Determination of sugars in dairy products using HPAE-PAD

Význam tématu

Analýza jednoduchých cukrů v mléčných výrobcích je zásadní pro ověřování nutričních údajů, dodržování norem a kontrolu kvality. Přesné stanovení koncentrace mono- a disacharidů (galaktóza, glukóza, fruktóza, sacharóza, laktóza, maltóza) umožňuje výrobci správně deklarovat obsah cukrů, sledovat výrobní procesy a zajistit shodu s legislativními požadavky. V praxi šetří čas díky minimální přípravě vzorku a nabízí vysokou citlivost pro sledování i stopových hladin.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo ověřit postup ISO/DIS 22184 pro kvantifikaci šesti cukrů v různých typech mléčných produktů pomocí HPAE-PAD na sloupci Dionex CarboPac PA1-2 mm v systému Thermo Scientific Dionex ICS-5000+. Studie zahrnovala posouzení separace, linearity, přesnosti a reprodukovatelnosti metody. Čtrnáct vzorků (mléko, kojenecká výživa, sýr, syrovátkový prášek, kondenzované mléko) bylo analyzováno dvojitě, aby se potvrdila univerzálnost postupů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly extrahovány vodno-ethanolovým pufrem s přídavkem arabinózy jako interního standardu a vysráženy Carrezovými činidly. Po centrifugaci následovala filtrace a ředění vzorku.
Postup chromatografie:

• Kolona: Dionex CarboPac PA1 Guard (2×50 mm) + Dionex CarboPac PA1 Separation (2×250 mm), 20 °C
• Eluční gradient: kombinace 1 M acetátu sodného, 0,2 M NaOH, vody a 25 mM acetátu sodného
• Rychlost průtoku: 0,25 mL/min, doba běhu 52 min
• Detekce: pulzní amperometrická (PAD), 4-potenciálová vlna
• Post-column reagent: 0,3 M NaOH přidávaný konstantním průtokem 0,13 mL/min

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC systém
• Dionex ICS-5000 DP Pump, DC Detector/Chromatography module s ED detektorem
• Dionex AS-AP autosampler s chlazenou vaničkou
• Knitted reaction coil, PEEK tubing, Carrez reagenty
• Chromeleon 7.2.5 pro zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda poskytla vynikající separaci všech šesti cukrů s rozlišením R>2. Kalibrační křivky byly kvadratické, koeficient determinace (r2) >0,999 pro většinu sacharidů. S výjimkou maltózy a sacharózy, jejichž vysoké koncentrace vyžadovaly úpravu rozsahu kalibrace, byly výsledky lineární v rozmezí 0,52–400 mg/L. Přesnost (RSD) retence i plochy činila <2 %. Analýza čtrnácti příkladových vzorků potvrdila reprodukovatelnost a robustnost metody; hlavní cukr v syrovátkovém prášku i kojenecké výživě byl laktóza (23–73 g/100 g), v kondenzovaném a nízkolaktózním mléce převládala sacharóza (29–44 g/100 g).

Přínosy a praktické využití metody

• Žádná nutnost derivatizace a minimální manipulace se vzorkem.
• Vysoká citlivost i pro nízké hladiny cukrů.
• Kompatibilní s mezinárodními standardy ISO a CEN.
• Možnost automatizace pro rutinní kontrolu kvality v mlékárenském průmyslu.

Budoucí trendy a možnosti využití

S rozvojem vícekanálových IC systémů a online pufrovacích modulů lze očekávat další zrychlení analýzy a širší aplikaci v monitoringu složitějších matic (s metylovanými sacharidy, oligosacharidy). Integrace s MS detekcí nabídne vyšší selektivitu pro vzorky s interferencemi. V blízké budoucnosti by se metody HPAE-PAD mohly stát standardem i pro ostatní mléčné ingredienty a komplexní biopolymerní analýzy.

Závěr

Popsaná metoda pro stanovení šesti hlavních cukrů v mléčných výrobcích pomocí HPAE-PAD prokázala vynikající výkonnost, linearitu, přesnost i reprodukovatelnost. Harmonizace se standardy ISO/DIS 22184 zajišťuje mezinárodní akceptaci a umožňuje spolehlivou rutinní analýzu v potravinářském sektoru.

Reference

1. ISO/DIS 22184: Mléčné výrobky – Stanovení obsahu cukrů metodou HPAE-PAD, 2017
2. Sanders P. et al. J AOAC Int. 2017, 100(5), 1577–1581.
3. Thermo Scientific Application Note 72632, Fast and sensitive determination of lactose in lactose-free products, 2016.
4. Thermo Scientific Technical Note 71, Eluent Preparation for HPAEC-PAD, 2019.