Determination of Organic Acids in Fruit Juices and Wines by High-Pressure IC

Význam tématu

Organické kyseliny v ovocných šťávách a vínech významně ovlivňují jejich senzorické vlastnosti, stabilitu a mikrobiologickou čistotu. Profil kyselin slouží pro posouzení čerstvosti, kvality a autenticity výrobků na trhu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vypracovat metodu pro stanovení organických kyselin v ovocných šťávách a vínech za použití vysokotlaké iontové chromatografie s potlačenou vodivostní detekcí. Metoda má umožnit citlivé a reprodukovatelné rozdělení až 30 aniontů.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci byla použita sestava Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC s pumpou SP, generátorem eluentu EG, detektorem DC, autosamplerem AS-AP a softwarem Chromeleon 7.2. Eluent byl tvořen vysoce čistým KOH generovaným kartuší EGC 500 v kombinaci s gradientem 7–11 % metanolu. Separace proběhla na sloupcích Dionex IonPac AS11-HC-4 µm (2×50 mm guard, 2×250 mm analytický) a potlačovač ASRS 300 v externím módu s proudem 82 mA. Průtok činil 0,4 mL/min, objem injekce 2,5 µL. Před analýzou se vzorky zředily 1:20 a filtrovaly (u vzorků vína navíc přes OnGuard II RP kartridž).

Hlavní výsledky a diskuse

• Na sloupci 4 µm bylo dosaženo vyšší efektivity a ostřejších píků než na 9 µm verzi, zejména u slabě vázaných kyselin (laktát, acetát) i silněji vázaných (sukcinát, malát, tartrát).
• Kalibrace galakturonátu, malátu, tartrátu a citrátu pomocí kvadratické regrese (r²>0,999) pokryla rozsahy 1–500 mg/L, LOD 0,036–0,069 mg/L.
• Přesnost (RSD) retence <0,04 %, plochy <4 %.
• Recovery v rozmezí 92–109 % pro modelové vzorky průmyslových šťáv a vín.
• Analýza reálných vzorků umožnila rozlišení např. vysokého poměru tatarátu v hroznových šťávách a přítomnosti quinátu či galakturonátu pro identifikaci přídavku borůvk. kyselin u granátového jablka.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda zajišťuje rychlou, citlivou a selektivní analýzu širokého spektra aniontů bez nutnosti derivatizace. Ulehčuje kontrolu kvality, sledování autenticity a složení potravinářských produktů v laboratořích QA/QC a výzkumu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Automatizace přípravy vzorků a integrace OnGuard modulů pro rozšíření spektra matric.
• Rozšíření na sledování dalších skupin kyselin a polarních sloučenin v potravinách.
• Možné kombinace s hmotnostní spektrometrií pro strukturální elucidaci a vyšší selektivitu.
• Využití pro environmentální a farmaceutické analýzy polárních aniontů.

Závěr

Vyvinutá IC metoda s potlačenou vodivostní detekcí a eluentní jednotkou pro KOH spolehlivě rozděluje a kvantifikuje 30 organických a anorganických aniontů ve vzorcích ovocných šťáv a vín. Vysoká citlivost, reprodukovatelnost a jednoduchá příprava vzorků zaručují širší využití v průmyslové i výzkumné praxi.

Reference

• Mato I. et al. A Review of the Analytical Methods to Determine Organic Acids in Grape Juices and Wines. Food Res. Int. 2005, 38, 1175–1188.
• Ehling S., Cole S. Analysis of Organic Acids in Fruit Juices by Liquid Chromatography-Mass Spectrometry: An Enhanced Tool for Authenticity Testing. J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 2229–2234.
• Kiss J., Sass-Kiss A. Protection of Originality of Tokaji Aszú: Amines and Organic Acids in Botrytized Wines by HPLC. J. Agric. Food Chem. 2005, 53, 10042–10050.
• Hajós P., Nagy L. Retention Behaviors and Separation of Carboxylic Acids by IEC. J. Chromatogr. B 1998, 717, 27–38.
• Masson P. Influence of Organic Solvents in the Mobile Phase on the Determination of Carboxylic Acids in Grape Juice by IC. J. Chromatogr. A 2000, 881, 387–394.
• Martin C. et al. Properties and Performance of Novel High-Resolution/High-Permeability Ion-Exchange Media for Protein Chromatography. J. Chromatogr. A 2005, 1069, 43–52.
• Brinkmann T. et al. Non-Linear Calibration Functions in IC with Suppressed Conductivity Using Hydroxide Eluents. J. Chromatogr. A 2002, 957, 99–109.
• Tezcan F. et al. Antioxidant Activity and Total Phenolic, Organic Acid and Sugar Content in Commercial Pomegranate Juices. Food Chem. 2009, 115, 873–877.
• Krueger D.A. Composition of Pomegranate Juice. J. AOAC Int. 2012, 95, 163–168.
• Poyrazoglu E. et al. Organic Acids and Phenolic Compounds in Pomegranates. J. Food Compos. Anal. 2002, 15, 567–575.
• Gil M.I. et al. Antioxidant Activity of Pomegranate Juice. J. Agric. Food Chem. 2000, 48, 4581–4589.
• Gundogdu M., Yilmaz H. Organic Acid, Phenolic Profile and Antioxidant Capacities of Pomegranate Cultivars. Scientia Hortic. 2012, 143, 38–42.
• Wallrauch S., Greiner G. Differentiation of Juices from Wild and Cultured Blueberries. Fluessiges Obst 2005, 72, 14–17.
• Jensen H.D. et al. Hydrophilic Carboxylic Acids and Iridoid Glycosides in Berry Juices. J. Agric. Food Chem. 2002, 50, 6871–6874.
• Soyer Y. et al. Organic Acid Profile of Turkish White Grapes and Grape Juices. J. Food Compos. Anal. 2003, 16, 629–636.
• Fuleki T. et al. Carboxylic Acid Composition of Varietal Juices from Apples. J. Agric. Food Chem. 1995, 43, 598–607.
• Luzio G.A. Determination of Galacturonic Acid Content of Pectin. Proc. Fla. State Hort. Soc. 2004, 117, 416–421.
• Abrahamse C.E., Bartowsky E.J. Timing of Malolactic Fermentation in Shiraz. World J. Microbiol. Biotechnol. 2012, 28, 255–265.
• López-Rituerto E. et al. Quantitative 1H NMR in Rioja Red Wine. J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 2112–2118.
• Gupta R. et al. Application of Pectinases in Apple Juice Clarification. In Biotechnology Applications; I.K. International, 2009, p.57.
• Dionex AN 143: Determination of Organic Acids in Fruit Juices. Dionex 2003.
• Dionex AN 273: Higher Resolution Separation of Organic Acids in Wine. Dionex 2011.