Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-pack Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column

Význam tématu

Organické kyseliny představují klíčové složky v potravinářství, farmacii a chemickém průmyslu. Jejich přesné stanovení umožňuje optimalizovat kvalitu produktů, řídit bioprodukční procesy a monitorovat metabolické aktivity mikroorganismů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout rychlou a spolehlivou metodu pro kvantifikaci hlavních organických kyselin během fermentace. Metodika využívá ion-exkluzní režim kapalinové chromatografie s kolony Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekci pro výrazné zkrácení doby analýzy.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda je založena na ion-exkluzi s mobilní fází 5 mmol/L p-toluensulfonové kyseliny a pufračním roztoku obsahujícím 20 mmol/L Bis-Tris a 0,1 mmol/L EDTA, při průtoku 0,8 mL/min a teplotě sloupce 30 °C.

• HPLC se dvěma sloupci Shim-pack Fast-OA (100 mm × 7,8 mm I.D.) v sérii a předkolonou Shim-pack Fast-OA (10 mm × 4,0 mm I.D.)
• Detektor elektrické vodivosti CDD-10Avp
• Přístroje pro předúpravu vzorku: centrifuga, filtrační jednotka (0,2 µm), extrakce chloroformem

Hlavní výsledky a diskuse

Standardní směs pěti organických kyselin (fosforečná, citronová, jablečná, mléčná, octová) byla kompletně separována do 10 minut s výborným rozlišením podle hodnot pKa. Kalibrační křivky vykázaly linearitu r² > 0,9999 a opakovatelnost (RSD) < 1,5 %.
Při analýze jogurtu po jednoduché extrakci p-toluensulfonovou kyselinou a chloroformem byly dosaženy recovery 96–118 %.
Sledování domácí fermentace jogurtu ukázalo rapidní nárůst mléčné kyseliny již od 3,5. hodiny inkubace, což potvrzuje vhodnost metody pro časově citlivé monitorování.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá analýza trvající přibližně 12 minut s výsledky dostupnými do 20 minut od odběru vzorku
• Možnost častého a opakovaného sledování fermentačních procesů v reálném čase
• Vysoká selektivita a reprodukovatelnost vhodná pro QA/QC v potravinářské a biotechnologické výrobě

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodiku lze rozšířit na další metabolity a bioprodukty. Perspektivní jsou aplikace v online/inline monitoringu fermentací, automatizované mikrofluidní platformy či rozšíření do analýzy střevní mikrobioty.

Závěr

HPLC s ion-exkluzním sloupcem Shim-pack Fast-OA a vodivostní detekcí představuje efektivní a rychlý nástroj pro přesné sledování organických kyselin ve fermentačních procesech. Umožňuje detailní kontrolu metaboických změn a optimalizaci výroby.

Reference

Shimadzu Application Note L547, First Edition, August 2019