Determination of lactose in lactose-free dairy products using HPAE coupled with PAD and MS dual detection
Aplikace | 2018 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Metoda přesné kvantifikace zbytkového laktózy a jejích termických či enzymatických derivátů v mléčných výrobcích označovaných jako „bez laktózy“ je zásadní pro splnění legislativních požadavků a zajištění kvality pro laktózově intolerantní spotřebitele. Tradičně se laktóza rozkládá enzymem β-galaktosidázou, přičemž vznikají glukóza a galaktóza, ale proces není stoprocentně účinný a v produktu zůstává malé množství laktózy. Navíc tepelná úprava a bakterie mohou vytvářet isomery jako allolaktózu, laktulosu či epilaktózu, jejichž rozlišení a stanovení je důležité pro komplexní charakterizaci výrobku.
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a citlivou analytickou metodu pro stanovení laktózy a jejích derivátů v produktech označených jako „bez laktózy“ pomocí vysokovýkonné aniontové výměnné chromatografie (HPAE) s duální detekcí pulzní amperometrií (PAD) a hmotnostní spektrometrií (MS). Metoda byla validována na pěti komerčních vzorcích mléka, krémů a jogurtů, s rozsahem detekce od jednotek mikrogramů na litr až po desítky miligramů na litr.
Analytický systém sestával z HPAE přístroje Dionex ICS-5000+ s eluentním generátorem EGC 500 KOH a kolonkou CarboPac PA210-4µm (4 × 150 mm). Po separaci na kolonce byl tok rozdělen „tee“ spojkou na PAD detektor (zlatá elektroda) a elektrochemicky regenerovatelný desalter ERD 500, za kterým následovala ionizace v HESI II a měření selektivním iontovým monitoringem (SIM) na MS ISQ EC v negativním módu. Vzorky byly před chromatografií upraveny Carrezovým vysrážením tuků a proteinů, filtrací a on-line čištění na OnGuard IIA kartě.
Optimalizace gradientu se 19 mM KOH zajistila kvalitní separaci allolaktózy, laktózy, laktulosy a epilaktózy za 15 minut. Linearita kalibrace (0,05–5 mg/L) byla pro PAD i MS výborná (r2 > 0,999), detekční limity (LOD) v MS byly 2–3× nižší než v PAD (0,003–0,004 mg/L). V pěti testovaných komerčních produktech se obsah laktózy pohyboval od 0,004 do 0,161 g/100 g a odpovídal deklarovaným kategoriím „100 % bez laktózy“ či „99 % bez laktózy“. Deriváty laktózy (laktulosa, epilaktóza) nebyly v žádném vzorku detekovány. Recuperace laktózy byla v rozmezí 85–110 % u obou detekcí.
Vyvinutá metoda HPAE-PAD/MS pro stanovení laktózy v mléčných výrobcích bez laktózy prokázala vynikající selektivitu, citlivost a robustnost. Duální detekce umožňuje spolehlivé kvantifikace i potvrzení analytů a splnění legislativních požadavků na nízké koncentrace laktózy. Metoda je vhodná pro rutinní i výzkumné laboratoře zaměřené na kontrolu kvality mléčných výrobků.
Iontová chromatografie, IC-MS
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Metoda přesné kvantifikace zbytkového laktózy a jejích termických či enzymatických derivátů v mléčných výrobcích označovaných jako „bez laktózy“ je zásadní pro splnění legislativních požadavků a zajištění kvality pro laktózově intolerantní spotřebitele. Tradičně se laktóza rozkládá enzymem β-galaktosidázou, přičemž vznikají glukóza a galaktóza, ale proces není stoprocentně účinný a v produktu zůstává malé množství laktózy. Navíc tepelná úprava a bakterie mohou vytvářet isomery jako allolaktózu, laktulosu či epilaktózu, jejichž rozlišení a stanovení je důležité pro komplexní charakterizaci výrobku.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout rychlou a citlivou analytickou metodu pro stanovení laktózy a jejích derivátů v produktech označených jako „bez laktózy“ pomocí vysokovýkonné aniontové výměnné chromatografie (HPAE) s duální detekcí pulzní amperometrií (PAD) a hmotnostní spektrometrií (MS). Metoda byla validována na pěti komerčních vzorcích mléka, krémů a jogurtů, s rozsahem detekce od jednotek mikrogramů na litr až po desítky miligramů na litr.
Použitá metodika a instrumentace
Analytický systém sestával z HPAE přístroje Dionex ICS-5000+ s eluentním generátorem EGC 500 KOH a kolonkou CarboPac PA210-4µm (4 × 150 mm). Po separaci na kolonce byl tok rozdělen „tee“ spojkou na PAD detektor (zlatá elektroda) a elektrochemicky regenerovatelný desalter ERD 500, za kterým následovala ionizace v HESI II a měření selektivním iontovým monitoringem (SIM) na MS ISQ EC v negativním módu. Vzorky byly před chromatografií upraveny Carrezovým vysrážením tuků a proteinů, filtrací a on-line čištění na OnGuard IIA kartě.
Hlavní výsledky a diskuse
Optimalizace gradientu se 19 mM KOH zajistila kvalitní separaci allolaktózy, laktózy, laktulosy a epilaktózy za 15 minut. Linearita kalibrace (0,05–5 mg/L) byla pro PAD i MS výborná (r2 > 0,999), detekční limity (LOD) v MS byly 2–3× nižší než v PAD (0,003–0,004 mg/L). V pěti testovaných komerčních produktech se obsah laktózy pohyboval od 0,004 do 0,161 g/100 g a odpovídal deklarovaným kategoriím „100 % bez laktózy“ či „99 % bez laktózy“. Deriváty laktózy (laktulosa, epilaktóza) nebyly v žádném vzorku detekovány. Recuperace laktózy byla v rozmezí 85–110 % u obou detekcí.
Přínosy a praktické využití metody
- Duální detekce PAD a MS zvyšuje selektivitu a citlivost i při složitých matricích.
- On-line desalter umožňuje přímé napojení iontově silného elučního roztoku na MS.
- Metoda nabízí nízké LOQ (<0,01 % v produktu) vhodné pro kontrolu legislativních limitů.
- Rychlé analýzy (<30 minut) podporují vysokou vzorkovou propustnost.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace mikrofluidních kolonek pro další zkrácení doby analýzy.
- Využití vysokorozlišovacích MS pro identifikaci dalších neočekávaných disacharidů.
- Automatizace předúprav vzorků (robotické Carrez postupy, on-line čištění).
- Rozšíření aplikace na jiné mléčné produkty, fermentované nápoje a potravinové doplňky.
Závěr
Vyvinutá metoda HPAE-PAD/MS pro stanovení laktózy v mléčných výrobcích bez laktózy prokázala vynikající selektivitu, citlivost a robustnost. Duální detekce umožňuje spolehlivé kvantifikace i potvrzení analytů a splnění legislativních požadavků na nízké koncentrace laktózy. Metoda je vhodná pro rutinní i výzkumné laboratoře zaměřené na kontrolu kvality mléčných výrobků.
Reference
- Commission Directive 2006/141/EC, Official Journal of the European Union, 2006.
- EFSA NDA Panel, Scientific Opinion on lactose thresholds, EFSA Journal 2010;8(9):1777.
- Van Scheppingen W.B. et al., J. Chromatogr. B 2017;1060:395–399.
- Thermo Fischer Scientific Application Note 72632: Fast and Sensitive Determination of Lactose in Lactose-Free Products using HPAE-PAD.
- Thermo Fischer Scientific Technical Note 71: Eluent Preparation for HPAE-PAD.
- Thermo Fischer Scientific Application Note 248: Determination of Lactose in Lactose-Free Milk Products by HPAE-PAD.
- Seki N. & Saito H., Int. Dairy J. 2012;22:110–115.
- Fransen C.T.M. et al., Carbohydr. Res. 1998;314:101–114.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Fast and sensitive determination of lactose in lactose-free products using HPAE-PAD
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION NOTE 72632 Fast and sensitive determination of lactose in lactose-free products using HPAE-PAD Authors Introduction Manali Aggrawal and Jeffrey Rohrer Thermo Fisher Scientific Sunnyvale, CA Lactose is the major disaccharide found in milk and is metabolized to glucose and…
Klíčová slova
lactose, lactosefree, freeallolactose, allolactoselactulose, lactulosemilk, milkcookie, cookieepilactose, epilactosecarrez, carrezminutes, minutesbutter, butterhpae, hpaeglucose, glucoseraffinose, raffinosegalactose, galactoseproducts
Determination of Lactose in Lactose-Free Milk Products by High-Performance Anion-Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
A ppli ca t i on N ote 2 4 8 Determination of Lactose in Lactose-Free Milk Products by High-Performance Anion-Exchange Chromatography with Pulsed Amperometric Detection Pranathi Perati, Brian De Borba, and Jeffrey Rohrer Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA…
Klíčová slova
lactose, lactoselactulose, lactulosemilk, milkoff, offcheese, cheesegalactose, galactosecarbohydrate, carbohydratedisposable, disposableunknown, unknownmdl, mdlyogurt, yogurtfree, freefat, fatstandards, standardsglucose
Fast Determinations of Lactose and Lactulose in Milk Products Using HPAE-PAD
2016|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Terri Christison, Carl Fisher, Hua Yang, and Linda Lopez; Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, California, USA Te ch ni cal N ote 1 4 6 Fast Determinations of Lactose and Lactulose in Milk Products Using HPAE-PAD Key Words Food, Dionex CarboPac…
Klíčová slova
lactose, lactoselactulose, lactulosemilk, milkoff, offcarbohydrate, carbohydratedionex, dionexiia, iiayogurt, yogurtwaveform, waveformvacuum, vacuumonguard, onguarddegas, degasmodule, moduledecontaminate, decontaminatedeionized
Fast determination of lactose in dairy products
2018|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
CUSTOMER APPLICATION NOTE 72633 Fast determination of lactose in dairy products Authors Katharina J.F. Thienel1, Detlef Jensen2 Landwirtschaftliches Zentrum für Rinderhaltung, Grünlandwirtschaft, Milchwirtschaft, Wild und Fischerei Baden-Württemberg (LAZBW) Milchwirtschaft Wangen, Am Maierhof 7, 88239 Wangen im Allgäu, Germany 1 Thermo…
Klíčová slova
lactose, lactoselactulose, lactulosehpaec, hpaecpad, padavg, avgeluent, eluentdairy, dairyproducts, productsdetermination, determinationmilk, milkfree, freeblanketed, blanketedfructose, fructosegalactose, galactoseminutes