Rapid Analysis of Sugars Using Discrete Analyzers

Význam tématu

Analýza sacharidů (glukóza, fruktóza, sacharóza, laktóza) je klíčová v potravinářském a nápojovém průmyslu, ve vinářství i ve fermentačních procesech pro řízení jakosti, kontrolu surovin a podporu tvrzení na označení výrobků. Rychlé, spolehlivé a automatizované enzymatické metody na diskrétních analyzátorech snižují pracnost, chybovost a náklady díky nízkým objemům reagencií a možnosti „walk-away“ provozu.

Cíle a přehled studie / článku

Studie prezentuje výkon a praktickou použitelnost enzymatických sad pro stanovení různých cukrů na diskrétních analyzátorech Thermo Scientific Gallery, Gallery Plus a Arena. Cílem bylo ověřit přesnost, linearitu, opakovatelnost a porovnat výsledky s referenčními metodami HPLC a FTIR na širokém spektru reálných vzorků (džusy, vína, likéry, vzorky fermentací).

Použitá metodika

Metody jsou založeny na enzymatických reakcích měřených fotometricky při 340 nm s doplňkovým měřením při 600 nm pro kontrolu. Reakce probíhají při 37 °C. Pro minimalizaci matrice se aplikují automatizované 1:50 předředění a systém automaticky přidává navíc malé přídavky reagencií a vzorku, které se vyřadí, aby se předešlo kontaminaci. Analyzátor umožňuje až 4 reagencie na test, což dovoluje automatizovat i složitější sekvence (např. stanovení glukózy, fruktózy a sukrozy v jednom běhu). Pro některé sady (sukróza, laktóza) je nutné provést samostatné měření glukózy pro výpočet výsledků; výpočty provádí přístroj automaticky.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Gallery a Gallery Plus diskrétní analyzátory
• Thermo Scientific Arena analyzátor (uvedená jako alternativa)
• Připravené ready-to-use reagencie pro: D-glukózu, D-fruktózu, kombinace D-glukóza+D-fruktóza, D-glukóza+D-fruktóza+sukróza, Sukróza (Total Glucose) a Laktóza (Glukóza)
• Kalibrační roztoky ready-to-use (kombinované i samostatné pro laktózu)
• Fotometrické měření při 340 nm a kontrolní 600 nm, teplota reakce 37 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Metody vykazují vysokou korelaci s HPLC a FTIR (r² ≥ 0,984 v porovnání koncentrací). Linearity je široká díky automatizovanému před- a následnému ředění; příklady měřících rozsahů jsou: glukóza 0,1–160 g/L, fruktóza 0,7–200 g/L, kombinované metody až do 200 g/L, sukróza (total glucose) 0,1–100 g/L, laktóza 0,05–15 g/L. Precize: v rámci jedné série je typické CV ≈ 1 % (může být až 0,5 % pro glukózu při vhodných podmínkách); celková precize obvykle < 2 %. Rychlost: kapacita se liší podle modelu – cca 200 photometrických testů/h u Gallery a až 350 testů/h u Gallery Plus; Gallery Plus zvládne např. 77 testů D-glukóza+D-fruktóza+sukróza/h s prvními výsledky za méně než 20 minut.

Přínosy a praktické využití metody

Automatizované diskrétní analyzátory nabízejí následující výhody:

• Vysoká přesnost a opakovatelnost porovnatelná s HPLC/FTIR
• Snížení práce operátorů díky plné automatizaci a on-board stabilitě reagentů
• Úspora nákladů díky optimalizovaným objemům reagentů a možnosti provádět více testů z jednoho vzorku
• Snadná integrace do rutinních QC postupů ve výrobě nápojů, ovocných šťáv, mléčných výrobků a fermentačních provozech
• Traceability: barcoded reagencie, automatické sledování šarží a kalibrací

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje a implementace:

• Dále zvýšená automatizace a integrace s laboratorními informačními systémy pro lepší datovou správu
• Rozšíření panelu enzymatických testů na další sacharidy a metabolity relevantní pro bioprocesy
• Mikrofluidní miniaturizace a ještě nižší spotřeby reagentů pro udržitelnější provoz
• Implementace pokročilých algoritmů pro korekce matrice a automatickou validaci výsledků
• Větší využití v on-line/at-line monitoringu fermentačních procesů

Závěr

Diskrétní enzymatické metody na Thermo Scientific Gallery/Arena analyzátorech představují rychlé, přesné a nákladově efektivní řešení pro stanovení klíčových cukrů v potravinářských a průmyslových vzorcích. Metody jsou plně automatizované, dobře korelují s referenčními HPLC/FTIR technikami, nabízejí širokou linearitu, vynikající precizi a vysoký provozní výkon vhodný pro rutinní QC i procesní kontrolu.

Reference

• Bergmeyer HU. Methods of Enzymatic Analysis. Verlag Chemie, Academic Press, Inc., New York, NY, 1974.
• Jacobson JL. Introduction to Wine Laboratory Practices and Procedures. Springer Science and Business Media, Inc., New York, NY, 2006.
• Compendium of International Methods of Analysis, International Organization of Vine and Wine. Reducing substances, Method OIV-MA-AS311-01A, Paris, France.
• Official Methods of Analysis, Association of Official Analytical Chemists. Glucose and Fructose in wine, AOAC Method 985.09 (enzymatic), Rockville, MD.