Analysis of Chiral Amino Acids within Fermented Beverages Utilizing a Column Switching System

Význam tématu

Analýza chirálních aminokyselin v potravinách je klíčová pro pochopení jejich senzorických vlastností a biologické aktivity. D-aminokyseliny mohou ovlivnit chuť fermentovaných produktů a jejich přesné stanovení přispívá ke kvalitě a bezpečnosti potravin.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat vysoce selektivní a citlivou metodu pro simultánní stanovení D- a L-izomerů proteinogenních aminokyselin ve fermentovaných nápojích (černý ocet a jogurty). Pro separaci chirálních izomerů byl použit systém vysokotlakého přepínání mezi dvěma chiralními kolonami.

Použitá metodika

• Předúprava vzorků: kapalná extrakce metanol–voda–chloroform, následná centrifugace při 10 000 rpm a 4 °C.
• Chromatografie: přepínání mezi kolonami CROWNPAK CR-I(+) a CR-I(−) (3 mm × 150 mm, 5 µm).
• Mobilní fáze: acetonitril/ethanol/voda/TFA v poměru 80/15/5/0,5, průtok 0,6 mL/min, teplota kolony 20 °C.
• Detekce: elektrosprayová ionizace v pozitivním módu (ESI+), skenování masového spektra pro kvantifikaci D/L poměrů.

Použitá instrumentace

• Vysokotlaký systému přepínacích ventilů pro kolony (Shimadzu FCV).
• LC: Shimadzu liquid chromatograph vybavený duálním chiralním systémem.
• MS detektor: Shimadzu ESI‐MS, ionizační napětí +4,0 kV, rozstřikový proud 3,0 L/min, sušící plyn 15,0 L/min, teplota interface 250 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Černé octy: ve všech třech vzorcích byly detekovány D-aminokyseliny; nejvyšší D/L poměr vykázaly D-alanin a D-glutamin.
• Jogurty: výrazně vyšší obsah D-glutamové kyseliny (až 40× více než L-izomer) a dalších D-aminokyselin (D-arginin, D-serin).
• Srovnání: jogurtové nápoje obsahují širší spektrum D-aminokyselin než octy, což odráží odlišné fermentační procesy a mikrobiální biochemii.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a selektivní stanovení D/L aminokyselin v komplexních matricích.
• Minimalizovaná předúprava s vysokou reprodukovatelností výsledků.
• Uplatnění v potravinářském vývoji, kontrole kvality fermentovaných produktů a senzoru potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření metody na další fermentované potraviny (sýry, sójové produkty).
• Integrace s vysokorozlišovacími mass‐spectrometry pro identifikaci neočekávaných D-izomerů.
• Monitoring dynamiky D/L poměrů během fermentace a bioprocesů v reálném čase.

Závěr

Vyvinutá metoda s využitím vysokotlakého přepínání chirálních kolon a ESI-MS umožňuje citlivé a vysoce selektivní stanovení D a L aminokyselin ve fermentovaných nápojích. Metoda je vhodná pro různé potravinářské aplikace a poskytuje hlubší vhled do chirálního profilu produktů.

Reference

Nakano Y., Konya Y., Taniguchi M., Fukusaki E. Journal of Bioscience and Bioengineering, 123, 134–138 (2016)