A fresh look at food and beverage analysis

Význam tématu

Celosvětový tlak na kvalitu a bezpečnost potravin a nápojů je dnes vyšší než kdy dříve. Spotřebitelé vyžadují transparentní značení a úřady zpřísňují legislativu, což klade na laboratoře náročné požadavky: rychlost, robustnost, přesnost a schopnost kvantifikovat v jednom běhu mnoho analytů v komplikovaných matricích. Iontová chromatografie (IC) se v tomto kontextu ukazuje jako ideální technika: environmentálně šetrná, multikomponentní, snadno automatizovatelná a schopná splňovat mezinárodní normy.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem přehledového materiálu je představit potenciál IC pro analýzu klíčových složek v sektoru potravin a nápojů. Autoři demonstrují metody pro:

• Analýzu monosacharidů, disacharidů a oligosacharidů v kávě, džusu, pivu a dalších nápojích,
• Detekci sladidel a „nových“ přísad (sucralóza, rebaudiosidy, aspartam, acesulfam-K, cyklamát, sacharin),
• Stanovení anorganických iontů (nitráty, nitrit, fosforečnany, chloridy, báze),
• Kvantifikaci biogenních aminů a organických kyselin ve víně,
• Určení stabilizátorů a konzervantů (polyfosfáty, dusitany, sířičitany, bromáty, jodáty),
• Splnění norem a standardů (ISO, AOAC, EPA, CODEX, OIV) a automatizaci vzorkování (Metrohm Inline Sample Preparation).

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci iontů se využívají specifické aniontové a kationtové kolony Metrosep (např. Carb 2, A Supp 7, C 6) za izokratických nebo gradientních podmínek. Detekce probíhá vodivostně (s potlačením i bez potlačení), UV/VIS (s před- či postkolonovou reakcí) a amperometricky (PAD, flexIPAD) v prostředí Metrohm IC systémů (940 Professional IC Vario, 930 Compact IC Flex, 889 IC Sample Center). Pro minimalizaci manuálních kroků a ochranu analytického systému se používají integrované techniky Inline Ultrafiltration, Inline Dialysis, Metrohm intelligent Partial Loop Technique (MiPT) a Metrohm Inline Dilution.

Použitá instrumentace

• 940 Professional IC Vario s vysokotlakým gradientem a potlačením/supra-suppresorem
• 930 Compact IC Flex pro plně automatické vzorkování
• 889 IC Sample Center pro chlazené uchování a automatické čištění systému
• 945 Professional Detector Vario (vodivost + amperometrie)
• 947 Professional UV/VIS Detector Vario
• Metrosep kolony: Carb 2, A Supp 5/7/10/17, C 6
• Inline Ultrafiltration, Inline Dialysis, MIDT, MiPT

Hlavní výsledky a diskuse

S HR průběžně popsány konkrétní příklady aplikací: kvantifikace volných a hydrolyzovaných sacharidů v instantní kávě; karbohydrátů v džusech; buněčného disacharidu celobiózy v jablečném džusu; více sacharidů a polyolů v pivu a potravinářských vzorcích; analýza umělých sladidel (aspartam, acesulfam-K, cyklamát, sacharin) i sucralózy v nápojích; stanovení rebaudiosidů a steviosidu ve sladidlech Stevia; sledování organických kyselin a anorganických iontů v pitné vodě a víně; určení biogenních aminů a hlavních kationtů ve víně; detekce dusitanů a nitratů v masných výrobcích; stanovení polyfosfátů v mořských plodech; analýza siřičitanů v hořčici; stanovení bromátu v mouce; stanovení jodátu/jodidu v soli; detekce jodidu v mléku; stanovení cholinu v kojenecké výživě; i stanovení glyphosatu a AMPA v pitné vodě. Ve všech případech IC umožnila přesné, reprodukovatelné výsledky v souladu s příslušnými mezinárodními normami.

Přínosy a praktické využití metody

• Multianalyzátor v jednom běhu, nízké pořizovací a provozní náklady
• Automatizace vzorkování a přípravy (snadné čištění, ultrafiltrace, dialýza, logické ředění) šetří čas i chybovost
• Robustní provoz s minimální údržbou díky samočistícím elektrodám a stabilním potlačením
• Environmentálně šetrná chemie (nízká spotřeba eluentů a činidel)
• Široká škála detekčních metod pro různé analyty (vodivost, UV/VIS, PAD)
• Okamžitá souladnost s legislativními požadavky (ISO, AOAC, EPA, CODEX, OIV) a plná stopovatelnost výsledků

Budoucí trendy a možnosti využití

• Další integrace s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci a ultra-senzitivitu
• Vývoj nových inline preparativních modulů (mikroextrakce, SPE, enzymatická čištění)
• Pokročilá softwarová vyhodnocení s umělou inteligencí pro prediktivní kvalitu a rychlé odhalování anomálií
• Rozšíření aplikací na nové funkční potravinářské složky, bioaktivní látky a kontaminanty
• Minimalizace spotřeby chemikálií a přechod k zelené chromatografii

Závěr

Iontová chromatografie představuje všestrannou, ekonomickou a robustní analytickou platformu pro moderní potravinářské laboratoře. Díky možnostem automatizace, nízkým provozním nákladům, vysoké citlivosti a plnému souladu s mezinárodními normami IC umožňuje efektivní kontrolu kvality a bezpečnosti potravin a nápojů od surovin až po finální výrobky.

Reference

• Codex Alimentarius Commission (2005). CODEX STAN 247-2005: General Standard for Fruit Juices and Nectars.
• ISO 11292:1995. Instant Coffee — Determination of Free and Total Carbohydrate Contents by HPAEC.
• AOAC Official Method 996.04. Sugars in Cane and Beet Final Molasses.
• ISO 15061:2001. Water Quality — Determination of Dissolved Bromate — Method by IC.
• US EPA Method 300.1. Determination of Inorganic Anions in Drinking Water by IC.
• ISO 22184:2021. Milk and Milk Products — Determination of Sugar Contents by HPAEC-PAD.
• AOAC SMPR 2012.013. Choline in Infant Formula and Adult Nutritionals by IC.
• ISO 10304-1:2007. Water Quality — Determination of Dissolved Anions by LC.
• ICUMSA Method GS 3-52 (2019). Sulfite as SO₂ in Brown Sugars by HPIC Single Method.
• OIV International Code of Oenological Practices.