Fast Determinations of Lactose and Lactulose in Milk Products Using HPAE-PAD

Význam tématu

Analýza obsahu laktózy a laktulózy v mléčných výrobcích je klíčová pro splnění legislativních požadavků na označení potravin, zajištění bezpečnosti spotřebitelů s intolerancí laktózy a kontrolu kvality komerčních mléčných nápojů.

Cíle a přehled studie

Prezentovaná studie demonstruje rychlou a citlivou metodu separace a kvantifikace laktózy a laktulózy v různých mléčných vzorcích (surové mléko, pasterované 2 % mléko, jogurt bez laktózy) pomocí vysokotlaké aniontové výměnné chromatografie s pulzní amperometrickou detekcí (HPAE-PAD) na systému Dionex ICS-5000+ HPIC.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky byly připraveny úpravou Carrez I a II, odstředěním, filtrací a čištěním na OnGuard IIA kartáčcích. Chromatografie probíhala na kolonoskopu Dionex CarboPac SA10-4µm (4×250 mm) s guard kolonkou při 35 °C, tok 1,45 mL/min a eluent 4 mM KOH generovaný inline EGC 500 cartridgem. Detekce byla prováděna elektrochemicky (PAD) na čtyřpotenciálním karbohydrátním vlnovém průběhu s použitím jednorázové Au/PTFE pracovní elektrody a pH-Ag/AgCl referenční elektrody.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda umožnila separaci všech sledovaných disacharidů včetně laktózy a laktulózy do 8 min při vysokém rozlišení (Rs ≈ 7). Lineární rozsah pro laktózu a laktulózu pokrýval 0,5–25 mg/L s r2 > 0,996. Mezi limity detekce patří LOD (laktóza 0,036 mg/L, laktulóza 0,087 mg/L) a LOQ (laktóza 0,12 mg/L, laktulóza 0,29 mg/L). Reprodukce retencí RSD < 0,1 % a ploch vrcholů RSD < 4 % umožňuje spolehlivou kvantifikaci. Obnova přidaných analytů byla pro laktózu 99–113 % a pro laktulózu 89–95 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza pod 8 min zkracuje čas z tradičních 30–40 min.
• Vysoce stabilní a přesné inline generování elučního roztoku minimalizuje chyby přípravy.
• Vysoká citlivost a selektivita PAD umožňují analýzu i nízkých zbytkových koncentrací v produktech bez laktózy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření analýzy na další oligosacharidy a změna eluentové síly pro komplexnější potravinové matice.
• Integrace automatizovaných přípravných modulů s cílem zvýšit průtok vzorků při vysoké stabilitě.
• Využití mikro- a kapilárních formátů pro minimalizaci spotřeby vzorku a eluentu.

Závěr

Vyvinutá metoda HPAE-PAD na systému Dionex ICS-5000+ HPIC v kombinaci s kolonkou CarboPac SA10-4µm poskytuje robustní, rychlé a velmi citlivé stanovení laktózy a laktulózy v různých mléčných produktech. Přesnost, reprodukovatelnost a vysoké rozlišení umožňují široké využití v potravinářských laboratořích a pro QA/QC kontrolu.

Reference

1. Thermo Fisher Scientific. Application Note AN 248: Determination of Lactose in Lactose-Free Milk Products by HPAE-PAD, Sunnyvale, CA, 2012.
2. U.S. Department of Health and Human Services FDA. Grade “A” Pasteurized Milk Ordinance, 2009 Revision.
3. Centers for Disease Control and Prevention. Food Safety and Raw Milk, 2013.
4. Langer A. J. et al. Nonpasteurized Dairy Products, Disease Outbreaks, United States, Emerging Infectious Diseases, 2012, 18(3):385–391.
5. Marconi E. et al. Heat-Treated Milk Differentiation by a Sensitive Lactulose Assay, 2004.
6. Minnesota Gastroenterology P. A. Hepatic Encephalopathy and Lactulose, 2013.
7. European Commission. Lactulose as Food Additive, 2013.
8. Luzzana M. et al. Milk Lactose and Lactulose Determination by Differential pH Techniques, 2003.
9. Hurum D., Rohrer J. Carbohydrates in Urine by HPAE-PAD, AN 1006, 2012.
10. Christison T. et al. Carbohydrates in Urine by Capillary HPAE-PAD, TN 137, 2013.
11. Thermo Fisher Scientific. TN 21: Optimal Settings for PAD of Carbohydrates, 1998.
12. Thermo Fisher Scientific. TN 129: Configuring High-Pressure IC Systems for Analytical Flow Rates, 2012.
13. Thermo Fisher Scientific. AS-AP Operator’s Manual, 2012.
14. Thermo Fisher Scientific. CR-TC 500 Product Manual, 2010.
15. Thermo Fisher Scientific. CarboPac SA10-4µm Columns Manual, 2013.
16. Thermo Fisher Scientific. EGC 500 Eluent Generator Cartridge Manual, 2012.
17. Thermo Fisher Scientific. ICS-5000+ Installation Manual, 2012.
18. Thermo Fisher Scientific. ED User’s Compendium for Electrochemical Detection, 2010.
19. Weiss J. Theory of Chromatography, Handbook of Ion Chromatography, Vol 1, 2004.