Determination of Lactose in Lactose-Free Milk Products by High-Performance Anion-Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection

Význam tématu

Analýza obsahu laktózy v mléčných výrobcích je zásadní pro výrobce i laboratoře zajišťující kvalitu a bezpečnost potravin. S narůstajícím trhem s výrobky označenými "bez laktózy" je potřeba spolehlivě kvantifikovat i stopové množství zbývající laktózy. Navíc měření laktulosy slouží jako indikátor tepelné úpravy mléka a může sloužit ke kontrole technologických procesů.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo vyvinout citlivou, přesnou a rychlou metodu pro oddělení a kvantifikaci laktózy a laktulosy v různých mléčných produktech, včetně produktů označených jako bezlaktózové. Metoda využívá vysokovýkonnou aniontoměničovou chromatografii (HPAE) v kombinaci s pulzní amperometrickou detekcí (PAD) bez nutnosti chemické derivatizace.

Použitá metodika a instrumentace

Sample preparation:

• Vzorek (1 g) extrahovaný ve vodě, dezaktivace proteinů řešením Carrez I a II
• Filtrace 0,20 µm a čištění na OnGuard IIA kazetě
• Diluce a chlazený autosampler

Chromatografie a detekce:

• Kolonka Dionex CarboPac PA20 (analytická a nárazníková 3×150/30 mm)
• Eluce gradientem 200 mM NaOH a roztoky sodné soli octanu
• Pulsní amperometrie s jednorázovými zlatými elektrodami na PTFE
• Pracovní teplota kolony 30 °C, tok 0,4 mL/min, objem injekce 10 µL

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografická separace jednotlivých sacharidů prokázala dobrou rozlišitelnost laktózy (≈23 min) a laktulosy (≈24,5 min) bez vzájemných interferencí. Metoda poskytla:

• Metody detekční limity (MDL) 0,12 mg/L pro laktózu a 0,23 mg/L pro laktulosu
• Lineární rozsah 0,25–100 mg/L (laktóza) a 0,5–100 mg/L (laktulosa) s korelačními koeficienty r2 ≥0,994
• Intradenní reprodukovatelnost: RSD retence <0,16 % a RSD plochy <5,1 %
• Recovery v reálných vzorcích 86–100 %
• Analýza reálných vzorků odhalila stopové množství laktózy i v některých „bezlaktózových“ produktech (0,6–2,17 mg/mL)

Přínosy a praktické využití metody

Metoda umožňuje rychlou (<30 minut), přímou detekci sacharidů bez náročné přípravy či derivatizace. Díky vysoké citlivosti a reprodukovatelnosti je vhodná pro:

• Kontrolu výroby a označování výrobků bez laktózy
• Regulační laboratoře a akreditovaná měření
• Sledování teplotní historie mléčných produktů prostřednictvím laktulosy

Budoucí trendy a možnosti využití

Aplikace HPAE-PAD se dá rozšířit na další oligosacharidy a kyselé sacharidy. Potenciál představuje:

• Automatizace a miniaturizace vzorkové přípravy
• Vyšší propustnost při sériových analýzách v potravinářském průmyslu
• Integrace do online monitoringu procesů

Závěr

Vyvinutá metoda HPAE-PAD poskytuje spolehlivou, citlivou a rychlou chromatografickou analýzu laktózy a laktulosy v široké škále mléčných produktů. Umožňuje splnit požadavky na kvalitu a označování výrobků a poskytuje cenné informace o průběhu tepelné úpravy.

Reference

• 1. Marconi E.; Messia C. M.; Amine A.; Mascone D.; Vernazza F.; Stocchi F.; Palleschi G. Heat-Treated Milk Differentiation by a Sensitive Lactulose Assay. 2004, s. 447–450.
• 2. Luzzana M.; Agnellini D.; Cremonesi P.; Caramenti G.; DeVita S. Milk Lactose and Lactulose Determination by the Differential pH Techniques. 2003, s. 409–416.
• 3. Guan R.; Liu D.; Ye X.; Yang K. Use of Fluorometry for Determination of Skim Milk Powder Adulteration in Fresh Milk. 2005, 11, s. 1101–1106.
• 4. Monica R. G.; Mar V.; Rosina L. F. Effect of Homogenization on Protein Distribution and Proteolysis during Storage of Indirectly Heated UHT Milk. 2002, s. 589–599.
• 5. Moscone D.; Bernado R. A.; Marconi E.; Amine A.; Palleschi G. Rapid Determination of Lactulose in Milk by Microdialysis and Biosensors. 1999, s. 325–329.
• 6. Lynch J. M.; Barbano D. M. Determination of Lactose Content of Fluid Milk by Spectroscopic Enzymatic Analysis Using Weight Additions and Path Length Adjustment: Collaborative Study. 2007, s. 196–216.
• 7. Dionex Corporation (now Thermo Fisher Scientific). Technical Note 71, LPN 1932, Sunnyvale, CA, 2009.
• 8. 481 North Frederick Avenue, Suite 500, Gaithersburg, Maryland 20877-2417 USA, 1984, s. 67, 637.