Determination of sugars in foods using HPAE- PAD in dual eluent generation cartridge mode

Význam tématu

Analýza sacharidů v potravinách je klíčová pro nutriční hodnocení, kontrolu kvality a dodržování legislativních požadavků. Přímá detekce metodou HPAE-PAD odstraňuje potřebu derivatizace, zvyšuje přesnost a umožňuje separaci více cukrů v jediném běhu. Použití elektrolyticky generovaných elučních pufrů v Dual EGC režimu dále zajišťuje stabilní složení eluenta a minimalizuje lidskou chybu i spotřebu chemikálií.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo ověřit aplikovatelnost prvně akceptované metody AOAC 2018.16 pro stanovení galaktózy, glukózy, fruktózy, sacharózy, laktózy a maltózy s využitím systému Thermo Scientific Dionex ICS-6000 v Dual Eluent Generation Cartridge režimu. Studie zkoumala separační schopnost kolony Dionex CarboPac PA20 1 mm, lineárnost kalibrací, limity detekce a kvantifikace, přesnost, opakovatelnost a praktickou aplikaci na tři potravinářské matice: infantní formule, syrovátkovou moučku a čokoládový prášek.

Použitá instrumentace

• Dionex ICS-6000 HPIC systém s pumpou, eluent generátorem a detekcí PAD
• Dionex CarboPac PA20 analytická kolona 1 × 150 mm a předkolona 1 × 30 mm
• Dual Eluent Generation Cartridge: EGC 400 MSA a EGC 400 KOH
• Zlatá pulsní amperometrická detekční elektroda
• Autosampler s chlazenou táckou a Chromeleon CDS software verze 7.2.9

Použitá metodika

• Eluentní gradient vytvořen elektrolyticky v Dual EGC režimu: 0–10 mM KOH (0–5 min), 10→200 mM KOH (5–15 min), 100 mM KOH+100 mM MSA (20–25 min) a návrat k 10 mM KOH
• Průtok 0,056 mL/min, teplota kolony 28 °C, objem injekce 0,4 µL, teplota vzorků 5 °C
• Detekce čtyř-potenciálovou pulzní amperometrií
• Příprava vzorků dle AOAC 2018.16: ethanol-vodní extrakce, Carrezova precipitace, centrifugační filtrace, sušení a rekonstituce
• Kalibrace na sedmi bodech (0,25–25 mg/L) s interním standardem arabinózou

Hlavní výsledky a diskuse

Systém umožnil vysoce reprodukovatelnou separaci šesti hlavních sacharidů s dobrým rozlišením od možných interferencí. Retenční časy zůstaly stabilní po 15 dnech kontinuálního provozu. Lineární nebo kvadratické kalibrace dosáhly koeficientu determinace r2 > 0,999. Limity detekce se pohybovaly v rozmezí 4–10 µg/L, limity kvantifikace 13–33 µg/L. Přídavkové testy prokázaly návratnost 91–110 % a mezi denní přesnost byla pod 1,6 % (plocha) a <0,2 % (retenční čas). Analýza reálných vzorků potvrdila obsah sacharidů od 0,02 do 69 g/100 g vzorku.

Přínosy a praktické využití metody

• Automatizovaná a reprodukovatelná příprava eluenta bez manuálního míchání
• Snížená spotřeba eluentů díky kolonce s průměrem 1 mm a nízkým průtokem
• Vysoká citlivost a selektivita pro komplexní potravinářské matice
• Přímá detekce bez potřeby derivatizace širokého spektra sacharidů

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další miniaturizace kolonek a integrace on-line přípravy vzorků pro zvýšení throughput. Kombinace s hmotnostní spektrometrií by umožnila analýzu derivátů a metabolitů sacharidů. Digitální chromatografické knihovny a umělá inteligence mohou usnadnit rychlý screening a identifikaci v potravinářském průmyslu.

Závěr

Použití HPAE-PAD v Dual EGC režimu na kolonce Dionex CarboPac PA20-1 mm plně vyhovuje požadavkům AOAC 2018.16. Metoda nabízí významné úspory eluentů, automatizaci, vysokou přesnost i citlivost pro rutinní analýzu sacharidů v potravinách.

Reference

1. AOAC INTERNATIONAL Official Methods of Analysis 19th Ed. Method 996.11, 2012
2. Li K et al. J. Agric. Food Chem. 2013, 61, 4011–4018
3. Vennard TR et al. J. AOAC Int. 2020, 103(1), 89–102
4. Thermo Scientific Dionex ICS-6000 Operator’s Manual, 2018
5. Thermo Scientific Electrochemical Detection User’s Compendium, 2013
6. Thermo Scientific ICS-6000 Dual EGC Mode Installation, 2020
7. Thermo Scientific CarboPac PA20 Columns Product Manual, 2018
8. Thermo Scientific Bio-IC Column Selection Guide
9. ICH Q2B Validation of Analytical Procedures, 1996