu)買和消費(fèi),。其中一個(gè)關(guān)注點(diǎn)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(gè)人飲食增加的營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(shí)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(wú)需校準(zhǔn)或方法開發(fā)即可測(cè)量任何樣品類型的脂肪。ORACLE可以與SMART 6™ 配對(duì)使用,，直接在幾分鐘內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)定固體和脂肪含量,。

總蛋白質(zhì)測(cè)定也依賴于苛刻的凱氏定氮硫酸消化，隨后通過(guò)滴定或燃燒方法來(lái)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(duì)性的方法,，還允許測(cè)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(cè)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(gè)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(shí)，然后通過(guò)LC-UV或LC-MS技術(shù)分析所得水解產(chǎn)物,。傳統(tǒng)加熱機(jī)制的特點(diǎn),，如反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)飲料的總脂肪,、固體和蛋白質(zhì)含量,，并為L(zhǎng)C-UV氨基酸分析進(jìn)行了準(zhǔn)備?？偟膩?lái)說(shuō),，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(shí)現(xiàn),。

二、材料與方法

實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

化學(xué)品購(gòu)自商業(yè)供應(yīng)商并直接使用,，無(wú)需進(jìn)一步純化,。所有溶液在使用前均新鮮配制。各種營(yíng)養(yǎng)飲料從當(dāng)?shù)仉s貨店購(gòu)買，并在分析前儲(chǔ)存在干燥陰涼的地方,。所有樣品一經(jīng)開封即進(jìn)行分析,，并儲(chǔ)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(lái)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(jìn)行比較。

Discover Prep的有效性與傳統(tǒng)烘箱進(jìn)行了比較,。簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō),，將200毫克的營(yíng)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?dú)獯祾?，迅速密封，然后放?10°C的烘箱中24小時(shí),。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(gè)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?dú)饬鞔祾咝∑课宸昼姡杆儆肨eflon®襯硅膠帽密封,，并放置在自動(dòng)進(jìn)樣器架上以自動(dòng)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(guò)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(jìn)行衍生,，并通過(guò)注射到連接有PDA檢測(cè)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(jìn)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(yíng)養(yǎng)飲料中,，這些結(jié)果與傳統(tǒng)的烘箱干燥法測(cè)定固體和莫尼耶醚提取法測(cè)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(wú)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（%RSD）均保持在1%以下,。

Sprint在分析成人和兒童營(yíng)養(yǎng)飲料風(fēng)味時(shí)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(jìn)一步地,，面對(duì)使用各種蛋白質(zhì)來(lái)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(shí),，Sprint也證明了其成功性。

表2. 使用SMART 6與烘箱干燥法測(cè)定各種營(yíng)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(cè)定各種營(yíng)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(cè)定各種營(yíng)養(yǎng)飲料中蛋白質(zhì)百分比的結(jié)果比較

對(duì)于氨基酸水解,，選擇了一款巧克力和香草味的成人營(yíng)養(yǎng)飲料進(jìn)行分析,。樣品進(jìn)行了酸性和堿性水解，以準(zhǔn)備進(jìn)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(yíng)養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率

圖2. 香草營(yíng)養(yǎng)飲料中18種氨基酸的水解回收率

四,、結(jié)論

消費(fèi)者對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(diǎn)與嚴(yán)格的監(jiān)管要求相結(jié)合,，凸顯了對(duì)高效,、可靠且穩(wěn)健的成分分析方法的不斷增長(zhǎng)的需求。傳統(tǒng)的分析方法通常耗時(shí)較長(zhǎng),，常常需要數(shù)小時(shí),，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(yíng)養(yǎng)飲料中的總固體、脂肪和蛋白質(zhì)含量,。Discover Prep被用來(lái)成功地準(zhǔn)備各種營(yíng)養(yǎng)飲料進(jìn)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(shì)包括易于使用的軟件和更安全的實(shí)驗(yàn)室操作流程,，同時(shí)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.